一種新型低傷害合成聚合物凍膠壓裂液體系-

1、第22卷第1期油田化學(xué)Vol122No11 2005年3月25日OilfieldChemistry25March,2005文章編號:100024092(20050120044204一種新型低傷害合成聚合物凍膠壓裂液體系張汝生,盧擁軍,舒玉華,邱曉慧,楊艷麗(中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007摘要:報道了題示壓裂液體系的性能。合成聚合物稠化劑FA2200不含水不溶物,水溶液呈中性,被能造成酸性環(huán)境(p H值46的交聯(lián)劑AC212交聯(lián)而形成凍膠。依次增加稠化劑用量(0125%016%和交聯(lián)劑用量(015% 018%,加入110%乳化劑和110%助排劑,得到了適用溫度為50、80、

2、100、120、140的5個配方,在相應(yīng)溫度下剪切5090min保留粘度大于150、88、98、94、53mPas,在變剪切之后粘度能恢復(fù)。該體系破膠劑為過硫酸銨,其加量隨溫度升高而減少,破膠徹底,破膠液粘度低。015%稠化劑壓裂液破膠后殘渣含量為12516mg/L。該體系壓裂液特別適用于堿敏性地層和CO2泡沫壓裂。圖5表2參2。關(guān)鍵詞:合成聚合物壓裂液;稠化劑;酸性介質(zhì)交聯(lián);凍膠壓裂液;耐溫耐剪切性;配方研究;應(yīng)用性能;產(chǎn)品研究與開發(fā)中圖分類號:TE35711+2:TE39:O648117文獻標(biāo)識碼:A目前已開發(fā)并使用的壓裂液體系有植物膠壓裂液、油基壓裂液、泡沫壓裂液、乳化壓裂液、膠束壓裂液

3、等,我國目前使用較多的仍為植物膠壓裂液體系。壓裂液的發(fā)展方向為高效、低傷害、低費用。上世紀(jì)90年代以來開發(fā)的無水不溶物無殘渣的粘彈性表面活性劑(V ES膠束凍膠壓裂液1的材料費用過高,目前為水基植物膠凍膠壓裂液的2倍以上,另外,一般使用溫度在100以下,盡管國外以及國內(nèi)均有使用溫度高達130以上的膠束壓裂液體系的報道。植物膠壓裂液體系有許多優(yōu)點,但植物膠含水不溶物較多,即使是一級品羥丙基瓜爾膠,水不溶物含量也在8%以上,凍膠破膠后殘渣也多,對地層和裂縫傷害較大,而且交聯(lián)條件為堿性,使這一體系的壓裂液不能用于堿敏地層。二氧化碳泡沫壓裂液主要使用羥丙基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠為稠化劑,在酸性交聯(lián)

4、劑作用下形成凍膠2,其材料費用仍偏高。有鑒于此,我們開發(fā)了主要由稠化劑FA2200和交聯(lián)劑AC212組成,在酸性條件下(p H4 6交聯(lián)形成凍膠的一種新低傷害體系,該體系具有多種優(yōu)良性能,既可用于常規(guī)壓裂施工,又能用于二氧化碳泡沫壓裂施工。1實驗部分111化學(xué)藥劑酸性交聯(lián)用壓裂液稠化劑FA2200,酸性交聯(lián)劑AC212,自制。FA2200是一種合成聚合物,其水溶液呈中性,可在酸性條件下被交聯(lián)而形成凍膠。AC212在水溶液中形成酸性環(huán)境,將聚合物FA2200交聯(lián)。破膠劑過硫酸銨,化學(xué)試劑。助排劑DL212和DL210,破乳劑DL28,起泡劑FL2100,均為工業(yè)品。112實驗壓裂液配制實驗壓裂液

5、在Waring混調(diào)器中用自來水配制。113測試方法稠化劑水不溶物含量,參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T576421995“壓裂用瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠”中“41315水不溶物含量測定”規(guī)定的方法測定。壓裂液耐溫耐剪切性能、破膠及殘渣含量,依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T510721995“水基壓裂液收稿日期:2004212227基金項目:國家科技攻關(guān)項目(編號2003BA613A207204資助。作者簡介:張汝生(1970-,男,高級工程師,四川師范大學(xué)化學(xué)系學(xué)士(1992,四川大學(xué)化學(xué)系化學(xué)工程專業(yè)碩士(1995,主要從事壓裂酸化新技術(shù)和新材料的研究,通訊地址:065007河北省廊坊市44號信箱壓

6、裂酸化中心,電話:010-*。性能評價方法”進行測定。壓裂液的防膨性能,依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T576221995“壓裂酸化用粘土穩(wěn)定劑性能測定方法”進行測定。2結(jié)果與討論211壓裂液稠化劑FA2200的水溶物含量壓裂液稠化劑FA2200的自來水溶液無色透明,目測無固體顆粒,用離心分離方法檢測不出固態(tài)物質(zhì),FA2200不含水不溶物。212FA2200/AC212/自來水體系的交聯(lián)性能壓裂液體系交聯(lián)后形成凍膠,其粘度、耐溫耐剪切性能、攜砂能力、壓裂效率均大幅度提高,從而能產(chǎn)生設(shè)計要求的裂縫。濃度在實際應(yīng)用濃度范圍的稠化劑FA2200基液以適當(dāng)交聯(lián)比與酸性交聯(lián)劑AC212混合,能形成可挑掛的

