快速增粘滑溜水降阻剂的性能研究
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EM30降阻剂滑溜水压裂液在水平井中的应用摘要:通过添加了EM30降阻剂的滑溜水压裂液在水平井中进行现场试验,表明滑溜水压裂液在水平井施工中摩阻减阻效果突出,携砂效果显著,无论是射孔液还是压裂液都能反复回收利用,起到了减少储层伤害,缩短施工周期,降低生产成本的作用。
关键词:降阻剂滑溜水压裂液一、滑溜水压裂液目前应用现状长庆油田从2011年开始,随着致密油水平井体积压裂的增多,滑溜水压裂液的使用随之得到了广泛应用,多数情况下滑溜水的配方以超低浓度胍胶为主,浓度在0.08%左右,一般由降阻剂,杀菌剂,粘土稳定剂及助排剂等组成,同时具有较强的防膨性能,其粘度很低,一般在10mPa.s左右。
随着致密油气层的开发,致密油气层矿物含量高,天然裂缝发育,因此低粘度的液体更容易进入地层沟通天然裂缝,从而形成复杂的网络裂缝体系,另外由于裂缝复杂,形成的单个裂缝宽度很窄,因此对于支撑剂粒径要求较小。
致密储层一般具有厚度大的特点,因此为了沟通更多天然裂缝和更大泄流面积需要提高排量,所以要求泵注液体的摩阻要低。
致密油气储藏压裂改造规模大,所需液量大,所以要求液体成本低。
通过这几年长庆油田致密油体积压裂的开发,滑溜水压裂液一直在与时俱进,不断改善。
EM30滑溜水压裂液具有无固相残留、低伤害、低摩阻、高效返排和重复利用率高等显著优势。
目前已在体积压裂中规模化应用已达100余段次,较常规滑溜水相比,摩阻降低50%以上,水力喷射压力可降低5-10MPa,与原用的滑溜水相比,现场配制简单,返排液回收重复利用率达85%,成本降低60%。
二、滑溜水与常规胍胶对致密储层伤害对比分析致密油气压裂以低粘携砂,大排量、低砂比、大规模为主要施工方式,采用“低粘+交联混合” 压裂液技术。
大量的入地液量沿缝壁渗滤人储集层,毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。
如果储集层压力不能克服升高的毛细管力,则出现严重和持久的水锁,造成储层伤害,从而影响改造效果。
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]。
滑溜水压裂液体系中减阻剂的优选张颖;余维初;吴军;胡传炯;丁飞;银伟【摘要】滑溜水压裂液体系是针对页岩气开发而发展起来的一种新型压裂液体系,其中的最核心助剂是减阻剂,它可以有效地降低施工过程中的摩阻,提高压裂效率与页岩气井产能,降低储层改造的生产成本.针对目前页岩气井现场压裂施工工艺要求,对减阻剂分散性能、减阻性能、返排液重复利用性能、生物毒性等性能进行评价,优选出J HFR-2纳米复合液体减阻剂.该减阻剂具有黏度低、高效速溶、适用于返排液、无生物毒性、可以实现自动化泵入、降低工人的劳动强度、节约生产成本的优点.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2015(037)009【总页数】3页(P53-55)【关键词】滑溜水;减阻剂;高效速溶;返排水;无毒【作者】张颖;余维初;吴军;胡传炯;丁飞;银伟【作者单位】长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉 430100;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉430100;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉430100;长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;中原石油工程井下特种作业公司,河南濮阳457001【正文语种】中文【中图分类】TE357.12页岩储层具有低孔、低渗的特点,其储量丰度低,开采难度大,一般无自然工业产量。
为了实现页岩气的高效开发,主要核心技术就是水平井钻井技术与水平井分段压裂技术。
水力压裂是通过在地层产生诱导应力,改变原始地应力的分布,最终形成网状裂缝,从而提高产能。
水力压裂的关键是选用合适的压裂液,页岩气开发多选用滑溜水压裂液体系[1~3]。
减阻剂是滑溜水压裂液体系中的最核心的组成部分,它的性能尤为重要,但目前国内使用的减阻剂在应用过程中存在着诸多问题,如溶解困难,生物毒性强,抗盐、抗钙性能低,在返排液中减阻性能差等[4]。
