新型轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑技術(shù)應(yīng)用

新型轉(zhuǎn)向壓裂暫堵劑技術(shù)應(yīng)用匯報(bào)提綱暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵劑的研制思路新型暫堵劑的性能認(rèn)識(shí)暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀五、六十年代國內(nèi)外就開展了大量的重復(fù)壓裂實(shí)踐，由于落后的理論研究，導(dǎo)致大量的重復(fù)壓裂并沒有取得理想的效果。二十世紀(jì)80年代中期，國外(主要是美國)又將重復(fù)壓裂作為一項(xiàng)重要的技術(shù)研究課題，并取得一系列重大進(jìn)展。我國低滲透油氣田所占的比例越來越大，重復(fù)壓裂技術(shù)作為老油田綜合治理、控水穩(wěn)油的重要組成部分。堵老縫的方法投蠟球堵炮眼，優(yōu)點(diǎn)是能夠保證老縫方向上的孔眼全部被堵，施工簡單方便；缺點(diǎn)是過剩的蠟球容易造成施工壓力升高；老縫中加入暫堵劑，它不會(huì)造成施工壓力過高，但無法保證老縫全部被堵；老縫中加入高強(qiáng)度粘合劑，它能夠保證老縫都被堵死，但成本較高。暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵劑的類型水基選擇性堵劑油基選擇性堵劑聚合物類：聚丙烯酰胺及其改性產(chǎn)物互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)型凝膠凝膠類就地交聯(lián)凝膠二次交聯(lián)凝膠HPAM/Cr凝膠油溶性聚合物活性稠油油基凝膠選擇性堵水劑暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀實(shí)施暫堵壓裂技術(shù)逐漸走向成熟，如何把轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)發(fā)展成為一項(xiàng)低滲透油藏增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的推廣技術(shù)，急需要解決兩個(gè)方面的問題：具備成熟的堵劑技術(shù)——堵劑強(qiáng)度高、形成濾餅、可溶性好、承壓能力和幅度時(shí)間可調(diào)、操作方法簡單的堵劑技術(shù)；形成一套完善的暫堵劑評(píng)價(jià)方法。暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀堵劑封堵老裂縫必備條件形變條件：堵劑受壓變形伸長率>堵劑在老裂縫中受壓變形最大伸長率；保證堵劑自身不發(fā)生斷裂。粘附條件：堵劑與裂縫壁面粘附強(qiáng)度>堵劑自身的抗拉強(qiáng)度；保證堵劑不與裂縫壁面發(fā)生剝離。強(qiáng)度條件：堵劑段塞強(qiáng)度>井筒新縫起裂壓力；保證堵劑段塞對(duì)壓裂液形成有效阻隔。暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵壓裂技術(shù)、理論高強(qiáng)度的暫堵劑暫堵劑性能評(píng)價(jià)技術(shù)暫堵劑類型篩選評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)手段暫堵劑分子設(shè)計(jì)、合成滿足暫堵要求的性能暫堵性能評(píng)價(jià)滿足轉(zhuǎn)向壓裂要求的暫堵劑暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀匯報(bào)提綱暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵劑的研制思路新型暫堵劑的性能認(rèn)識(shí)暫堵劑的研制思路暫堵劑的具體性能指標(biāo)堵劑承壓變形能力強(qiáng)，韌性好，自身抗拉強(qiáng)度大，具有較好的伸長率；堵劑與裂縫壁面的粘附性強(qiáng)；堵劑強(qiáng)度高，過3mm左右縫寬可承受強(qiáng)度大于50MPa/m，承壓能力和幅度時(shí)間可調(diào)；具有較好的抗剪切穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；耐沖刷性強(qiáng)，堵水率>98%；在壓裂液中具有溶解性，有利于壓裂施工作業(yè)；返排性能良好。暫堵劑的研制思路暫堵劑的研制思路設(shè)計(jì)新型暫堵劑的結(jié)構(gòu)如下：在溶液中，利用自由基聚合的方法，選擇接力引發(fā)體系（氧化-還原引發(fā)體系、偶氮體系），先在低溫下引發(fā)反應(yīng)，隨著溫度升高接力引發(fā)劑再次引發(fā)聚合，逐步合成高分子體系；同時(shí)，在不同溫度階段加入的功能單體，實(shí)現(xiàn)嵌段，達(dá)到暫堵劑性能要求。RCH2CH+CH2=CHRCH2CHCH2CHXXXXRCH2CHCH2CH+CH2=CHRCH2CHCH2CHCH2CHXXYYXXR(CH2CH)n-1CH2CH+CH2=CHR(CH2CH)n-1CH2CHYXWYW