7、凍膠,形成的凍膠無色透明,具有高強度。例如,交聯(lián)比100015的012% FA2200基液+AC212體系,p H值為45,交聯(lián)時間52s;交聯(lián)比100016的016%FA2200+AC212體系,p H值為45,交聯(lián)時間60s;這兩個體系均能形成可挑掛的凍膠。213FA2200/AC212體系凍膠的耐溫耐剪切性能針對不同溫度的地層,設(shè)計并形成了適用于低、中、高溫的一系列FA200+AC212凍膠壓裂液。圖1(a(e為這些壓裂液的耐溫耐剪切性能測試曲線。表1列出這些壓裂液的配方及耐溫耐剪切性能數(shù)據(jù)。54第22卷第1期張汝生,盧擁軍,舒玉華等:一種新型低傷害合成聚合物凍膠壓裂液體系表1適用于不同

8、溫度地層的5個配方3FA2200/AC212體系凍膠壓裂液的耐溫耐剪切性能(剪切速率170s-1,中途進行變剪切測試配方編號適用地溫/FA2100/%交聯(lián)比剪切條件保留粘度/mPas150012510001550,90min>150280012510001580,90min>8831000135100016100,70min>9841200140100016120,50min>9451400160100018140,80min>533每一配方中均含有110%破乳劑DL28和110%助排劑DL210。由圖1和表1可以看到,適用于50140范圍每一地層溫度的配方FA2

9、200+AC212凍膠壓裂液,在設(shè)計使用溫度下,在170s-1剪切5090min,保留粘度仍相當(dāng)高,在測試中途進行變剪切測試后粘度能夠恢復(fù),該壓裂液的耐溫耐剪切性能可滿足壓裂施工造縫和攜砂要求。FA2200/AC212體系形成的凍膠具有良好的耐溫性和剪切恢復(fù)性,在不加入溫度穩(wěn)定劑的情況下,只要適當(dāng)提高壓裂液中稠化劑FA2200的濃度和交聯(lián)劑AC212的濃度(交聯(lián)比,便可得到可用于中、高溫地層的壓裂液。FA2200/AC212體系與油田常用壓裂液添加劑配伍,表1所列系列壓裂液加入的破乳劑DL28和助排劑DL210都是常用商品添加劑。這有利于該體系壓裂液的推廣應(yīng)用。214FA2200/AC212體

10、系凍膠的破膠性能壓裂液在施工結(jié)束后徹底破膠有利于充分返排,可減少對地層和裂縫的傷害。在50和80下以不同用量的過硫酸銨使0125%FA2200+015% AC212配方凍膠破膠,結(jié)果見表2。在50時,加大表250和80下過硫酸銨(APS破解0125%FA2200+015%AC212凍膠產(chǎn)生的破膠液粘度溫度/%APS用量/%破膠液粘度/mPas2h4h6h8h500102未破未破變稀變稀0103未破未破變稀變稀0105未破變稀變稀11140108變稀12133180 8001001變稀變稀變稀變稀01003變稀變稀6181318501005變稀變稀2156118601007變稀312511840

11、10*過硫酸銨用量使該壓裂液凍膠破膠速度加快,由不破膠到徹底破膠,過硫酸銨用量為0108%時,在8小時內(nèi)凍膠粘度降到318mPas,徹底破膠。80時的破膠情況與此相似,但過硫酸銨用量大大減少,用量01007%時凍膠4小時徹底破膠,粘度降到3125mPas。在較高溫度下可以使用較少量的過硫酸銨,破膠速度也較快。因此,這種合成聚合物凍膠壓裂液可以用過硫酸銨破膠,其用量可根據(jù)地層溫度確定,地層溫度較高時破膠劑用量較少。215FA2200/AC212體系壓裂液的殘渣壓裂液凍膠破膠后產(chǎn)生的殘渣不易從裂縫排出,會大大降低裂縫的導(dǎo)流能力,并對地層造成永久傷害。015%FA2200+016%AC212壓裂液凍

12、膠經(jīng)過硫酸銨破解后,殘渣含量僅為12516mg/L,而植物膠壓裂液凍膠的殘渣含量一般在300mg/L以上。低殘渣率是FA2200/AC212體系的優(yōu)點之一。216FA2200/AC212體系壓裂液破膠液穩(wěn)定粘土的性能FA2200/AC212、防止粘土膨脹的性能。對于粘土含量為1218%的吉林油田前8井巖心,2%KCl水溶液的防膨率為4312%,而0125%FA2200+014%AC212體系凍膠破膠液的防膨率為5114%。因此,FA2200/AC212體系壓裂液用于粘土含量低的地層壓裂時,可不加入氯化鉀或其他粘土穩(wěn)定劑。217FA2200/AC212體系泡沫性能FA2200/AC212體系的p