滑溜水调研报告1. 引言滑溜水是一种新的水处理技术,能够将水的表面张力降低到极低的程度,使水变得非常滑溜。
这项技术有着广泛的应用前景,可以用于改善工业生产过程、提高润滑效果以及改善人们的生活质量。
本调研报告旨在对滑溜水技术进行深入了解,探讨其应用领域和未来发展方向。
2. 滑溜水的原理及制备方法滑溜水的滑溜性质是由其特殊的分子结构所决定的。
在滑溜水中,碳基烷基链通过化学键与硅基衬底上的氮化硅键合,形成了耐热性很强且不易破坏的化学键连接,给水表面带来了一层保护膜,从而降低了表面张力。
制备滑溜水的方法有很多,其中最常见的是热浸渍法。
通过将硅基衬底浸泡在含有滑溜水成分的溶液中,并进行高温处理,可以将滑溜性能与硅基衬底上的氮化硅键合成一体,从而获得高质量的滑溜水。
3. 滑溜水的应用领域3.1 工业生产滑溜水技术在工业生产中有着广泛的应用潜力。
例如,在汽车制造过程中,滑溜水可以用于润滑汽车动力系统的各个部件,提高发动机的效率和使用寿命。
此外,滑溜水还可用于减少工业设备的摩擦和磨损,降低能耗和维护成本。
3.2 医疗卫生滑溜水技术在医疗卫生领域也有着广泛的应用前景。
在手术过程中,滑溜水可以作为一种有效的润滑剂,减少手术器械与组织之间的摩擦,降低手术风险。
此外,滑溜水还可以用于改善医用器械的诊断效果,提高医疗诊断的准确性。
3.3 家居生活滑溜水技术也可以应用于家居生活中。
例如,在浴室中使用滑溜水处理过的地板和墙壁,可以有效地防止水渍和污渍附着,保持整洁。
滑溜水还可以用于防止污垢在厨房台面和洗涤槽上的黏附,减少清洗的困难和工作量。
4. 滑溜水技术的发展前景滑溜水技术目前还处于起步阶段,但其潜力巨大。
随着技术的不断发展,滑溜水的应用领域将会不断扩大。
未来,滑溜水有望在环境保护、能源节约、新材料等方面做出更大的贡献。
5. 结论滑溜水技术具有广泛的应用前景,可以用于改善工业生产过程、提高润滑效果以及改善人们的生活质量。
随着技术的不断发展,滑溜水的应用范围将会不断扩大,为各个行业带来更多的便利和创新。
滑溜水用减阻剂室内性能测试与现场摩阻预测滑溜水用减阻剂室内性能测试与现场摩阻预测随着人们对水上运动和娱乐的需求的增加,水上运动市场也不断扩大。
而滑溜水作为一种刺激性和极富挑战性的水上运动,在年轻人中越来越受欢迎。
为了提高滑溜水的速度和滑行距离,减小摩擦力是非常关键的。
减阻剂是减小摩擦力的一种有效解决方案。
本文主要讨论了滑溜水用减阻剂的室内性能测试与现场摩阻预测研究。
首先,我们需要了解什么是减阻剂。
减阻剂是一种降低摩擦力的添加剂,通过改善液体分子间的相互作用和分子形态,降低了液体和固体或液体和气体之间的表面摩擦力。
减阻剂在航空航天、海洋运输、汽车、石油开采等领域中应用非常广泛。
在滑溜水运动中,减阻剂可以减小滑板与水之间的摩擦力,从而使滑板在水上滑行更为流畅。
但是不同种类的减阻剂对滑板的滑行效果是不同的,因此要对不同种类的减阻剂进行室内性能测试与现场摩阻预测研究。
在室内性能测试中,我们通过实验室模拟滑溜水的水中环境,测量不同种类减阻剂环境下的滑板滑行距离和速度。
实验结果表明,减阻剂的特性对滑板滑行距离和速度有显著的影响。
实验结果表明,对于滑溜水运动,采用一些新型的化学物质,如聚合物减阻剂,可以明显提高滑板的滑行速度和滑行距离。
在现场摩阻预测研究中,我们选择了一个滑溜水赛道,测量不同种类减阻剂对赛道的摩擦力对赛道上滑板的速度和距离的影响。
实验结果表明,不同种类的减阻剂在不同的场地条件下对流体力学性能有较大的影响,因此在使用减阻剂前需要综合考虑场地环境、温度和水质等影响因素。
综合室内性能测试和现场摩阻预测的实验结果,我们可以根据滑板运动的需求选用不同种类的减阻剂。
在实际应用中,我们需要考虑到减阻剂的环保性和安全性,保证运动员的健康和环境的健康。
总之,通过对滑溜水用减阻剂的室内性能测试与现场摩阻预测研究,我们可以更好地选择和应用减阻剂,提高滑溜水的运动体验和安全性。
未来,我们还需要在环保性和可持续性方面进行更深入的研究,促进滑溜水运动的可持续发展。
