页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究
清洁压裂 页岩气 减阻剂 滑溜水
四低
低伤害 低摩阻 低成本 低滤失
低伤害
低摩阻
组分完全溶解于水,破胶后无残渣、无残胶,破胶液环境友 好 高分子表面活性剂结合粘弹性结构的力学滑动分离改变液体 在管路中的流型,降低摩阻,可以作为降摩阻剂使用。经测试, 比胍胶体系减阻30%,比清水减阻78%
低滤失
清洁压裂液,不形成滤饼,在地层渗透率低于5豪达西时 该体系很难进入孔隙喉道。
页岩气、滑溜水、减阻剂
清洁压裂用大分子粘弹 表活剂体系
新庆石油科技有限公司
QQ:296176287
大分子粘弹性表活剂类清洁压裂 液体简介
该体系配制成的清洁压裂液属电引力粘弹性 结构流体,分子设计利用化学分子间的电引力等 相互作用产生超分子的聚集结构,此结构具有类 似电磁力吸引与弹回的力学特征,从而使产品在 剪切破坏,高温高矿化度条件下具有力学修复与 结构还原的特性,同时体系结合有表活剂的特性。 使产品表现出四低三耐三易三强的特性,非常适 用于泵送时间较长的压裂作业(如深井、水平井、 大规模大排量压裂、页岩开发、减阻),泡沫压 裂等。
超 分 子 化 学 是 研 究 两 种 的以 超上 分的 子化 体学 系物 的种 科通 学过 分 子 莱间 恩力 佩相 德互 森作 克用 来缔 姆结 。成 为 具 有 特 定 结 构 和 功 能
1987 . .
三强
强悬砂、强造缝、强导流
三易 三耐 四低
易破胶 易返排 易配伍
耐温耐盐耐剪切
低伤害低摩阻 低滤失低成本
低成本
是传统的VES清洁液的用量数分之一,页岩用量浓度可低至 千分之几,所以成本低。
211250842_页岩气环保变黏压裂液的研究与应用
tally friendly variable-viscosity fracturing fluid system was developed, and laboratory performance evaluation and
field application were carried out, taking into account the characteristics and construction requirements of deep
and high in proppant-carrying performance, which was up to 65 times higher than that of clean water. The applica⁃
tion in Weiyuan Well H21-5 in Weiyuan indicates that the environment-friendly variable-viscosity fracturing fluid
2. CNPC Greatwall Drilling Co., Ltd., Beijing 100101, China;
3. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Co., Ltd., Beijing 102206, China;
4. China University of Petroleum ( Beijing) , Beijing 102249, China;
Abstract: In order to solve the technical problems in deep shale gas development, such as great reservoir damage,
滑溜水–胶液一体化压裂液研究与应用
滑溜水–胶液一体化压裂液研究与应用
魏娟明
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2022(50)3
【摘要】滑溜水黏度较低,不能满足造缝、携带大粒径支撑剂和高砂比施工要求,限制了非常规储层大型压裂效率的提高。
为此,以丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和单体A为原料,采用反相乳液聚合法合成了一种耐高温、速溶型聚合物降阻剂SFFRE-1。
通过研发与降阻剂SFFRE-1配伍性好的高效助排剂和优选黏土稳定剂,形成了滑溜水–胶液一体化压裂液。
该压裂液耐温160℃,通过调整降阻剂SFFRE-1的加量,其黏度在1~120 mPa·s可调,在压裂施工过程中能够实现滑溜水和胶液在线混配及即时切换的要求。
该压裂液在四川盆地的页岩气井和胜利油田的致密油井进行了应用,压裂过程中压裂液表现出良好的降阻和携砂性能,降阻率最高达到86%,砂比最高达到43%。
研究和现场应用表明,滑溜水–胶液一体化压裂液能够满足非常规储层大型压裂施工需求。
【总页数】7页(P112-118)
【作者】魏娟明
【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油工程技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.13
【相关文献】
1.加砂压裂用滑溜水返排液重复利用技术
2.胍胶压裂液与EM30压裂液的对比研究
3.胍胶压裂液与EM30压裂液的对比研究
4.新疆油田玛湖地层水配制有机硼胍胶压裂液的应用
5.新型“滑溜水+冻胶”压裂液体系在川中原油井成功应用
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页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用
