清洁压裂液用稠化剂
清洁压裂液研究进展
清洁压裂液研究进展雷跃雨 王世彬 郭建春 刘莎莎(油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学)摘要 清洁压裂液是一种无聚合物的黏弹性液体。
其稠化剂为特定的表面活性剂,这些表面活性剂分子溶解在盐水中会形成棒状胶束,依靠胶束间相互缠绕形成的三维网状结构达到有效携砂;烃类物质能破坏表面活性剂的胶束结构,不需要外加破胶剂。
因此,清洁压裂液的交联、携砂和破胶等原理都不同于常规压裂液。
本文综述了清洁压裂液的增稠原理、流变性能、破胶性能,以及未来发展趋势。
关键词 清洁压裂液 胶束 黏弹性DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 007水力压裂作为油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施已经发展应用了60年。
在影响压裂成败的诸多因素中,压裂液的性能至关重要。
由于成本低、流变性能好等优点,水基冻胶压裂液作为主要的压裂液已经应用了很多年,但这类压裂液的稠化剂均是一些大分子的聚合物,如改性胍胶、羟丙基纤维素及聚丙烯酰胺等。
这些大分子聚合物,虽然成胶质量好,但因其溶解分散性差,水不溶物多,易形成鱼眼!等,使得聚合物的利用率大大降低。
此外,增稠剂与交联剂交联形成的超大分子中就有相当一部分未彻底破胶的物质和水不溶物,在压裂施工后残留在地层裂缝中,使地层渗透率下降,引起二次伤害,导致压裂改造效果降低[1]。
无聚合物、黏弹性表面活性剂(VES)压裂液技术的成功应用为我们引入了清洁压裂液。
清洁压裂液又称表面活性剂压裂液、无伤害压裂液,是以一种防膨能力很强的表面活性剂为增稠剂的胶体压裂液体系,其不含任何聚合物,不含有任何不溶于水和烃类的固体。
因此,清洁压裂液中无残渣,不存在引起伤害的固体微粒,对地层基本无二次污染伤害[2]。
而且,形成的裂缝面相对胍胶压裂液更干净,压裂液对裂缝面的伤害也明显减少;返排时间短,在碳氢化合物相中,表面活性剂可以自我分解成多个部分,在产出水中残留很少,利于(普通水)返排,恢复导流能力可达97%[3]。
罗平亚-新型清洁压裂液原理及应用
4,新型清洁压裂液的新原理(理论 依据):
(1)利用结构流体流变学的相关理论及 其流体悬浮与携带原理解决无需交联的 压裂液就能具有足够的携砂能力和其它 优良性能的理论问题;
(2)利用超分子化学理论设计、研制出 能形成具有以上功能的结构流体(溶液) 的化学剂(增稠剂)及其溶液体系(压裂 液)。
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含有VES表面活性剂溶液可以具有高粘度和粘弹性, 能将其用作压裂液悬浮支撑剂。当VES压裂液进入含油的 岩芯或地层以后,亲油的有机物将被增溶到胶束中,使 棒状胶束膨胀,最终崩解成较小的球形胶束,VES凝胶破 解,变成粘度很低的水溶液。碳氢化合物如油和气有这 种作用,将迅速地减少VES液体的粘度到最低水平。所以, 这种体系不需要另加破胶剂
该清洁压裂液完成了20多井次现场试验效果良好例如在某油 田是邻井使用常规水基压裂液压裂井产量的2~3倍。证实了它 配制简便、低粘度、高弹性和良好的剪切稳定性、携砂能力强、 减阻效果良好(减阻率达到76%)、破胶彻底、无残渣、返排 快,改善了增产效果。显示出清洁压裂液的巨大优势。
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综上所述:
目前国内研究起步不久,正在沿着国 外的技术思路进行;而国外主要仍以 VES特种表活剂在较高浓度下形成棒状、 片状…胶束进而形成结构的原理为主。 即以研制开发这类特种表活剂为主,但 仍然无法解决与国外清洁压裂液相同的 难题。因此在 “热过”一段时间后目前 处于仃滞阶段。
这类清洁压裂液采用特种表面活性剂作“稠化剂”, 在此表面活性剂溶液中当浓度较高时形成类似于交联聚 合物一样的网络结构,使溶液具有必要的粘度和粘弹性。 将这些特种表面活性剂称为粘弹性表面活性剂,简称 “VES”(Viscoelastic surfactant)。