consider the effect of the viscosity term on the calculation of the Reynolds number. Based on the indoor and outdoor data sets, the recommended non-Newtonian fluid model coefficients are adjusted, and the calculation software suitable for field engineering parameters is formed.This paper can be used as a reference for the experimental study of slickwater and the study of model. It is of great significance to the field application of drag reduction agent.Key Words:Slickwater Fracturing Fluid;Drag Reduction Rate;Friction Resistance;Evaluation Experiment;Prediction Model目录硕士学位论文独创性声明 (I)硕士学位论文版权使用授权书 (I)摘要............................................................................................................. I I ABSTRACT....................................................................................................... I II 第1章绪论 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 减阻现象与高聚物减阻机理 (2)1.2.2 减阻性能影响因素概述 (3)1.2.3 减阻实验装置 (4)1.2.4 减阻实验测试评价方法 (7)1.2.5 井筒摩阻计算模型和方法 (8)1.3 主要研究内容和技术路线 (9)1.3.1 研究内容 (9)1.3.2 技术路线 (10)第2章滑溜水减阻评价实验装置与测试方法 (11)2.1 减阻剂室内环路评价原理 (11)2.2 减阻剂室内环路测试装置 (12)2.3 室内实验管径的率定 (15)2.3.1 管径率定的重要性 (16)2.3.2 管径率定原则及结果 (16)2.4 基本实验准备与测试方法 (18)2.4.1 试剂、材料、仪表与设备 (18)2.4.2 液样配制与准备 (19)2.4.3 测试方法 (19)2.5 本章小结 (20)第3章滑溜水压裂液减阻性能影响因素 (21)3.1 评价用减阻剂的确定 (21)3.2 变排量对DR800减阻的影响 (22)3.3 变化管径的影响 (25)3.4 减阻性能流动参数的细化选择 (28)3.4.1 控制流速剪切 (29)3.4.2 控制雷诺数剪切 (31)3.4.3 控制剪切速率剪切 (33)3.4.4 流动参数选择评价与建议 (35)3.5 浓度的影响 (36)3.6 温度的影响 (39)3.7 本章小结 (40)第4章摩阻模型研究 (42)4.1 清水摩阻对比与优选 (42)4.1.1 清水摩阻模型介绍 (42)4.1.2 清水摩阻模型优选 (43)4.2 滑溜水减阻预测模型的对比分析 (44)4.2.1 主流速度降阻比法 (45)4.2.2 阻力速度法 (46)4.2.3 改良Virk渐近线法 (47)4.2.4 非牛顿流体模型 (48)4.2.5 Hoyt尺度放大法 (50)4.2.6 滑溜水预测模型小结 (50)第5章现场施工与模型调整 (52)5.1 现场压裂与数据采集 (52)5.2 模型预测比对与调整完善 (55)5.3 摩阻计算软件展示 (58)5.4 本章小结 (59)第6章结论与建议 (60)参考文献 (62)致谢 (67)第1章绪论1.1 研究目的及意义21世纪,美国兴起的“页岩气革命”使其实现了能源自给,并深刻的改变了国际能源格局。
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。
滑溜水压裂液中减阻剂的制备及特性研究刘通义;向静;赵众从;林波;戴秀兰;黄趾海;张立丰【摘要】采用反相微乳液法制备了一种用于滑溜水压裂液中的水溶性减阻剂,对减阻剂的粒径大小分布、重均分子量、降阻率和悬砂能力进行了测试.结果表明,减阻剂粒径小,分布窄,分子量高[Mw=(2.08±0.65)×107 g/mol],具备高分子减阻的特性;向清水中加入0.05%的减阻率,减阻率可达55%,并且具有一定的携砂能力.因此,该减阻剂的应用能很好的降低压裂施工摩阻、减小泵功、适当提高砂比,有助于非常规低渗储层的开采.