压裂返排液颗粒粒径与储层损害关系研究

为减小压裂返排液对储层的损害,对陕北油田3种不同配方体系的压裂返排液样品中的悬浮物及其浓度、粒径大小与分布对储层的损害程度进行评价,通过过筛对压裂返排液进行处理,评价处理后压裂返排液对储层的损害情况,并对处理前后的压裂返排液损害储层的机理进行了分析。研究发现,3种体系的压裂返排液中,胍胶体系L41中悬浮物颗粒中值粒径最大,胍胶滑溜水混合体系AP189悬浮物颗粒中值粒径最小,滑溜水体系AP183悬浮物颗粒中值粒径居中;当压裂返排液流入岩心时,悬浮物的浓度及其颗粒粒径与岩样孔喉大小关系将直接决定是在岩心端面形成外滤饼还是直接侵入岩心内部造成损害。     

交联胍胶压裂废液黏度影响因素研究

交联胍胶压裂废液,尤其是初期废液黏度高、稳定性好,对污水处理系统冲击大,致使其水处理回用及达标外排困难。为有效降低压裂废液黏度,考察了胍胶质量分数、交联剂质量分数及类型、助排剂加量等对胍胶压裂废液黏度的影响。研究表明,随着胍胶,交联剂及助排剂质量分数、悬浮物颗粒质量浓度、含油量、pH值的增大,胍胶压裂废液黏度均增大;随着矿化度的增加,悬浮物颗粒尺寸的增大,胍胶压裂废液黏度减少;交联剂浓度相同时,有机锆交联剂交联效果优于有机硼交联剂,其中胍胶与交联剂质量分数变化为主要影响因素。     

一种新型线性胶压裂液的室内评价及应用

从体系交联性能、耐温耐剪切性能、滤失性能、破胶性能、助排性能以及储层岩心伤害性能等对一种由人工合成的线性胶稠化剂配置而成的新型线性胶压裂液体系进行了室内评价,并在红河油田红河121井长81层进行了现场应用。室内评价结果及现场应用表明,新型线性胶压裂液体系携砂性好,60℃条件下连续剪切90min时压裂液黏度仍保持在100mPa·s左右;破胶彻底,残渣低,在储层温度下均能完全破胶,且180min内破胶液黏度均小于5mPa·s,60℃时破胶后的残渣含量为18mg/L;破胶液黏土防膨效果较强,防膨率达到82.5%;破胶液表、界面张力较低,55℃时,破胶液的表面张力为26.7mN/m,界面张力为1.24mN/m,利于压后返排;破胶液对岩心平均伤害率仅为15.3%,伤害较低,该压裂液既能满足现场压裂施工和压后快速破胶返排的需要,又利于保护储层。     

特低渗透砂岩油藏压裂液损害实验评价

以镇泾油田长8组砂岩油层为研究对象,探讨了压裂液损害评价方法,并进行压裂液滤液对基块岩样渗透率损害率和压裂破胶液动态滤失对造缝岩样返排恢复率测定的压裂液动态损害实验;考察了压裂液与地层流体、工作液之间的配伍性,压裂液和原油的润湿性,测定了压裂液乳化率和残渣。压裂液原胶液组成为0.4%HPG（瓜尔胶）+ 0.4% AS-6（季铵盐类黏土稳定剂）+ 0.3% CX- 307（阴离子型破乳助排剂）+ 0.1% HCHO（杀菌剂）。实验结果表明,原油与破胶液按3:1、3:2、1:1 体积比混合后的乳化率均在60% 以上,而破乳率仅为12.00%～23.77%。压裂液残渣含量平均为703 mg/L,易阻塞储层渗流通道。裂缝岩样经压裂液驱替后的返排恢复率为1.48%～85.83%;当裂缝充填支撑剂后的返排恢复率为0.02%～42.9%,较单纯裂缝岩样低。基块岩样压裂液乳化损害程度强,平均损害率为89.83%;残渣液损害程度强,平均损害率为73.71%;压裂液滤液损害程度中等偏弱,平均损害率为44.85%。压裂液产生的润湿反转使岩石由水湿转化为油湿。固相侵入、碱敏、润湿反转是储层损害的主要因素。固相侵入的损害率为28.86%,润湿性相关的损害率为44.98%,基块岩样碱敏损害率26.38%、裂缝岩样为32.18%。建议采用清洁压裂降低残渣损害、选用合适的表面活性剂提高返排率,为该油田储层保护和有效开发提供支持。     