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由Schlumberger 公司开发的清洁压裂液,其商品名 ClearFrac。就是典型的VES,其分子在水中一定条件下 形成棒状结构的胶束,长棒状胶束之间高度“缠结” , 形成类似于交联的聚合物网状结构,具有粘弹效应和高 的有效粘度,使液体具备优良的悬砂和携带性能。
压裂用稠化剂
压裂用稠化剂
压裂用稠化剂是一种用于油气井增产作业的重要化学添加剂,其主要作用是增加压裂液的黏度和稠度,提高压裂效果。
稠化剂通常由聚合物、交联剂、稳定剂等多种化学物质组成,通过化学反应形成网状结构,使液体变得粘稠。
在压裂过程中,稠化剂能够有效地控制压裂液的流动速度和压力,防止井壁坍塌和地层污染等问题的发生。
同时,稠化剂还能够改善压裂液的滤失性能和储层保护能力,提高油气井的产量和采收率。
目前市场上常见的稠化剂包括聚丙烯酰胺类、多糖类、纤维素类等。
这些稠化剂具有不同的特性和应用范围,可以根据具体的地质条件和作业需求进行选择和调配。
在使用稠化剂时需要注意其浓度、pH值、温度等因素的控制,以确保其稳定性和安全性。
油田化学——压裂液及压裂用添加剂
前言
3、本节内容
压裂液选择 压 裂 技 压裂添加剂 术
酸化工艺
特点:
与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系
一、水基压裂液
4.水包油压裂液
与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系;
特
能用在比较高的温度( 160℃ )下;
点
有很好的降阻性能;
依据乳化剂不同,能自动破乳排液。 (阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂)
一、水基压裂液
5.水基泡沫压裂液 水基泡沫压裂液是指以水作分散介质,以气
联剂和破胶剂配成。
成胶剂即水溶性聚合物。 交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交联 条件。
破胶剂主要用过氧化物,通过氧化降解破胶。
聚丙烯酰胺的醛冻胶 (甲醛)
部分水解聚丙烯酰胺的锆冻胶 (锆的多核羟桥络离子)
pH4~6
部分水解聚丙烯酰胺的铬冻胶
pH4~6
硼酸对GM的交联反应
3.粘弹性表面活性剂压裂液
竞争络合的机理
三、减阻剂 (1)定义:
压裂液减阻剂是指在紊流状态下能减小压裂 液流动阻力的化学剂。
机理 通过储藏紊流能量,减少压裂液的流
动阻力。
三、减阻剂
聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。
在高质量浓度使用时,它是稠化剂; 在低质量浓度使用时,它是减阻剂。
水基压裂液用减阻剂
油基冻胶减阻剂
四、降滤失剂
过氧化物 酶
常用的破坏剂:
潜在酸 潜在螯合剂
稠化水压裂液常用的稠化剂主要是水溶性聚合物课件
contents
目录
• 稠化水压裂液简介 • 水溶性聚合物性质与类 • 稠化剂稠化水压裂液中作 • 水溶性聚合物作稠化剂优势 • 未发展方向与挑战
01
稠化水压裂液简介
稠化水压裂液定
01
稠化水压裂液一种提高水力压裂 作业效率液体,主由水稠化剂组 成。
02
稠化剂一种高子化合物,能够增 加水粘度,使水压裂过程中保持 稳定粘度,利支撑剂悬浮运移。
水溶性聚合物特性
水溶性聚合物具较好水溶性稳定性, 能够形成高粘度溶液,具较好抗盐、 抗酸、抗碱等性能。
水溶性聚合物还具良好增稠、稳定、 流变控制等性能,能够满足同领域需 求。
水溶性聚合物溶液粘度受温度、pH值 、盐度等因素影响较小,因此同环境 条件都能保持较稳定性能。
03
稠化剂稠化水压裂液中作
稠化剂定
高效性
水溶性聚合物能提供良好 粘度稳定性,助提高压裂 作业效果。
水溶性聚合物作稠化剂应实例
案例一
某油田采水溶性聚合物作稠化剂 ,成功进行多次压裂作业,取得 良好增产效果经济效益。
案例二
某气田使水溶性聚合物稠化压裂 液进行压裂,效提高天然气采收 率生产效率。
05
未发展方向与挑战
新型稠化剂研发
研发新型稠化剂
02
水溶性聚合物性质与类
水溶性聚合物定
• 水溶性聚合物指能够溶水聚合物,具良好水溶性稳定性, 制备稠化水压裂液常稠化剂之一。
水溶性聚合物类
根据水溶性聚合物结构性质,可将其天然水溶性聚合物合成水溶性聚合物两大类。