页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用页岩气是一种常见的天然气资源,其开采过程需要进行压裂作业,以提高气体产量。
传统的压裂液使用水和化学添加剂,但这种方法存在环境污染和资源浪费的问题。
近年来,滑溜水作为一种新型的压裂液备受关注。
本文将就滑溜水的研究及中试应用进行探讨。
一、滑溜水的概念及特点滑溜水是一种由水和非离子表面活性剂组成的压裂液。
它的主要特点如下:1.低粘度:滑溜水的粘度比传统压裂液低,能够减小压裂液对岩石孔隙的阻力,提高压裂效果。
2.高渗透性:滑溜水通过减少表面张力的方式,能够更好地渗透到岩石裂缝中,提高气体产量。
3.环保:滑溜水不含有害化学添加剂,对环境无污染。
二、滑溜水的研究进展滑溜水作为一种新型的压裂液,在国内外的研究中备受关注。
近年来,研究人员对滑溜水的性质、制备工艺、压裂效果等方面进行了深入探讨。
1.滑溜水的性质研究研究表明,滑溜水的表面张力、粘度、扩散系数等性质与非离子表面活性剂的种类、浓度、分子量等因素相关。
因此,研究人员需要在制备滑溜水时选择合适的非离子表面活性剂,并对其浓度和分子量进行调整,以获得最佳的压裂效果。
2.滑溜水的制备工艺研究滑溜水的制备工艺主要包括混合、稠化、调节pH值等步骤。
研究人员通过对不同工艺参数的调整,如混合时间、稠化剂种类和用量、pH值等,探讨了滑溜水的制备最佳条件。
3.滑溜水的压裂效果研究研究表明,滑溜水作为压裂液具有较好的效果。
与传统压裂液相比,滑溜水能够提高页岩气产量,并且对地下水资源和环境的影响较小。
此外,滑溜水还能够提高岩石强度和稳定性,减少岩石塌方和地震等灾害的发生。
三、滑溜水的中试应用滑溜水作为一种新型的压裂液,在国内外已经进行了多次中试。
在中国,滑溜水的中试主要集中在四川盆地、长庆油田等地区。
1.四川盆地滑溜水中试四川盆地是我国页岩气资源最为丰富的地区之一。
研究人员在该地区进行了滑溜水的中试研究,结果表明,滑溜水作为压裂液能够提高页岩气产量,并且对地下水资源和环境的影响较小。
页岩气体积压裂滑溜水的研究及应用
Re s e a r c h a n d a p pl i c a t i o n o f s l i c k wa t e r f o r s ha l e v o l u me f r a c t u r i n g
Ch e n Pe ng f e i , Li u Yo u qu a n ,De n g Su f e n , W u We ng a n g 。 Le i Yi n g qu a n 。。Zh a ng Ya d o ng 。 Hu a n g Che n z hi
Ga s e l d Co m pa ny Lu z ho u 6 46 001, Si c ku a n, Chi n a ;3. CN PC Chu an qi n g Dr i ng En gi n e e r i n g
,
Co m pan y Li ai r t e d, Che ngdu 6 1 0 0 5I, Si c hu an, Chi n a)
具 有可连 续混 配 、 低 摩 阻和 高返排 率性 能 。根据 四 川 页岩 储层 特征 和 实验 结果 , 研 制 了降 阻性 能高
的聚 丙烯酰胺 降 阻剂 、 高效 复合 防膨 剂及微 乳 助排 剂 , 研 制 了适 于 四川 页岩 气体 积 压 裂 的滑 溜 水 。
该 配方在 四 川 W 、 C区块直 井 8井 次现场试 验 表 明 , 降 阻率 为 6 5 . 5 ~6 8 . 3 ;w 区块 平 均返 排
Che ngdu 6 1 0 21 3,Si c h u a n,C h i n a;2 .S o u t h e r n Si c h u a n Ga s Di s t r i c t , Pe t r 0 C hi n a So t h wP s f 0 Z &
陆相页岩气藏滑溜水压裂液的研究与应用
陆相页岩气藏滑溜水压裂液的研究与应用张军涛;吴金桥;高志亮;丁浩民【摘要】滑溜水体积压裂技术是随着近年来对页岩气、致密砂岩气等非常规油气藏高效、经济开发而形成的一种新兴水力压裂技术。
是在水力压裂过程中,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络,以增加水力裂缝数目,从而增加储层改造体积,提高初始产量和最终采收率。
鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩储层岩相变化快、脆性矿物含量低、泥质含量高、物性差。
采用滑}留水体积压裂技术是该区陆相页岩气勘探开发的主要手段。
本文根据该区储层地质特点,对滑溜水压裂液的减阻、防膨及返排等性能进行了研究,形成了适合鄂尔多斯盆地陆相页岩储层的新型滑}留水压裂液体系。
该液体体系在陆相页岩储层压裂施工中进行了应用,应用效果良好。
为陆相页岩气的高效压裂奠定了基础。
【期刊名称】《非常规油气》【年(卷),期】2014(001)001【总页数】5页(P55-59)【关键词】滑溜水;压裂液;陆相页岩气;体积压裂;鄂尔多斯盆地【作者】张军涛;吴金桥;高志亮;丁浩民【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075【正文语种】中文【中图分类】TE358鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组长7、长9陆相页岩气储层埋深一般小于2000m,岩相为黑色页岩相、深灰色—灰黑色泥岩相、灰色粉砂质泥岩、粉砂岩相,非均质性强。
黏土矿物含量为23%~64%,黏土矿物以伊/蒙混层为主,平均含量占黏土矿物的70%以上,绿泥石次之,伊利石与高岭石含量较少。