致密砂岩气藏压裂液体系对储层基质伤害性能评价

致密砂岩气藏由于其低孔低渗的储层特性,必须通过压裂增产措施才能实现其经济产能。以延安气田山西组致密砂岩气藏为研究对象,探讨了致密砂岩气藏压裂液评价方法,并进行了压裂液滤液对储层岩石基质渗透率伤害率和压裂液伤害后核磁共振测试试验;研究中基于压裂液与地层流体及工作液的配伍性研究,对压裂液的乳化率和残渣进行了测定,筛选出了3种适用于延安气田致密气高效开发的压裂液体系。基于岩心伤害测试评价和核磁共振测试评价表明,羟丙基胍胶(一级)弱碱性压裂液体系、羟甲基羟丙基胍胶酸性压裂液体系、黏弹性表面活性剂VES体系虽均能满足延安气田压裂液作业要求,但是对比其他2种压裂液体系,羟丙基胍胶(一级)弱碱性压裂液体系具有低伤害、低残渣和高返排的优势,建议采用羟丙基胍胶(一级)弱碱性压裂液体系作为延长致密砂岩气藏储层改造的工作液体系,为该油田储层保护和有效开发提供支持。     

致密气压裂液与储层全过程渗吸伤害规律研究

致密砂岩气是我国重要的非常规天然气资源,目前主要采用水力压裂的方式开采.压裂过程中,由于毛细管压力的作用,压裂液与储层接触后发生渗吸作用进入储层孔喉造成储层伤害.为研究致密气储层从"压裂-关井-返排"全过程中压裂液对储层的渗吸伤害,定量描述不同时刻的渗吸伤害程度,选用临兴致密气区块储层岩心,通过室内试验模拟压裂液进入储层到返排生产的过程,采用低场核磁共振的手段表征了整个渗吸过程.研究结果表明,压裂液的渗吸伤害从压裂液与储层接触就开始发生,进入岩心的深度随着渗吸时间的增加而增加;从不同时刻的核磁共振的τ2(弛豫时间)谱来看,由于毛细管压力的作用,压裂液先进入小孔隙,然后进入大孔隙,岩心孔喉越小其毛细管压力的作用越强,渗透率较小的岩心由于具有较强的滞留压裂液能力而受到压裂液的损害程度更高;通过核磁共振信号的一维编码处理可以得到不同时刻压裂液渗吸前缘的位置,定量描述渗吸伤害的程度.该研究可为致密砂岩气压后返排渗吸伤害的解除工艺提供定量的分析支持.     

无固相弱凝胶钻井液体系储层保护效果室内试验研究

为了防止固相侵入对储层,尤其是高渗透储层,造成不可逆的损害,无固相钻井液体系的应用越来越广泛.虽然无固相钻井液体系的应用大大减弱了固相侵入对储层造成的损害,但是它也有其特殊的损害机理.以一种无固相弱凝胶钻井液体系为例,利用高温高压动态损害评价仪、扫描电镜、毛管流动孔隙结构仪等,系统评价了无固相体系的主要损害机理及其储层保护效果.研究结果表明,单一的钻井液体系对储层损害程度较大,特别是对于高渗透储层；无固相钻井液体系的主要储层损害机理为有机固相侵入和聚合物的吸附滞留损害；在钻井液损害后使用破胶液对岩心进行解堵,渗透率恢复率得到了大幅度的提高.所以,最好把无固相钻井液体系与破胶液作为一体化的钻完井液体系应用于现场,才能获得优良的储层保护效果.     