天然水溶性聚合物包括多糖、蛋白质、核酸等,具良好生物相容性生物活性。
合成水溶性聚合物则包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等,具较高水溶 性稳定性,常制备稠化水压裂液等工业领域。
Q_KL 070-2018压裂用稠化剂 非植物胶聚合物 KL-100Y
ICSQ/KL 新疆科力新技术发展股份有限公司企业标准Q/KL 070—2018 压裂用稠化剂非植物胶聚合物 KL-100Y2018-9-30发布2018-10-11实施新疆科力新技术发展股份有限公司发布前言本标准根据GB/T20001.10-2014《标准编写规则第10部分:产品标准》给出的规则起草。
本标准由新疆科力新技术发展股份有限公司QHSE体系部提出并归口。
本标准起草单位:新疆科力新技术发展股份有限公司采收率项目部。
本标准主要起草人:魏静、刁雨薇。
压裂用稠化剂非植物胶聚合物 KL-100Y1 范围本标准规定了压裂用稠化剂非植物胶聚合物 KL-100Y的分类和标记、技术要求、仪器与试剂、试验方法、检验规则、标志、标签和随行文件、包装、运输和贮存及健康、安全、环境控制要求。
本标准适用于压裂用稠化剂非植物胶聚合物 KL-100Y,该类产品主要用于油藏压裂。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 6679 固体化工产品采样通则GB/T 17514-2008 水处理剂聚丙烯酰胺SY/T 5764-2007 压裂用植物胶通用技术要求3 分类和标记产品标记按下列规则编制KL-100Y产品类型代号企业标识4 技术要求压裂用稠化剂非植物胶聚合物KL-100Y的质量检验技术指标和试验方法应符合表1的规定。
表1 压裂用稠化剂非植物胶聚合物 KL-100Y的质量检验技术要求5 仪器与试剂5.1 仪器及设备仪器应符合以下要求:a)电子天平:感量±0.01g;b)粘度计:MCR302流变仪或同类产品;c)恒温箱:控温范围室温~200℃,控温精度0.1℃;d)搅拌器:吴茵混调器,转速0r/min~2000r/min或其他同类产品;e)精密pH试纸:5.0~7.0;f)秒表:分度值0.1s;g)广口瓶:1000mL;h)量筒:500mL,1000mL;i)容量瓶:1000mL;j)烧杯:100mL。
超分子乳液型压裂液稠化剂的研制及性能评价
压裂液作为压裂改造储层中的关键流体,其优异的黏弹性和耐温性,对造缝、携砂形成油气疏通的油气缝网尤为重要[1]。
目前,压裂液以胍胶、清洁压裂液和聚合物压裂液为主。
其中胍胶价格昂贵,破胶残渣较多,容易造成地层伤害。
清洁压裂液虽具有破胶残渣少的特点,但其不仅价格昂贵,且耐温性较差,无法大规模使用。
近年来,聚合物压裂液价格低廉,携砂性好,摩阻低,低伤害及破胶残渣少等优点,受到了压裂工作者的广泛青睐[2]。
超分子乳液压裂液[3],作为一种新型聚合物压裂液体系,通过乳液稠化剂与自制增效剂复配,实现分子间自组装相互穿插,使阴阳离子间相互吸引形成离子键,并通过分子间氢键和分子间相互作用力,使得压裂液网络结构更加复杂实现增黏。
同时,该网状结构高温剪切破坏后能够重新复原,因此在整个压裂施工中,液体黏度变化不大。
结果表明:由于体系分子间氢键、离子键和分子间相互作用力协同作用,同用量下比普通聚合物压裂液表现出更优异的耐温耐剪切性和黏弹性。
1 实验材料与仪器丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPS)、3号白油、山梨醇酐单硬脂酸酯(Span 60),聚山梨酸酯60(Tween 60)均为工业品;丙烯酸(AA)、亚硫酸氢钠、过硫酸钾(KPS)、过硫酸铵(APS)、氢氧化钠均为化学纯;刚性单体M和增效剂SLZ-1为自制;高纯氮气。
WZ-50C6双管微量注射器,史密斯仪器有限公司;雷磁PHS-3C型pH计,上海仪电科学仪器有限公司;GJ-3S高速搅拌机、ZNN-6六速旋转黏度计,青岛海通达石油仪器;博勒飞DVS+数超分子乳液型压裂液稠化剂的研制及性能评价吴诚岐中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司 山东 东营 257077 摘要:选用丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为水溶性单体,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为耐盐单体,与自制刚性单体M经反向乳液聚合成功制备了四元共聚p(AM/AA/AMPS/M)稠化剂SLM-1,并将其与30%自制增效剂SLZ-1复配形成超分子乳液压裂液稠化剂。