长7、长9陆相页岩气储层非均质性强、泥质含量高、储层压力低、天然裂缝发育、气体主要以吸附态吸附在有机质表面,常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。
体积压裂是近年来对页岩气、致密砂岩气等非常规油气藏高效、经济开发而形成的一种新兴水力压裂技术,在水力压裂过程中,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络,从而增加储层改造体积,提高初始产量和最终采收率[1]。
一体化变黏压裂液的研究与应用
一体化变黏压裂液的研究与应用发布时间:2022-12-23T02:01:36.828Z 来源:《科学与技术》2022年16期8月作者:张磊李敏[导读] 针对深层页岩气储层埋藏深、施工压力高、加砂难度大张磊李敏中国石油集团长城钻探工程有限公司压裂公司,盘锦 124010摘要:针对深层页岩气储层埋藏深、施工压力高、加砂难度大,压后返排液矿化度高,常规滑溜水+线性胶液体体系配制工艺复杂,配制时效低等问题,研发了一种一体化变黏压裂液。
该压裂液使用以AM、AA、AMPS为主要单体合成的乳液减阻剂配置而成,无需加入其他添加剂,在施工过程中可实现低高粘滑溜水、线性胶、交联胶(加入交联剂)的快速转换,实现一剂多用功能。
对该压裂液进行室内评价,结果显示乳液减阻剂在30000mg/L矿化度盐水中仍能有效增粘,实现变黏压裂液功能;减阻性能好,减阻率大于70%;岩心伤害率低至6.1%;返排性能好,压裂液破胶液表面张力小于32mN/m,滑溜水携砂性能满足现场需要,现场推广应用效果好。
关键词:页岩气;变黏压裂液;一剂多用;减阻率;现场应用0引言在页岩气开发初期,通常使用不同种类的固体粉末及其它添加剂配制成滑溜水和线性胶做为压裂液[1-2]。
由于固体粉末溶解时间长、配制工艺复杂,在压裂施工前需要提前配制好滑溜水、线性胶储于液罐中。
受工艺设备的限制,在压裂施工中进行不同液体的切换速度较慢,易造成加砂困难,甚至引起砂堵等工程事故。
随着页岩气勘探开发的不断深入,深层页岩气逐渐成为主要开发对象。
深层页岩气储层埋藏深,致密性高[3],压裂施工时加砂难度更大;另一方面,由于压裂返排液不断重复循环使用,返排液的水质成分较开发初期更加复杂,矿化度也愈来愈高[4]。
本文针对深层页岩气资源开发特点,结合当前生产需求与未来市场发展方向,借鉴国内外研究经验,开展一体化变黏压裂液的研究。
通过对乳液减阻剂的研发生产,最终形成了一体化变黏压裂液体系配方与产品。
页岩气藏水平井滑溜水压裂探讨
求形成多条横 向缝与井筒相交 。由于在井简附近流体 流
图 1 不ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同 导 流 能 力 的后 期 产 出
动汇聚流速很快 ,所 以近井地带的裂缝流动能力是关键 ,
1.2 导流能力来源
因为页岩气井需要高的导流能力 。
1)天然裂缝 的网络 越复杂 ,裂缝就会 变得越窄 。随 3 滑 溜水 压 裂 机理 及 其他
(中石化 江汉油 田分公 司井下作 业处 ,湖北 潜江 433123)
[摘 要] 采用滑溜水压裂可以形成更密布的网状裂缝 ,对于页岩 气的流动 ,可以提供足够 的导流 能力,与水平井配 套使 用 ,可形成更大的裂缝 网络和泄 油面积 ,取得 良好 的开发效果。滑溜水压裂应该选取 高脆性 、高有机碳含量 、低应 力井段进行分簇射孔 ,施工 中,使 用大排 量、大液量、小粒径支撑剂,低砂比、段塞式注入 方式进行压裂。但滑溜水压裂 砂比低 ,支撑剂用量大,携砂 液(水)用量 巨大,工艺技术有待进 一步提 高。 [关键词] 滑溜水 ;导流能力 ;水平 井;支撑剂 [中图分类号] TE377 [文献标识码] A [文章编号] 10O9— 3O1X(20l6)o4一 ()()48一O3
舯
韩
蝴
推峨 , (L rain ,
(a)不同相对 分予质撼
10
l5
20
篮
(b)不同质黛分救
图 2 降 阻剂 的 降 阻性 能
5.2 防膨性能评价
地层 的损害 ,降低成本 ,形成适合于页岩气藏的复杂 的网
压裂常用 防膨剂主要有氯化钾 、高 分子阳离子 聚合 状裂缝 ,同时还有利于遏制裂缝高度以及能够回收、循环
动 ,可以提供足够的导流能力 ,与水平井配套使用,可 以形 流能力,但它们不仅取决于作用的应力 ,还取决于地层的杨
页岩气压裂液研究与应用.pdf
页岩气压裂液研究与应用汇报人:卢拥军中国石油勘探开发研究院廊坊分院2011年9月页岩气储层特点分析页岩气改造对压裂液的要求页岩气压裂液配方研究与性能分析压裂液在页岩气藏的现场试验压裂液认识与建议n形成主裂缝,延伸井眼作用距离•90%以上的页岩气井需要压裂沟通天然裂缝和压碎基质,获得工业产能大规模体积改造是提高页岩气产量的有效方法n水平井分段压裂技术---提高单井产量页岩气储层特点分析页岩气改造对压裂液的要求页岩气压裂液配方研究与性能分析压裂液在页岩气藏的现场试验压裂液认识与建议页岩气用压裂液体系滑溜水压裂液弱交联冻胶强交联冻胶页岩气储层特点分析压裂液在页岩气藏的现场试验压裂液认识与建议Philips公司:E150改善液体与页岩的润湿性廊坊滑溜水压裂液:2.流变性能RS控制应力流变仪FA溶液的黏度随浓度的增大而增大;且随剪切速率的增大而减小,具有剪切变稀的特点。
对质量浓度为0.03%~0.20%的FA溶液,可用幂律模型表征黏度曲线,计算值和实验值吻和良好,线性相关系数大于0.95,因此溶液可视为幂律流体。
随着FA浓度的增大,稠度系数k增大,流动指数n逐渐减小,越来越偏离1,说明非牛顿流体特性越来越强。