13、 H值在46范圍,與高濃度二氧化碳泡沫壓裂液體系的p H值一致。在0135%FA2200+015%AC212+014%DL212(助排劑壓裂液中加入0175%FL2100(起泡劑,充入二氧化碳氣體產(chǎn)生泡沫,起泡效率為248%,泡沫半衰期為145min。形成的泡沫質(zhì)量高、穩(wěn)定性好,可用于二氧化碳泡沫壓裂施工。3結(jié)論(1以完全溶于水、不含水不溶物的合成聚合物FA2200作稠化劑,與可使基液由中性變?yōu)槿跛嵝?p H值46的交聯(lián)劑AC212反應(yīng),可形成具有良好耐溫耐剪切性能的凍膠壓裂液。(2通過調(diào)整稠化劑用量(0125%0180%和交聯(lián)劑用量(015%018%,得到使用溫度為50 140的5個壓裂液配

14、方,稠化劑和交聯(lián)劑用量越高64油田化學(xué)2004年則使用溫度越高。(3該體系壓裂液與常用壓裂液添加劑(如乳化劑、助排劑等配伍,可不加或少加粘土穩(wěn)定劑,殺菌劑用量少,一般不必添加溫度穩(wěn)定劑。(4該體系壓裂液的破膠劑為過硫酸銨,破膠后殘渣量很少。(5加入起泡劑的該體系壓裂液可用于二氧化碳泡沫壓裂施工。參考文獻:1劉新全,易明新,趙金鈺,等1粘彈性表面活性劑(V ES 壓裂液J 1油田化學(xué),2001,18(3:27327712周繼東,朱偉民,盧擁軍1二氧化碳泡沫壓裂液研究與應(yīng)用J 1油田化學(xué),2004,21(4:3163191A Novel Low Damage Synthetic Polymer G

15、 elled H ydrofracturing FluidZHAN G Ru 2Sheng ,LU Y ong 2J un ,SHU Yu 2Hua ,QIU Xiao 2Hui ,YAN G Yan 2Li(L angf ang B ranch of Research Instit ute of Pet roleum Ex ploration and Development ,Pet roChi na ,L angf ang ,Hebei 065007,P R of Chi na Abstract :The performance properties of the titled fluid

16、 are presented 1The synthelic polymer ,FA 2200,as thickener dissolves in water to form neutral solution without insoluble remainder and reacts and gelates with crosslinker AC 212in solution in acidic media of p H =46created by AC 2121By the way of increasing amount of thickener (0125%0160%and of cro

17、sslinker (015%018%and introducing 110%emulgator and 110%back flow aid ,5formulated hydrofracturing fluids (HFFs for use at 50,80,100,120,and 140are prepared ,their viscosity is kept higher than 150,88,98,94,and 53mPa s when sheared over 5090minutes at 170s -1and at corresponding test temperatures an

18、d can be recovered after sharp variation in shear proceduce 1The gel breaker used is ammonium persulfate and its dosage is higher when the test temperature is higher ;the gelled HFFs break down completely and the viscosity of brocken fluid is low enough 1A 0125%FA 2200HFF gives 12516mg residua per l

19、iter after breakdown 1This HFF system is especially suitable to fracturing alkaline sensible reservoirs and to CO 2foam fracturing operations 1K eyw ords :synthetic polymer hydrof racturing f luid ;thickener ;crosslinking in acidic media ;gelling hydrof racturing f luid ;heat/shear resistance ;f orm

20、 ulations ;perf orm ance properties ;research and development of chemical(上接第22頁。continued from p.22Microbial W axing Control in Production Wells of F aulted B lock R eservoir W 541WAN G Zhu(Xianhe Oil Production Factory ,S hengli Oilf iel d Com pany ,Si nopec ,Dongyi ng ,S handong 257068,P R of Chi

21、 na Abstract :The crude oil of faulted block reservoir W541in Xianhe ,Shengli ,is characterized by high wax content ,1035%,and severe waxing problems are encountered downhole in production wells thus hotwater wellwashing is needed frequently 1A group of bacteria ,F18,supplied by Shengli Production T

22、echnology Institute is applied for waxing control in production wells of this reservoir 1Being composed of bacteria BS 26,B1021,A321,TH121,B923,and N5in mixture ,F18degrades waxy substances to produce biosurfactants and prevent wax precipitation 1In laboratory experiments ,treating curde oils of 11w

23、ells by mixed bacteria F18decreases their viscosity by 16155910%and their pour point by 271In field trials the fermentation broth of F18is injected into the annulus of aimed wells 1The preliminary trial in 3wells is performed successfully with cyclic broth injection (CBI every 15days 1The full scale

24、 trial in wells of 4groups includes :CBI only in 5wells (group ;CBI +well washing every 60days in 5wells (group ;CBI +well washing every 45days in 22wells (group ;1well (group without treatment and washing while the broth is injected every 20days in amount 013t at the first time and 012t in successive cycles 1For t