NHC_环保型清洁压裂液性能评价及现场应用
基金项目:国家科技重大专项课题《大型油气田及煤层气开发》(2016ZX05023003)。
通讯作者:陈亚联,2010年毕业于西安石油大学化学工程与工艺专业,现在咸阳川庆鑫源工程技术有限公司从事压裂液及其添加剂的研发、制备、推广等工作。
通信地址:陕西省西咸新区秦汉新城兰池三路16592号,710042。
E mail:chenyl208@126.com。
NHC环保型清洁压裂液性能评价及现场应用陈亚联1,2 刘永峰1,2 左挺1 刘国良1 曹欣1 廖乐军1(1.咸阳川庆鑫源工程技术有限公司;2.川庆钻探长庆井下技术作业公司)摘 要 为解决常规压裂返液不易回收利用的问题,制备了一种NHC压裂液。
NHC压裂液稠化剂为一种低分子多糖表面活性剂,具有多糖自交联及表面活性剂卷曲、缠绕的双重作用。
当稠化剂BHC 2用量为0.4%~0.8%时,NHC压裂液耐温抗剪切能力在70~90℃,在其返排液中加入0.3%~0.7%BHC 2后,可再次形成压裂液。
现场试验表明:在清水中加入0.4%BHC 2所形成的压裂液在施工过程中压力较平稳,在返排液中加入0.3%BHC 2时即可形成交联液,实现携砂压裂。
NHC压裂液配液及回收工艺较简捷,在长庆华池油田某井压裂施工7段,回收返排液1435m3,返排液回收利率为95.67%,较好的利用了返排中的有效成分,减少了水资源的浪费,具有良好的环保效应。
后期数据分析表明:使用NHC压裂液改造后储层产油量比胍胶压裂液提高7.55%以上,表明该压裂液对储层伤害较小,有利于维持储层的原始动态平衡。
关键词 清洁压裂液;可回收;自交联;环保DOI:10.3969/j.issn.1005 3158.2023.04.008 文章编号:1005 3158(2023)04 0035 05犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犈狏犪犾狌犪狋犻狅狀犪狀犱犉犻犲犾犱犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犖犎犆犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋 犳狉犻犲狀犱犾狔犆犾犲犪狀犉狉犪犮狋狌狉犻狀犵犉犾狌犻犱ChenYalian1,2 LiuYongfeng1,2 ZuoTing1 LiuGuoliang1 CaoXin1 LiaoLejun1(1.犡犻犪狀狔犪狀犵犆犺狌犪狀狇犻狀犵犡犻狀狔狌犪狀犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犆狅.,犔狋犱.;2.犆犆犇犆犆犺狌犪狀狇犻狀犵犇狅狑狀犺狅犾犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犆狅犿狆犪狀狔)犃犅犛犜犚犃犆犜 Inordertosolvetheproblemthatconventionalfracturingfluidisnoteasytoberecycled,anNHCfracturingfluidwasprepared.NHCfracturingfluidthickenerwasakindoflowmolecularpolysaccharidesurfaceactiveagent,whichhadthedualfunctionofthepolysaccharideself crosslinkingandsurfactantcurlingandwinding.WhenthedosageofthickeneragentBHC 2was0.4% 0.8%,thetemperatureandshearresistanceofNHCfracturingfluidwas70 