剪切后:BJ、FA30、不同滑溜水压裂液剪切稳定性对比页岩气压裂液配方研究与性能分析4.摩阻评价压裂液摩阻回路装置降阻效果分析5.低吸附特征全自动张力仪岩心吸附量g/cm30.47290.22910.18246.残渣及储层损害实验Model6100岩心损害实验仪0.08%FA30减阻剂浸泡环境扫描电镜与能谱组合测试系统页岩气储层特点分析压裂液在页岩气藏的现场试验压裂液认识与建议液体配制过程简单液体均匀、没有“鱼眼”/min时套压为63MPa,u 压裂液回收再利用可行性研究地层返排液压裂液总矿化度7199mg/l 水型:NaHCO 3页岩气储层特点分析页岩气改造对压裂液的要求页岩气压裂液配方研究与性能分析压裂液在页岩气藏的现场试验压裂液认识与建议Thank you for your Attention . ..敬请各位领导、专家批评指正!谢谢大家!。
新型滑溜水压裂液的性能研究
新型滑溜水压裂液的性能研究新型滑溜水压裂液的性能研究摘要:本论文通过对新型滑溜水压裂液的性能研究,对该液体在岩石破裂中的应用效果进行了探讨。
研究表明,新型滑溜水压裂液具有良好的渗透性和扩散性能,能够有效地刺激岩石的破裂和裂缝扩展,因此具有较好的应用前景。
关键词:滑溜水压裂液、性能研究、渗透性、扩散性、岩石破裂1. 研究背景滑溜水压裂技术是一种将液体射入岩石内部,使岩石自然断裂和破裂的技术。
该技术是一种用于石油和天然气的采集过程中对井壁进行完善的工具。
不同种类的滑溜水压裂液在采油采气的过程中具有相应的应用效果。
但是,现有的传统滑溜水压裂液在应用过程中存在一些问题,如有毒、易燃等。
因此,开发研究新型滑溜水压裂液,提高其应用效果,是当前的一项重要工作。
2. 实验方法本论文选取了自然岩石样本,通过实验研究新型滑溜水压裂液在岩石中的作用效果。
实验过程中主要采取以下方法:2.1 研究滑溜水压裂液的渗透性和扩散性能通过对不同密度和粘度的滑溜水压裂液的渗透性和扩散性能进行研究,评估其在岩石中的推进能力和扩散能力。
2.2 监测岩石的断裂和裂缝扩展情况在实验过程中,通过监测岩石的变形情况、应力变化等指标,评估新型滑溜水压裂液在岩石中的破裂效果和裂缝扩展情况。
3. 实验结果通过实验研究发现,新型滑溜水压裂液,具有良好的渗透性和扩散性能。
经过各项指标测试,滑溜水压裂液达到浓度和粘度的平衡状态,可以达到最好的渗透和扩散效果。
同时,通过对岩石的变形情况、应力变化等指标的检测,可以看到新型滑溜水压裂液可以实现对岩石破裂、裂缝扩展等效果的提高。
由此得出,新型滑溜水压裂液具有更优秀的应用效果,其渗透性和扩散性能较好,可以有效地刺激岩石的破裂和裂缝扩展。
4. 结论本论文通过实验研究新型滑溜水压裂液的性能,发现其在岩石破裂和裂缝扩展中的应用效果更佳,具有良好的应用前景。
研究并分析了滑溜水压裂液的渗透性和扩散性能,发现浓度和粘度的平衡是获得最佳应用效果的关键。
页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究
页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究JIA Jin-ya;WEI Juan-ming;JIA Wen-feng;SUI Shi-yuan;WANG Cheng-cheng;ZHAO Xiong-hu;MU Dai-feng【摘要】为了提高页岩气现场配液施工效率,降低不同压裂液间配伍性对压裂液性能的影响,利用AM、DMC、DMDB为原料,采用混合胶束水溶液聚合,合成一种滑溜水胶液一体化用稠化剂.用管路摩阻仪和高温流变仪对滑溜水体系降阻性能和组装压裂液体系耐温耐剪切性能进行评价.结果表明,该疏水缔合聚合物溶解时间小于2 min,0.1%的滑溜水黏度达到10 mPa·s,降阻率为65.7%,组装压裂液在90℃,170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度大于50 mPa·s.滑溜水和胶液具有良好的降阻效果及耐温耐剪切性,能够满足滑溜水和压裂液在线混配的要求,可以实现滑溜水胶液一体化.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】4页(P1247-1250)【关键词】疏水缔合聚合物;降阻剂;滑溜水;压裂液;一体化【作者】JIA Jin-ya;WEI Juan-ming;JIA Wen-feng;SUI Shi-yuan;WANG Cheng-cheng;ZHAO Xiong-hu;MU Dai-feng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TQ317.4;TE357.12利用滑溜水和胶液体系对页岩气储层进行大规模水平井体积压裂是目前国内页岩气经济有效开发的关键技术,其性能对压裂结果具有重要影响[1]。
目前,滑溜水和胶液体系是分开配液,需要每段提前配制,工艺复杂,操作难度大,压裂效率低[2]。
滑溜水用降阻剂一般为聚丙烯酰胺线性阴离子高分子,能快速溶解和增黏,可以实现在线混配[3-5]。
胶液用稠化剂为阴离子疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物,溶解速度慢,降摩阻效果差,不能用作滑溜水降阻剂[6-9]。
页岩气藏滑溜水压裂用降阻剂性能影响因素研究_图文.
页岩气藏滑溜水压裂用降阻剂性能影响因素研究陈鹏飞唐永帆刘友权吴文刚孙川张亚东龙顺敏(中国石油西南油气田公司天然气研究院摘要“大排量、大液量”体积压裂日益成为页岩气藏开发的有效方式,降阻性能是体积压裂液体关键性能,直接决定了体积压裂的成败。
研究了剪切速率、线速度、雷诺数、降阻剂相对分子质量、降阻剂质量分数与降阻性能的关系,水质对降阻性能的影响。