减阻剂对表面活性剂性能的影响研究

滑溜水压裂施工过程中的用液量大,为减少压裂液滞留而引起的储层伤害,需加入促返排的表面活性剂。研究了油基乳液类、粉末类以及JHFR纳米复合减阻剂对TMAC(四甲基氯化铵)、BTAC(丁基三甲基氯化铵)、OTAC(辛基三甲基氯化铵)和DTAC(十二烷基三甲基氯化铵)4种表面活性剂的影响,结果表明JHFR纳米复合减阻剂对多数表面活性剂具有增效作用,如二者协同使用,则可增强表面活性剂的促返排效果。该研究成果可为滑溜水中化学剂的选择提供参考依据,并为研究滑溜水中化学剂之间的相互作用提供借鉴。     

高温裂缝性凝析气藏压裂技术研究

针对安棚深层系特低孔特低渗高温裂缝性凝析气藏压裂的难点,研究确定了压裂液配方。根据压裂裂缝温度场模拟计算结果,研究了变浓度压裂液优化设计技术,既可保证压裂施工携砂的需要,又可实现压裂液的迅速破胶和快速返排,避免对储层的伤害;研究了在前置液中段塞式加入粉陶降滤技术,解决了压裂过程中砂堵的难题,从而保证压裂效果。通过压裂设计优化及配套斜率式加砂和裂缝强制闭合技术,提高气井的产能。现场应用后取得了明显的增产增储效果,为安棚深层系凝析气藏的开采提供了技术支撑。     

考虑滑移效应的页岩基质纳米孔隙中压裂液滤失速度分形计算新模型

页岩气水平井分段压裂后,大量滑溜水被滞留在页岩基质纳米孔隙中,对压后产量的长期稳定性影响较大.以页岩基质的复杂纳米孔隙结构的分形特征和受限性为基础,考虑受限纳米孔隙空间内滑溜水流动的滑移效应和毛细管压力作用,建立了反映页岩纳米孔隙中的压裂液滤失速度分形计算新模型,新模型与经典滤失速度在机理方面存在一致性.分别讨论了滑移长度、压裂液黏度、基质纳米孔隙半径、毛细管压力等4个因素对滤失速度的影响:滑溜水滤失速度随滤失时间增加而降低,最后趋于稳定;纳米基质孔隙中压裂液滑移效应不容忽视,滑移长度越大,滤失速度越大;滑溜水压裂液黏度越大,流体流动阻力亦越大,滤失速度就越小;基质纳米孔隙半径越小,滤失速度越小,其降低幅度也越快;毛细管压力越大,滤失速度越大,其降低幅度也越慢.该研究结果可为页岩气压裂后返排与焖井制度及优化提供理论参考.     

支撑剂在滑溜水中的运移规律研究

页岩气藏压裂中大量使用低黏滑溜水压裂液,支撑剂在其中的沉降运移规律不同于以往的高黏压裂液,因此需要进行针对性研究。Stokes沉降公式只是考虑单颗粒支撑剂在静止液体中的沉降,没有考虑压裂液输送支撑剂的动态过程,为此进行了公式修正。在此基础上给出大量颗粒干扰沉降时沉降速度与加砂浓度的关系式,同时对影响沉降速度的主要因素,如滑溜水黏度、支撑剂粒径和密度、排量及加砂浓度等进行敏感性计算分析。与室内试验结果对比表明,所用理论方法准确可靠。理论计算进一步表明,采取变黏度压裂液体系和优化施工排量等工艺措施,能够获得较长的支撑裂缝和较大的有效改造体积,为今后的压裂设计和施工优化提供了理论参考。     

YC-ZJ-1清洁压裂液的性能评价及应用

为满足即配即用的连续混配压裂作业需要,对开发出的YC-ZJ-1清洁压裂液性能进行评价,通过岩心伤害试验和现场应用进一步了解其特性。研究结果表明,YC-ZJ-1清洁压裂液耐温抗剪切性较强,在弱碱性条件下流变性能较好,岩心伤害率低,破胶返排能力良好,可以适用于延长油田特低渗储层的连续混配压裂作业中。     