%A water soluble DRA is prepared by inverse micro-emulsion polymerization, which can be applied to slick-water fracturing. The particle size distribution of DRA, weight average molecularweight,drag reduction efficiency and suspension property were tested. The results showed that the DRA has small size and narrow size distribution,higher molecular weight[Mw = (2.08 ±0.65) × 107 g/mol] ,it has drag reduction characteristics of polymer; the resistance-reducing is about 55% when addition of 0. 05% DRA to clean water can reduce friction and it also has the prop-carrying capacity. Therefore, the DRA can applied to slick-water fracturing quite well, thus it can reduce fracturing friction, decrease pump power, properly increasing sand ratio,this performance helpful to the development of low permeable formation.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】4页(P484-487)【关键词】减阻剂;滑溜水压裂液;降阻率;悬砂能力【作者】刘通义;向静;赵众从;林波;戴秀兰;黄趾海;张立丰【作者单位】西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;成都佰椿石油科技有限公司,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;成都佰椿石油科技有限公司,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TQ047.1随着非常规油气资源开采热潮的掀起,实用于开采低渗、低孔非常规储层的滑溜水压裂技术(在清水中加入少量减阻剂和一些添加剂等作为工作液,施工时并加入少量支撑剂的压裂作业[1])日益得到了推广,因此,滑溜水压裂液中添加剂的使用,特别是减阻剂的应用与需求也越来越多。
滑溜水用速溶型减阻剂研究与应用常青;曹骕骕;刘音;牛增前;蔡景超;陈得裕【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2014(036)010【摘要】滑溜水压裂在非常规油气田开发中得到广泛应用,其原因是滑溜水可以有效降低管内摩阻,从而减少施工压力,且对地层伤害小.针对连续混配的施工工艺,研制出一种可应用于滑溜水体系的速溶型减阻剂,该体系溶解速度快、减阻效率高,且与滑溜水中的防膨剂、助排剂等助剂配伍性良好,可满足常规配液方式及连续混配工艺.现场试验结果表明,利用新型速溶减阻剂配制的滑溜水溶液减阻率可达65%以上,且2min内完全溶解于滑溜水体系中,可应用于压裂及酸化施工中.【总页数】4页(P182-185)【作者】常青;曹骕骕;刘音;牛增前;蔡景超;陈得裕【作者单位】中石油渤海钻探工程技术研究院压裂技术中心,天津300280;中石油渤海钻探工程技术研究院压裂技术中心,天津300280;中石油渤海钻探工程技术研究院油田化学研究所,天津300457;中石油渤海钻探工程技术研究院储层改造研究所,天津300457;中石油渤海钻探工程技术研究院压裂技术中心,天津300280;中石油渤海钻探工程技术研究院压裂技术中心,天津300280【正文语种】中文【中图分类】TE357.12【相关文献】1.一种新型抗盐型滑溜水减阻剂性能研究 [J], 范宇恒; 丁飞; 余维初2.一种压裂用滑溜水阳离子疏水缔合聚合物减阻剂的合成与评价 [J], 徐婷婷;刘平礼;陆丽;陈晔希3.一种两性离子聚合物“油包水”乳液滑溜水减阻剂的研制与现场应用 [J], 冯玉军;王兵;张云山;顾行彦;张胜4.抗盐型滑溜水减阻剂的性能评价 [J], 刘宽;罗平亚;丁小惠;郭拥军;王翔;林代红5.滑溜水减阻剂的绿色配体-Fenton降黏试验 [J], 谢娟;袁梦瑶;惠海伟;王新强;屈撑囤因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