结果表明,模拟现场降阻性能时,采用剪切速率相似原则并不能完全有效地评价滑溜水降阻性能,建议依据线速度、雷诺数相似模拟;降阻剂结构相似,有效浓度一致时,相对分子质量越大降阻性能越好,但高相对分子质量降阻剂耐剪切、溶解等性能差;降阻剂质量分数提高,降阻性能提高,但质量分数增加到一定值时,降阻性能提高较小,降阻剂质量分数低于一定值时耐剪切性能差;水质对降阻剂性能有影响,矿化度高时,阳离子降阻剂降阻性能较好。
关键词体积压裂降阻剂降阻性能相对分子质量线速度中图分类号:T E 357.1文献标志码:A D O I :10.3969/j.i s s n .1007-3426.2014.04.013I n f l u e n c i n gf a c t o r s o f f r i c t i o n r e d u c e r i n s h a l e s l i c k w a t e rf r a c t u r i ng Ch e n P e n g f ei ,T a n gY o n g f a n ,L i u Y o u q u a n ,W u W e n g a n g ,S u n C h u a n ,Z h a n g Y a d o n g ,L o n g S h u n m i n (R e s e a r c h I n s t i t u t e o f N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y ,P e t r o C h i n a S o u t h w e s t O i l a n d G a s f i e l d C o m p a n y ,C h e n g d u 610213,S i c h u a n ,C h i n a A b s t r a c t :L a r g e d i s p l a c e m e n ta n d l a r g e a m o u n t o f f l u i d v o l u m e f r a c t u r i n g i s i n c r e a s i n g l yb e -c o m i n g a n e f f e c t i v e w a yo f s h a l e g a s r e s e r v o i r d e v e l o p m e n t .T h e f r i c t i o nr e d u c e r p e r f o r m a n c e i s t h e c r i t i c a l p e r f o r m a n c e o fv o l u m e f r a c t u r i n g w h i c h d i r e c t l yd e t e r m i n e s t h e s u c c e s s o r f a i l u r e o f t h e v o l u m ef r a c t u r i ng .Thi s p a p e r s t u d i e d t h e r e l a t i o n s h i pa m o n g “s h e a r v e l o c i t y ,l i n e a r v e l o c i t y ,t h e R e y n o l d s n u mb e r ,r e l a t i v e m o l ec u l a r m a s s ,c o n c e n t r a t i o n a nd w a te r q u a l i t y”w i t h t h e f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u s i n gs h e a r r a t e s i m i l a r p r i n c i p l e c o u l d n o t e f f e c -t i v e l y e v a l u a t e f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e o f s l i c k w a t e r .T h e p e r f o r m a n c e o f f r i c t i o n r e d u c i n g w a s r e c o m m e n d e d t o b e e v a l u a t e d b y t h e l i n e a r v e l o c i t ya n d R e y n o l d s s i m i l a r p r i n c i p l e .W h e n t h e f r i c t i o nr e d u c e r s h a d s i m i l a r s t r u c t u r e a n d c o n s i s t e n t e f f e c t i v e c o n c e n t r a t i o n ,t h eb i g ge r r e l a t i v e m o l e c u l a r m a s s ,t h ef r i c t i o n r e d u c i ngp e r f o r m a n c e w a s b e t t e r .B u t h i g h r e l a t i v e m o l e c u l a r m a s s w o u l d c a u s e t h e c u t -r e s i s t a n t a