低溫高溫暫堵劑的研制思路實(shí)驗(yàn)藥品功能單體：增粘酰胺單體（BA）、增溶單體（BS）、疏水單體（MJ）、助溶單體（NS）、構(gòu)架單體（TSN），懸浮性單體（C）引發(fā)劑：亞硫酸鐵-過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉（YN-GA）、亞硫酸鈉(YQN-GA)、過氧化二酰、過氧化二碳酸酯、偶氮二異丁腈（OD）交聯(lián)劑：三價(jià)鉻離子（GLZ）、酚醛樹酯、烏洛托品、表面活性劑OP-10催化劑：硫酸、對(duì)甲苯磺酸、氫氧化鈉、有機(jī)金屬復(fù)合催化劑（Y）實(shí)驗(yàn)儀器電子天平，數(shù)字式恒溫水浴，真空干燥烘箱，磁力攪拌器，冰箱，恒溫烘箱，BrookfieldDV-III粘度計(jì)。暫堵劑的研制思路樣品號(hào)BA(%)BX(占BA的摩爾比)%MJ(%)TSN(g)YN(2.5%)mLGA(1.25%)mLYP(1)30500.2630.40.4YP(2)301000.560.40.4YP(3)301500.8830.40.4YP(4)3025410.40.4暫堵劑的室內(nèi)合成樣品號(hào)BA(溶液%)BX(占BA的摩爾比)%MJ(%)GLZ(mg/L)TSN(g)YN(2.5%)mLGA(1.25%)mLYP(5)30250.7519410.40.4YP(6)30250.759710.40.4YP(7)30250.751.9410.40.4YP(8)30250.750.9710.40.4暫堵劑的研制思路樣品號(hào)BA(%)NS占BA的質(zhì)量百分比(%)催化劑(10%)mLYQN(10%)mLGA(10%)mLYP(17)3000.31YP(18)3050.31YP(19)30100.31YP(20)3000.21YP(21)3050.21YP(22)30100.21YP(23)3000.22YP(24)3050.31YP(25)30100.21YP(26)3000.41.50.5YP(27)3050.10.5YP(28)30100.310.5暫堵劑的室內(nèi)合成暫堵劑的研制思路樣品號(hào)BA(%)NS占BA的質(zhì)量百分比(%)OD(1%)mL催化劑(10%)mLYQN(10%)mLGA(10%)mLCLS-12541.50.41.50.02CLS-225410.310.0135暫堵劑的室內(nèi)合成溫度是隨著時(shí)間緩慢上升的，反應(yīng)速率適中，有利于聚合物的鏈增長。暫堵劑的研制思路室內(nèi)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)號(hào)C占BA的質(zhì)量百分比(%)催化劑(1%)mLYQN(1%)mLGA(0.05%)mL1011.50.82210.50.534110.940210.55221.50.96420.50.87030.50.982310.89431.50.5暫堵劑的室內(nèi)合成暫堵劑的研制思路暫堵劑的優(yōu)化配方樣品號(hào)BA(%)NS占BA的質(zhì)量百分比(%)C占BA的質(zhì)量百分比(%)OD(1%)mL催化劑(1%)mLYQN(1%)mLGA(0.05%)mLYP(29)25400.131.50.9YP(30)25440.120.50.5YP(31)25420.1110.8暫堵劑的合成方案通過以上正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)幾個(gè)影響因素進(jìn)行分析后，并評(píng)價(jià)樣品的粘附性和強(qiáng)度，篩選出暫堵劑的配方。YP(31)-1YP(31)-2匯報(bào)提綱暫堵壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀暫堵劑的研制思路新型暫堵劑的性能認(rèn)識(shí)DJ-UN美國進(jìn)口成本高（50萬）水溶性新型暫堵劑的性能新型暫堵劑的性能基本性能水溶性、特性粘數(shù)、粘濃關(guān)系、表面張力、密度暫堵性能溶脹及溶解能力、變形伸長能力、封堵強(qiáng)度、粘附能力、穩(wěn)定性、返排性能新型暫堵劑的性能基本性能水溶性-DJ-UN