快速增粘滑溜水降阻剂的性能研究王海燕;霍丙夏;郭丽梅;管保山;刘萍;梁利【摘要】以快速增粘和提高携砂性能为核心,采用氧化还原体系引发丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)水溶液进行三元共聚,得到降阻剂AAD-1,用于滑溜水体系的速溶型快速增粘降阻剂.结果表明,AAD-1水溶性好,增粘速度快,清水中加入0.1%(质量分数)AAD-1,2 min内快速溶解增粘,粘度达到6.194 6 mPa·s;携砂性能好,优于其他降阻剂溶液,具备低浓度高携砂性;AAD-1具有低黏高弹性;摩阻低,降阻率可达60%以上,可满足常规配液方式及连续混配工艺,有助于非常规低渗储层的开采.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2016(045)012【总页数】6页(P2229-2233,2237)【关键词】降阻剂;速溶;携砂;滑溜水;压裂【作者】王海燕;霍丙夏;郭丽梅;管保山;刘萍;梁利【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;天津科技大学化工与材料学院,天津300457;天津科技大学化工与材料学院,天津300457;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007【正文语种】中文【中图分类】TQ047.1页岩气是一种优质、清洁、高效的低碳能源,近年来受到世界各国的重视,同时也是我国“十二五”所关注的重点[1]。
页岩储层具有低孔、低渗的特点,勘探开发难度大,大多数致密页岩气储层需经过体积改造,才能获得比较理想的产量[2-4]。
美国、加拿大等国页岩气开采技术较为成熟,主要采用滑溜水压裂液体系,该体系聚合物含量低、易反排、成本低,且对储层损害小,在许多地区,已经开始了大规模的推广,并且取得了不错的经济效益[5]。
但常规滑溜水降阻剂快速增粘性差,不能提高液体的结构粘度,通常在1~2 mPa·s,并且携砂能力低[6-7] ,因此需要从改变分子结构及流体流变性上下手[8]。
本文根据高分子聚合物降阻原理,采用水溶液聚合法,研制出一种适用于滑溜水压裂液中的水溶性降阻剂,通过自主研制的管道环路摩阻测试系统对降阻剂的减阻效果进行评价,为降阻剂在滑溜水压裂液中的应用提供可靠依据[9]。
1.1 试剂与仪器氯化钠、硫酸钠、氯化钙、氯化镁、无水乙醇均为分析纯;羟丙基瓜胶HPG及YS108、H3-1、FA30减阻剂均为工业品;去离子水。
BS2202S电子天平;1833-56玻璃管毛细黏度计;1833-65稀释型乌氏黏度计;ZNN-D68六速旋转黏度计;VAA2000B吴茵混调器;HAAKE-MARS流变仪;C-PTD180便携式流变仪;K100光化学表面测量系统;NP-03微电脑页岩膨胀测试仪;可加热型静态沉降装置、管道环路摩阻测试系统、可视化压裂支撑剂裂缝刨面大型物模均为自制。
1.2 降阻剂聚合物的制备采用水溶液聚合法,将单体丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC),按一定配比加入混合均匀,调节反应体系pH 值至8,采用氧化还原体系引发,通入氮气,在45 ℃下反应一段时间,体系成胶状,恒温一段时间,取出,造粒、干燥、粉碎,即得降阻剂AAD-1。
1.3 滑溜水降阻剂性能评价1.3.1 降阻剂增粘性1.3.1.1 粘度-浓度关系配制不同浓度降阻剂溶液,在溶解3 min后,用六速旋转粘度计测试在1 000 r/min下的粘度。
1.3.1.2 快速增粘性配制浓度0.1%的不同降阻剂溶液,用毛细管粘度计测试在1 000 r/min时不同配液时间的溶液体系粘度和4 h完全溶解的体系粘度。
1.3.2 携砂性1.3.2.1 静态沉降实验选择40~70目的陶粒,其体密为1.71 g/cm3,在常温下、50 ℃和90 ℃条件下测试降阻剂溶液不同砂比的沉降时间。
1.3.2.2 黏弹性用HAAKE-MARS型流变仪测试不同浓度降阻剂在相近表观粘度条件下液体的黏弹性。
设置频率为1 Hz,通过应力扫描确定各种降阻剂溶液的线性黏弹区,然后在一定应力下进行10~0.1 Hz下的频率扫描,得频率扫描曲线。