n d d i s s o l v i n g p e r f o r m a n c e p o o r l y .T h e c o n c e n t r a t i o n o f f r i c t i o n r e -d u c e r i n c r e a s e d ,t h e f r i c t i o n r e d u c i n gp e r f o r m a n c e i m p r o v e d ,b u t w h e n t h e c o n c e n t r a t i o n i n -c r e a s e d t o a c e r t a i n v a l u e ,t h e f r i c t i o n r e d u c i n gp e r f o r m a n c e i n c r e a s e d s m a l l e r ;w h e n f r i c t i o n r e -d u c e r c o n c e n t r a t i o n w a s l o w e r t h a n a c e r t a i n v a l u e ,t h e c u t -r e s i s t a n t p e r f o r m a n c e w a s po o r .W a t e r q u a l i t y h a d a n i m p a c t o n f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e ,n a m e l yh i g h e r t h e s a l i n i t y ,b e t t e r t h e c a t -i o n i c f r i c t i o n r e d u c e r pe rf o r m a n c e.K e yw o r d s :v o l u m e f r a c t u r i n g ,f r i c t i o n r e d u c e r ,f r i c t i o n r e d u c i n g p e r f o r m a n c e ,r e l a t i v e m o l e c -u l a r m a s s ,l i n e a rv e l o c i t y504石油与天然气化工第43卷第4期 C H E M I C A L E N G I N E E R I N GO F O I L &G A S 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划“南方海相典型区块页岩气开发理论与技术”(2013C B 228006。
SRFR低分子滑溜水及胶液体系性能介绍及现场应用剖析!
SRFR低分子滑溜水及胶液体系性能介绍及现场应用东方宝麟科技发展(北京)有限公司2014年01月20日一、页岩气SRFR液体体系概况页岩气开采的核心技术是水平井技术和水力压裂技术,美国超过一半的天然气都是通过压裂技术开采获得。
页岩气压裂技术具有大液量、大排量、大规模、低砂比、小粒径支撑剂的特点,需要在高排量下注入大量压裂液促使目的储层形成理想的裂缝系统。
压裂液及其性能无论是在页岩气开发还是在常规油气开发的压裂过程中,都是影响压裂最终效果的重要因素。
根据页岩气井压裂技术特点和压裂液的要求,东方宝麟科技发展(北京)有限公司在学习、吸收国内外常规压裂液和页岩气压裂液体系的基础上,通过艰难攻关、自主创新研发了“SRFR低分子滑溜水及胶液体系”。
该体系经过多次配方优化和实验评价后,其性能得到了国内能源国企的高度认可,并在页岩气田先导开发区块中应用,取得了理想的效果。
随后经过公司科研人员的优化研究,并结合重点开发区块储层的特点完善调整,“SRFR低分子滑溜水及胶液体系”在国内众多页岩气井压裂施工中广泛应用,尤其是在江汉油田焦石坝页岩气井压裂施工中,压后产量屡创新高,证明了该液体体系能够满足页岩气井压裂施工的需求。
二、液体主要性能优异“SRFR低分子滑溜水及胶液体系”属于低分子聚合物压裂液,是利用分子间缔合作用形成超分子聚集体,进而发展成可逆式空间网状结构的结构型流体,高效减阻剂及低分子稠化剂为白色粉末状(高效减阻剂目前研制了乳液型),配制完成后均为透明状粘稠液体,流动性好,PH值在7-7.4之间,适用储层温度-20~180℃之间。
该液体体系的主要优点为低摩阻、低膨胀、低伤害、易返排、性能稳定和溶胀速度快等特性,具有类似清洁压裂液的特点,粘弹性性好,易于在线配制,适应性强,能够满足不同储层油气井压裂的需要。
“SRFR低分子滑溜水及胶液体系”与传统的胍胶体系相比较,主要具有以下两个方面的优点。
1、基本性能优点(1)超分子结构性流体具有抗盐、耐碱的先天特性;(2)携砂能力强(粘弹性作用),0.5%SRFR浓度的胶液能够达到32%的砂比,静置18小时后有轻微沉降,而胍胶4个小时后全部沉降;(3)无残渣、低伤害,SRFR体系对岩心伤害在10%以下,而胍胶为34%左右;(4)剪切稀释性好,这一特性能够大幅度降低流动阻力,滑溜水降阻率达70-78%;(5)抗剪切性能,水基交联压裂液由于其交联作用的不可逆性则其有效粘度必然随剪切时间增长而不断下降;而结构性流体由于其结构随剪切作用而可逆变化,则当剪切速率一定时,其结构将达到与该剪切速率平衡的状态,则其有效粘度不再随剪切时间增长而下降,长期保持恒定,表现出优良的抗剪切特性。