90℃.Andthefracturingfluidcouldbeobtainedagainbyadding0.3%to0.7%BHC 2inflowbackfluid.Fieldtestsshowedthatthepressureoffracturingfluidformedbyadding0.4%BHC 2incleanwaterwasstableduringtheconstruction.Thecrosslinkedliquidformedagainbyadding0.3%BHC 2inflowbackfluidcouldrealizesandcarryingfracturing.NHCfracturingfluidmixandrecoveryprocesswassimple.Inthefracturingsection7ofawellinChangqingHuachioilfield,1435m3oftheflowbackfluidwasrecovered,andtherecoveryrateoftheflowbackfluidwas95.67%.Theeffectivecomponentsintheflowbackwerewellutilized,andthewasteofwaterresourceswasreduced,whichhadgoodenvironmentalprotectioneffect.Thelaterdataanalysisshowedthattheoilproductionofthereservoirincreasedbymorethan7.55%afterusingNHCfracturingfluidcomparedwiththatofguanidinegumfracturingfluid,whichindicatedthatthefracturingfluidhadlessdamagetothereservoiranditwasbeneficialtomaintaintheoriginaldynamicbalanceofthereservoir.犓犈犢犠犗犚犇犛 cleanfracturingfluid;recyclable;self crosslinking;environmentalprotection·53· 油 气 田 环 境 保 护 2023年8月 ENVIRONMENTALPROTECTIONOFOIL&GASFIELDS Vol.33 No.4 0 引 言目前压裂液体系仍以植物胶压裂液为主,植物胶压裂液破胶后均会产生大量的残渣,这些残渣在压裂前期形成滤饼会对地层渗透率产生影响,在后期返排时沉积于支撑剂中,使裂缝的导流能力降低,严重影响压裂改造效果[1 2]。
压裂液介绍
的还原性化学品,有效降低了破胶剂活化温度。
3.压裂液添加剂- pH值调节剂
pH调节剂可控制稠化剂水合增粘速度、交联剂 所需的pH值范围和交联时间;
当pH值较低时,大多数液体迅速破胶; 当pH值较高时,压裂液的温度稳定性好,破胶 时间较长;
压裂液的pH值应控制在合理的范围。
3.压裂液添加剂-表面活性剂
破乳剂,与原油之间配伍性好,有效破除油
液乳化。
助排剂,降低表、界面张力,增大接触角, 减小毛管力,有利于压裂液返排。
互溶剂,可与烃和水互溶的化合物,降低水 溶液的表面张力,促进残液的返排。
3.压裂液添加剂-粘土稳定剂
防止粘土膨胀、分散和运移
无机盐KCl,提高压裂液矿化度,有效压缩使粘土膨
杀菌剂能控制厌氧菌或喜氧菌繁殖; 细菌侵袭有机聚合物,损坏其链和降低粘度。 加入杀菌剂主要是为了防止因聚合物降解 导致粘度下降,影响交联、携砂。
3.压裂液添加剂-简述
添加剂类型 杀菌剂 破胶剂 pH调节剂 粘土稳定剂 转向剂 降滤失剂 降阻剂 功能 杀死细菌 控制 pH 使液体转向 降低摩阻 代表产品 1227、甲醛 氢氧化钠, 醋酸 粉砂, 硼酸 丙烯酰胺共聚物 乙酸、柠檬酸、EDTA, NTA
自动破胶三大特性。
3.压裂液添加剂-破胶剂
使压裂液交联冻胶发生化学降解,由大分子变成小分 子,有利于压后返排,减少储层伤害。 水基交联冻胶压裂掖常用的破胶剂有酶、氧化剂(常 用过硫酸盐)和酸。 生物酶和催化氧化剂适应于21-54℃; 一般氧化剂适应于54-93℃。 低温破胶活化剂,针对过硫酸铵分解温度较高而开发
-泡沫--氮气、二氧化碳、双元