未攪拌時(shí)攪拌1小時(shí)攪拌4小時(shí)DJ-UN樣品取一克放入100mL的煤油DJ-UN取一克放入100mL的自來水溶解2小時(shí)溶解5小時(shí)完全溶解DJ-UN為水溶性暫堵劑；暫堵劑性能評(píng)價(jià)方法：水溶性顆粒類暫堵劑的評(píng)價(jià)；新型暫堵劑研制也是基于水溶性顆粒暫堵劑。新型暫堵劑的性能基本性能特性粘數(shù)樣品CLS-1CLS-2YP(29)YP(30)YP(31)DJ-UNMO4000特性粘數(shù)(ml/g)481.03164.47254.011034.1948.03654.161960YP（30）和YP（31）具有大的分子尺寸和較好粘附性。新型暫堵劑的性能基本性能粘濃關(guān)系YP（31）可以按照不同的需求來設(shè)計(jì)不同的暫堵劑，即根據(jù)不同油藏的要求，來設(shè)計(jì)具有不同性能的暫堵劑，且方法簡單，效果顯著。新型暫堵劑的性能基本性能表面張力配制水是自來水，配制成10000mg/L母液自來水的表面張力為72.1mN/m濃度(mg/L)各樣品的表面張力(mN/m)CLS-1CLS-2YP(29)YP(30)YP(31)DJ-UN50039.8745.4738.3348.4754.8080045.5345.9340.8045.4756.00120047.3355.6743.8748.6056.33150051.8757.6048.1345.2753.67180048.8745.9348.3356.13200047.9342.5353.8757.33250049.6042.8747.9357.67300054.1346.8757.1352.801000040.4756.2758.9351.30新型暫堵劑的性能基本性能密度樣品質(zhì)量(g)實(shí)際質(zhì)量(g)體積(cm3)密度(g/cm3)平均值(g/cm3)YP(31)-10.25690.2337790.191.23041.1717固含量91%0.28440.2588040.211.23240.23130.2104830.21.0524YP(31)-20.2020.183820.20.91910.9258固含量91%0.20580.1872780.20.93640.29380.2673580.290.9219YP(30)0.16030.1554910.180.89060.9288固含量97%0.16260.1577220.1750.92910.2320.225040.240.9667DJ-UN0.29670.191.56161.63050.36450.211.73570.30290.191.5942合成的暫堵劑具有較好的懸浮性。新型暫堵劑的性能基本性能DJ-UN為水溶性高分子（顆粒類）暫堵劑；所合成的暫堵劑也為水溶性高分子（顆粒類）暫堵劑；合成的暫堵劑基本性能與DJ-UN性能基本相當(dāng)。新型暫堵劑的性能暫堵性能溶脹及溶解能力在相同的時(shí)間和條件下，YP(30)的溶脹倍數(shù)最大，YP(29)和CLS-2的溶脹倍數(shù)相對(duì)較小，CLS-1、YP(31)和DJ-UN的溶脹倍數(shù)相當(dāng)。新型暫堵劑的性能暫堵性能溶脹及溶解能力選用的樣品大小均一，配制水為自來水，濃度為10000mg/L，攪拌速度相同。溶解兩個(gè)小時(shí)后的溶液狀態(tài)：YP（31）的懸浮性較好。DJ-UNYP（31）新型暫堵劑的性能暫堵性能變形伸長能力功能單體的不同，使得合成的暫堵劑伸長變形明顯不同通過對(duì)暫堵劑的功能單體進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到所要求的性能YP(31)的伸長率較大樣品原長(mm)壓后長度(mm)伸長率DJ-UN20.7034.000.64CLS-111.7023.701.03YP(30)12.0035.001.92YP(31)10.0038.332.83新型暫堵劑的性能暫堵性能封堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)封堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)流程圖新型暫堵劑的性能暫堵性能封堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)新型暫堵劑與DJ-UN暫堵劑封堵強(qiáng)度測試壓力對(duì)比新型暫堵劑的性能暫堵性能封堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)YP(30)樣品的封堵能力最強(qiáng)YP(31)封堵能力次之樣品濃度(mg/L)突破壓力(MPa)裂縫長度(m)強(qiáng)度MPa/mDJ-UN100000.900.0518.0CLS-1100001.500.0530.0YP(29)100001.980.0539.5YP(30)100003.150.0562.9YP(31)100002.210.0544.2新型暫堵劑的性能暫堵性能粘附能力評(píng)價(jià)無壓狀態(tài)：暫堵劑在溶脹和溶解過程中觀察其與燒杯壁的粘附情況。DJ-UN與YP(31)倒置一小時(shí)后的對(duì)比狀態(tài)圖倒置一小時(shí)后樣品的對(duì)比