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第48卷第6期2019年6月应 用 化 工AppliedChemicalIndustryVol.48No.6Jun.2019收稿日期:2018 09 11 修改稿日期:2018 10 11基金项目:国家重大科技专项课题(2016ZX05061 010);国家重大科技专项(2017ZX05005 005);中国石化石油工程技术服务有限公司重点项目(SG16 38K)作者简介:贾金亚(1991-),男,河南商丘人,中国石油大学(北京)在读硕士,师从赵雄虎教授,主要从事油田化学方向研究。
电话:18811633306,E-mail:jiajinya1224@163.com通讯联系人:贾文峰,电话:010-84988618,E-mail:櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷毷毷毷jiawf@iccas.ac.cn科研与开发页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究贾金亚1,2,3,魏娟明1,2,贾文峰1,2,眭世元1,2,王程程1,2,3,赵雄虎3,穆代峰1,2,3(1.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;2.中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;3.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249)摘 要:为了提高页岩气现场配液施工效率,降低不同压裂液间配伍性对压裂液性能的影响,利用AM、DMC、DMDB为原料,采用混合胶束水溶液聚合,合成一种滑溜水胶液一体化用稠化剂。
用管路摩阻仪和高温流变仪对滑溜水体系降阻性能和组装压裂液体系耐温耐剪切性能进行评价。
结果表明,该疏水缔合聚合物溶解时间小于2min,0.1%的滑溜水黏度达到10mPa·s,降阻率为65.7%,组装压裂液在90℃,170s-1条件下剪切2h,表观黏度大于50mPa·s。
滑溜水和胶液具有良好的降阻效果及耐温耐剪切性,能够满足滑溜水和压裂液在线混配的要求,可以实现滑溜水胶液一体化。
关键词:疏水缔合聚合物;降阻剂;滑溜水;压裂液;一体化中图分类号:TQ317.4;TE357.12 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2019)06-1247-04Studyofthickenerusedinshalegasfracturingforslidewaterandgel liquidintegrationJIAJin ya1,2,3,WEIJuan ming1,2,JIAWen feng1,2,SUIShi yuan1,2,WANGCheng cheng1,2,3,ZHAOXiong hu3,MUDai feng1,2,3(1.StateKeyLaboratoryofShaleOilGasEnrichmentMechanismsandEffectiveDevelopment,Beijing100101,China;2.SINOPECResearchInstituteofPetroleumEngineering,Beijing100101,China;3.CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China)Abstract:Akindofthickenerfortheintegrationofslipperywaterandgel liquidwaspreparedbyaqueoussolutionpolymerizationofmixedmicelles,AM,DMCandDMDBwereusedasrawmaterials,whichwassynthesizedbyredoxinitiatorsystem.Frictiontesterandhightemperaturerheometerwereusedtoevaluatetheresistancereductionandtemperatureandshearresistanceofthethickener.Theresultsshowthatthedissolutiontimeofthethickenerislessthan2min,theresistancereductionrateofthethickeneraqueoussolutionwith0.1%dragreductionrateis65.7%,slickwaterviscosity10mPa·s.Theapparentviscosityofthecross linkedfracturingfluidislargerthanthatof50mPa·sat90℃,170s-1sheared2h.Itisprovedthatthesyntheticthickenerhasgoodresistancereductionandtemperatureandshearresistance,itcanmeettherequirementsofon linemixing,andcanrealizetheintegrationofslipperywaterandglue.Keywords:hydrophobicallyassociatingpolymers;frictionreducer;slickwater;fracturingfluid;integra tion 利用滑溜水和胶液体系对页岩气储层进行大规模水平井体积压裂是目前国内页岩气经济有效开发的关键技术,其性能对压裂结果具有重要影响[1]。