一种新型含沥青质储层解堵液体系的研究——以四川盆地龙女寺龙王庙储层为例

四川盆地龙女寺龙王庙储层沥青充填较为普遍,储层的渗流能力与品质相当但沥青质充填程度相对较低的储层相比,该类储层测试产量明显偏低.常规碳酸盐岩储层的酸化改造一般以胶凝酸酸液体系为主,然而室内试验表明,常规酸液对沥青质溶解分散性差,酸化解堵效果不理想.基于相似相溶原理以及表面活性剂增溶原理,优选设计了一种以醚为主体,辅以溶剂油、两性表面活性剂和稳定剂的沥青溶解分散剂,并以胶凝酸为基础,结合储层特点优化配方,开发了一种适用于含沥青质储层的解堵液体系.该体系在高温下性能稳定,150℃下剪切100min后黏度超过15mPa·s,150℃动态腐蚀速率小于70g/ (m2·h),耐温耐剪切性能好,达到了含沥青质储层的酸压施工工艺要求.含沥青质储层岩心流动试验结果表明,该体系对岩心渗透率改善倍数达到4～6倍,相比常规胶凝酸,对含沥青质储层岩心渗透率改善效果更为显著.     

一种用于压裂返排液的PCSSA絮凝剂的制备及其絮凝性能评价

合成了一种用于压裂返排液的PCSSA絮凝剂,并将其与无机絮凝剂聚合氯化铁铝(PAFC)和有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)进行复合,对其在压裂返排液中的絮凝性能进行了综合比较评价。研究结果表明,PCSSA絮凝剂具有比常规絮凝剂更好的絮凝效果,与PAFC和CPAM复配后可进一步提高絮凝性能。PCSSA、PCSSA/CPAM(P/C)和PCSSA/PAFC(P/P)对压裂返排液样品的CODCr去除率分别为89.5%、91.2%和92.9%。PCSSA/PAFC对压裂返排液的絮凝处理效果最好,经处理后清液的浊度、色度以及悬浮物含量分别为2.0NTU、9.4°和9.2mg/L。     

页岩气用滑溜水压裂液体系的储层伤害与生物毒性对比研究

压裂液选择不当会对储层造成伤害,降低页岩气井的产能,造成巨大的经济损失。目前,无论是室内还是现场,多是单一研究滑溜水的减阻性能,并未与环境保护和储层保护相联系。针对国内常用的粉末类、油基乳液类和纳米复合类减阻剂配制的滑溜水,在评价减阻性能的基础上,进行了生物毒性和储层伤害方面的试验研究,以探索有效、系统评价滑溜水性能的方法。试验结果发现,纳米复合类减阻剂减阻性能与粉末类减阻剂和油基乳液类减阻剂相近,减阻率都能达70%以上,具有较好的减阻效果;纳米复合滑溜水压裂液的渗透率恢复值为95%~98.6%,EC_(50)值为1×10~6~1.89×10~6 mg/L,具有良好的储层保和环境保护性能;而粉末类减阻剂配制的滑溜水渗透率恢复值仅为5.7%~19.5%,EC50值为1120~1180mg/L(微毒、微毒);油基乳液类减阻剂配制的滑溜水渗透率恢复值仅为1.4%~3.4%,EC_(50)值为71.25~2180mg/L(重毒、微毒),实际应用过程中会对环境和储层造成严重的损害。该研究成果不仅可为压裂现场选用滑溜水提供依据,也可为非常规油气藏储层伤害评价方法研究提供借鉴,对实现页岩气持续高效、经济与绿色开发具有重大意义。     

耐高温海水基植物胶压裂液性能研究

针对海上油田低渗透油藏平台化压裂作业的生产要求,以我国某海域海水为研究对象,优选了离子络合剂,研究建立了耐高温的海水基植物胶压裂液体系。该植物胶稠化剂在添加络合剂的海水中溶胀速率快,压裂液配伍性好,在130℃、170s~(-1)连续剪切60min,压裂液黏度大于100mPa·s,静态滤失系数为1.49×10~(-4) m/min~(1/2),残渣含量为490.0mg/L,破胶液表面张力24.6mN/m,平均岩心渗透率损害率为22.38%,各项性能均优于行业标准要求。     