YP(31)DJ-UNDJ-UN和新型暫堵劑具有較好的粘附性。新型暫堵劑的性能暫堵性能粘附能力評(píng)價(jià)無壓狀態(tài)DJ-UN，YP(31)樣品起粘最快，CLS-１、YP(30)樣品稍稍滯后，兩者粘附性穩(wěn)定而且最終粘附強(qiáng)度大。樣品條件原始長度(mm)20min40min60min2h17h22hDJ-UN室溫9微粘玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁部分溶解強(qiáng)粘玻壁CLS-1室溫9不粘玻壁微粘玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁部分溶解強(qiáng)粘玻壁YP(30)室溫10不粘玻壁微粘玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁部分溶解強(qiáng)粘玻壁YP(31)室溫10微粘玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁粘俯玻壁部分溶解強(qiáng)粘玻壁新型暫堵劑的性能暫堵性能粘附能力評(píng)價(jià)承壓狀態(tài)備注：σg抗拉強(qiáng)度，σg-w：膠體、壁面間的粘附強(qiáng)度，縫面面積0.00125ｍ2CLS-1樣品與裂縫壁面粘附性最好，自身抗拉強(qiáng)度大，DJ-UN樣品稍次，YP(30)樣品粘附性最差。樣品濃度(mg/L)環(huán)壓（MPa）外力大?。∟）斷裂情況強(qiáng)度大小DJ-UN1000043.4沿縫斷裂σg-w<σgCLS-11000049.7自身斷裂σg-w>σgYP(29)1000046.9自身斷裂σg-w>σgYP(30)1000043.2自身斷裂σg-w>σgYP(31)1000047.5自身斷裂σg-w>σg新型暫堵劑的性能暫堵性能粘附能力評(píng)價(jià)承壓狀態(tài)DJ-UN樣品粘附裂縫巖心后的剝離過程組圖暫堵性能粘附能力評(píng)價(jià)承壓狀態(tài)YP(31)樣品粘附裂縫巖心后的剝離過程組圖新型暫堵劑的性能暫堵性能暫堵劑抗溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)樣品條件原始長度(mm)1h后長度(mm)2h后長度(mm)3h后長度(mm)4h后長度(mm)膨脹數(shù)DJ-UN室溫9131518212.33CLS-1室溫10151617181.8YP(30)室溫1014161717.51.75YP(31)室溫69121414.82.47溫度對(duì)DJ-UN樣品的膨脹倍比影響最大，抗溫穩(wěn)定性較差?？箿啬芰Υ笮∫来螢閅P(31)YP(30)CLS-１DJ-UN。由此可見，通過引入不同的功能性單體，能夠達(dá)到合適的性能要求。樣品條件原始長度(mm)1h后長度(mm)2h后長度(mm)3h后長度(mm)4h后長度(mm)膨脹數(shù)DJ-UN60℃烘箱中10151616161.6CLS-160℃烘箱中9131516171.88YP(30)60℃烘箱中1017181819.310.93YP(31)60℃烘箱中61113.21517.72.95新型暫堵劑的性能新型暫堵劑的性能暫堵性能返排性能評(píng)價(jià)CLS-1樣品溶解時(shí)間比DJ-UN短，YP(31)溶解時(shí)間和DJ-UN樣品相當(dāng)，完全溶解后的粘度也較接近。從YP(30)和YP(31)樣品可以看出，通過功能單體的含量變化可以達(dá)到所需性能要求。樣品濃度(mg/L)完全溶解時(shí)間(h)60℃條件下粘度值（mPa.s）DJ-UN1000022-2995.0CLS-11000018-2218.0YP(29)100007-123.5YP(30)1000018-2790.5YP(31)1000024-3153.1新型暫堵劑的性能顆粒類暫堵劑的暫堵性能1cm長的暫堵劑顆粒在60℃條件下的水中15個(gè)小時(shí)之后體積可膨脹到最大值，膨脹倍比大于或等于1.5；半小時(shí)后起粘，1小時(shí)后粘附在燒杯壁；倒置燒杯半小時(shí)，1小時(shí)之內(nèi)不脫離杯底；在60℃的條件下，經(jīng)過環(huán)壓4MPa靜置半小時(shí)后，裂縫巖心在大于5N的外力條件下暫堵劑與裂縫壁面的粘附強(qiáng)度大于或等于自身抗拉強(qiáng)度；承壓條件下，處于溶脹狀態(tài)的暫堵劑的最大伸長率大于40%；在60℃的條件下，縫寬為4mm，縫長為50mm的裂縫中，在水驅(qū)速度為60mL/h的條件下暫堵劑封堵強(qiáng)度大于30MPa/m。暫堵劑的封堵機(jī)理暫堵劑顆粒在介質(zhì)的攜帶作用下進(jìn)入井筒的炮眼，部分進(jìn)入地層中的裂縫或高滲透層，膨脹的暫堵劑顆粒的高粘附性和抗拉強(qiáng)度在炮眼和高滲透帶產(chǎn)生濾餅橋堵，從而形成高于裂縫破裂壓力的壓差值，使后續(xù)工作液不能向裂縫和高滲透帶進(jìn)入