目前,滑溜水和胶液体系是分开配液,需要每段提前应用化工第48卷配制,工艺复杂,操作难度大,压裂效率低[2]。
滑溜水用降阻剂一般为聚丙烯酰胺线性阴离子高分子,能快速溶解和增黏,可以实现在线混配[3 5]。
胶液用稠化剂为阴离子疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物,溶解速度慢,降摩阻效果差,不能用作滑溜水降阻剂[6 9]。
为提高现场作业效率,避免配伍性差等问题,笔者以DMDB、AM和DMC为原料,采用水溶液聚合法制备一种稠化剂,能实现滑溜水胶液一体化。
1 实验部分1.1 试剂与仪器丙烯酰胺(AM),分析纯;甲基丙烯酰氧乙基 三甲基氯化铵(DMC,质量分数80%),工业级;甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(DMDB),自制;十二烷基硫酸钠(SDS)、引发剂Ⅰ(SH1)、引发剂Ⅱ(A)、偶氮类(V)、氢氧化钠、盐酸均为分析纯;高纯氮气;蒸馏水;助排剂SRCU 1、黏土稳定剂SRCS 1、交联剂SRFC 1均为工业级。
MCR102压裂液含砂流变仪;酸蚀管路摩阻测量仪,自制;MOD.ZNN D6六速黏度计;MARS Ⅱ高温高压强酸流变仪;DHG 9070A电热恒温鼓风干燥箱;RETcontrol磁力搅拌器。
1.2 聚合物稠化剂的制备控制单体质量分数为30%,准确称取150gAM、150gDMC和0.6gDMDB[n(AM)∶n(DMC)∶n(DMDB)=3∶1∶0.03],再加入2%(总固含量的质量百分比)的尿素,置于烧杯中,加入658g蒸馏水,加入0.2%十二烷基硫酸钠,搅拌,使之分散成均匀的水相溶液,调节pH值为5,常温。
取出100g单体溶液加入装有通氮气软管的特制烧瓶中,加入两滴消泡剂和0.1mL偶氮类(V),通氮气15~20min,然后依次分别加入0.02g引发剂Ⅰ和0.02g引发剂Ⅱ,w(过硫酸钠 亚硫酸氢钠)=0.04%(以固含量质量计),当溶液开始变黏时停止通氮气,用夹子夹紧软管,防止空气进入。
静置放置6h左右得到聚合物胶体。
取出,用绞肉机绞成颗粒,60℃烘干。
用粉碎机粉碎,筛选出40目的粉末,即得到稠化剂,其分子结构如下: 将稠化剂溶于水中,配成质量分数为0.5%的溶液,室温30℃,170s-1条件下,通过测溶液的表观黏度大小,来考察引发剂用量、单体配比、时间、温度、pH对产品性能的影响。
1.3 胶液体系制备将稠化剂配制成质量分数为0.5%的水溶液,加入0.1%SRCU 1助排剂,0.3%SRCS 1黏土稳定剂,搅拌2min,取100mL稠化剂溶液加入0.2%交联剂SRFC 1,快速搅拌使之交联形成胶液,即为压裂液。
1.4 滑溜水体系制备将稠化剂配制成质量分数0.1%的水溶液,加入0.1%SRCU 1助排剂,0.3%SRCS 1黏土稳定剂,搅拌2min,形成滑溜水体系。
2 结果与讨论2.1 反应条件对稠化剂水溶液表观黏度的影响研究引发剂用量、温度、时间和pH对稠化剂水溶液黏度影响,确定最佳反应条件;同时研究了十二烷基硫酸钠对稠化剂水溶液黏度的影响和溶解性能的影响。
2.1.1 引发剂用量的影响 由图1可知,随着引发剂用量的增加,合成稠化剂水溶液表观黏度呈先增大后减小。
引发剂的最佳质量分数为0.95%。
图1 引发剂用量对表观黏度的影响Fig.1 Theeffectofmassfractionofinitiatoronapparentviscosity2.1.2 温度的影响 由图2可知,随着反应温度的升高,溶液的表观粘度先增大后减小,35℃时黏度最大,所以,反应的最佳温度为35℃。
图2 反应温度对溶液表观黏度的影响Fig.2 Theeffectofreactiontemperatureonapparentviscosity8421第6期贾金亚等:页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究2.1.3 时间的影响 由图3可知,随着反应时间的增加,溶液表观黏度先增大后减小,最后趋于稳定,反应时间为6h时,溶液的表观黏度达到最大。
所以,反应的最佳时间为6h。
图3 反应时间对表观黏度的影响Fig.3 Theeffectofreactiontimeonapparentviscosity2.1.4 pH的影响 pH对稠化剂水溶液表观黏度的影响,见图4。
图4 pH对表观黏度的影响Fig.4 TheeffectofpHonapparentviscosity 由图4可知,当pH=5时,黏度达到最大值。
所以,反应的最佳pH值为5。
2.1.5 SDS对溶解性能和黏度影响 DMDB为可聚合表面活性剂,溶解在水中可以形成胶束结构,因此可以直接用于水溶液聚合,但是聚合得到的疏水缔合聚合物溶解性能较差。
在单体水溶液中加入一定量的SDS与DMDB形成混合胶束,可大幅度提高溶解性能,并且对水溶液的黏度影响不大,如表1所示,当SDS用量为0.2%时,稠化剂的溶解性能和增黏性能达到最佳值。
聚合过程中加入的SDS包裹在疏水缔合单体周围,使得稠化剂疏水单体之间相互作用减弱,同时SDS具有一定分散作用。
因此SDS加入大幅度提高疏水缔合聚合物溶解性能。
表1 SDS对溶解性能和黏度影响Table1 TheeffectofSDSonsolubilityandviscositySDS加量/%溶解时间/s黏度/mPa·s01200650.1300650.15200650.2110630.25110500.3110502.2 性能评价2.2.1 溶解性能和增黏性能 配制质量分数分别为0.05%,0.1%,0.15%,0.2%,0.25%,0.3%,0.35%,0.4%,0.45%,0.5%的稠化剂水溶液,质量分数与黏度和溶解时间之间的关系见图6。