页岩气压裂返排液对小麦生长及生理特性的影响

为了探究页岩气开采产生的压裂返排液对农作物的影响,以冬小麦为材料,探究了小麦3个不同关键生育期(播种期、分蘖期、抽穗期)施入压裂返排液对小麦生长及旗叶、根部生理特性的影响。结果表明:随着返排液浓度升高,小麦株高、生物量、产量总体呈下降趋势,光合作用及抗氧化酶活性均呈先升高后降低的趋势,可溶性糖含量显著降低。播种期、分蘖期、抽穗期施入返排液浓度分别为≥50、50、150 g·kg^-1时,小麦株高显著降低;返排液浓度分别为≥200、150、200 g·kg^-1时小麦生物量明显降低;返排液浓度分别为≥200、150、100 g·kg^-1时,小麦产量、光合作用及抗氧化酶活性明显降低。研究表明,高含量的有机物及盐分离子是压裂返排液中的主要污染物。在播种期、分蘖期、抽穗期返排液泄漏进入农田土壤的浓度分别为≥200、150、100 g·kg^-1时,返排液通过诱导小麦氧化应激反应进而影响光合作用及植物生长,其中返排液于抽穗期进入土壤对小麦影响最大。     

低渗油田碳酸盐岩储层岩心分析

为了给碳酸盐岩储层酸压改造方案的设计提供详实准确的储层物性数据,通过X-射线衍射、电子显微镜扫描分析、岩石薄片鉴定等方法对某低渗油田若干油井的储层岩心做了细致分析.分析结果表明,该低渗油田碳酸盐岩储层孔隙发育、连通性好,地质过程有利于油气的储存;方解石和白云石是主要的酸敏性矿物,同时由于黏土矿物的存在使得储层具有一定的水敏性;岩心渗透率极差,应力敏感性损害程度为中等偏弱,岩心的临界应力应在3.5MPa上下.据此可充分认为酸化压裂是对该油田储层改造的一种有效手段,同时也为酸化压裂液体系的选择和酸压工艺的设计提供重要参考.     

裂缝对致密砂岩储层应力敏感性及渗流特征影响研究

裂缝的存在对致密砂岩油藏渗流特征和开发效果有较大影响。选取松辽盆地北部致密砂岩岩样,采用恒定驱替压差、恒定净围压2种试验方法评价了人工裂缝对致密砂岩岩心应力敏感性影响,通过建立考虑启动压力梯度的油水相对渗透率计算模型,利用非稳态恒压法测定得到了致密砂岩储层岩心造缝前后的油水相对渗透率曲线,分析评价了裂缝对致密砂岩油藏渗流特征的影响规律。结果表明,带裂缝致密砂岩岩心具有强应力敏感性,增大孔隙内压可以促进裂缝开启,降低应力敏感性损害程度;裂缝的存在,使致密储层岩心油水相对渗透率曲线的共渗区范围增大,驱油效率增加,残余油饱和度下水相相对渗透率显著增大,改善了致密砂岩储层的整体开发效果。     

酸化过程中储层条件对注酸强度和注酸速度的影响研究

储层条件直接影响着注酸速度和注酸强度,而最佳注酸速度和注酸强度又是决定酸化成功与否和酸化施工效果的关键参数。通过地层水和煤油进行室内储层岩心敏感性试验研究分析了储层岩心敏感性(速敏和酸敏)对注酸速度的影响,建立了酸液在基质和天然裂缝中的渗流模型、反应模型和温度场模型,模拟了天然裂缝的分布对注酸强度和注酸速度的影响,并对模拟结果作了分析研究。研究表明,储层的敏感性不对注酸速度和注酸强度作限制;随裂缝频度增加,为了增大酸液的有效作用距离,应适当提高注酸强度和注酸速度,天然裂缝愈宽,所需的注酸速度较小,天然裂缝宽度越小,注酸强度应适当增大;一定的注酸速度条件下酸液存在"最佳注酸强度",且不同的酸液类型,其"最佳注酸强度"不同。