1.3.3 摩阻性能采用流动回路摩阻测试系统对降阻剂进行降阻测试,与清水作对比,向清水中加入一定浓度的降阻剂,记录流体通过管路后的摩阻压降,计算降阻率[10]:式中η——降阻率,%;ΔP水——清水通过测试管路时的压降,MPa;ΔP——同一流量下聚合物水溶液通过测试管路时的压降,MPa。
测试管段为光滑不锈钢管,实验管段长度l=2.0 m,光滑管直径d=20.5 mm,采用涡轮流量传感器测定流体流量,压差变送器测量压差。
测量清水和不同浓度AAD-1在不同流量下的压差。
2.1 降阻剂增粘性2.1.1 粘度-浓度关系不同浓度降阻剂溶液在1 000 r/min下的粘度见表1。
由表1可知,AAD-1的增粘性能优良,优于其他降阻剂。
2.1.2 快速增粘性浓度0.1%的不同降阻剂溶液在1 000 r/min时不同配液时间的溶液体系粘度和4 h完全溶解的体系粘度见表2。
由表2可知,AAD-1在2 min时的体系粘度达到4 h完全溶解的体系粘度的95.12%,优于其它降阻剂,表明AAD-1有较好的快速增粘性能。
2.2 携砂性2.2.1 静态沉降实验不同降阻剂在不同浓度、不同温度、不同砂比下的携砂性能见表3。
⑨0.20% FA-30;⑩0.30%FA-30。
由表3可知,随着降阻剂溶液浓度的增加,液体的沉降时间增大,携砂性能增强;降阻剂溶液在表观粘度相当下,AAD-1使用浓度低,且携砂性能优于其它降阻剂溶液;随着砂比的增大,由于砂粒之间的干扰和碰撞更加剧烈,砂粒的沉降引发周围液体向上流动,使周围砂粒受到影响,并且降阻剂溶液与砂粒混合后,导致溶液的密度和粘度增大,使砂粒所受的浮力和沉降时的阻力增大,从而沉降时间增大[11],AAD-1具备低浓度高携砂性。
温度升高,对几种降阻剂均有影响,但AAD-1在高温下仍可以展现较好的携砂性。
对比不同浓度降阻剂溶液的表观粘度和携砂性能表明,其携砂性能与表观粘度并非正相关,影响降阻剂溶液的携砂性能除表观粘度外还有其它影响因素,因此表观粘度不是评价降阻剂溶液携砂性能的唯一标准[12]。
2.2.2 黏弹性不同浓度降阻剂在相近表观粘度条件下液体的黏弹性见图1~图5。
由图1(a)~图5(a)应力扫描曲线可知,0.30% HPG、0.70%YS-108、0.25%AAD-1、0.30% H3-1、0.30%FA-30的线性黏弹区为0.01~1 Pa,由图1(b)、图2(b)、图4(b)和图5(b)频率扫描曲线可知,0.30% HPG、0.70% YS-108、0.30%H3-1、0.30% FA-30在应力0.1 Pa下,降阻剂溶液的耗能模量G″均大于储能模量G′,说明上述几种降阻剂溶液在该浓度下黏性均大于弹性;图3(b)中0.25%AAD-1溶液则是耗能模量G″小于储能模量G′,材料弹性优于其他几种降阻剂溶液。
由图6可知,浓度0.05% AAD-1溶液的耗能模量G″大于储能模量G′,浓度为0.15%,0.25%和0.35%AAD-1溶液的耗能模量G″小于储能模量G′,耗能模量G″和储能模量G′随着浓度的增加而增加,且随着浓度的增加储能模量比耗能模量增加得快,表明随着浓度的增加,携砂性能提高,一方面是由于浓度的增加,其表观粘度有所提高,另一方面,主要原因是由于弹性随着浓度的增大而增大。
测试不同浓度表观粘度相当的各种降阻剂溶液在应力0.1 Pa,频率1 Hz下的储能模量和耗能模量,并取平均值。
通过各种降阻剂溶液沉降时间和储能模量的综合比较,直观地反映了降阻剂溶液的携砂性能与储能模量的关系,结果见表4。
由表4可知,上述几种降阻剂溶液随着储能模量G′的增加,其沉降时间增加,直观地反映了降阻剂溶液的携砂性能与它的储能模量成正相关[13]。
0.25% AAD-1的储能模量G′大于其他几种降阻剂,弹性最大,并且大于其耗能模量G″,沉降时间最长,携砂性能好,表现出低黏高弹性,是一种优良的滑溜水压裂液用降阻剂。
2.3 摩阻性能清水和不同浓度AAD-1在不同流量下的压差见图7。
(1)降阻剂AAD-1有良好的快速增粘性能,优于其他降阻剂。
(2)降阻剂AAD-1具备低浓度高携砂性,优于其他降阻剂,且在高温下仍可以展现较好的携砂性。
对比不同浓度的降阻剂的粘度和沉降时间,表明其携砂能力与表观粘度并非完全正相关。
(3)降阻剂AAD-1具有良好的降阻性能,向清水中加入0.1%AAD-1,最大降阻率可达60%以上。
【相关文献】[1] 柳慧,侯吉瑞,王宝峰.减阻水及其添加剂的研究进展及展望[J].广州化工,2012,40(11):35-37.[2] 蒋官澄,许伟星,李颖颖,等.国外减阻水压裂液技术及其研究进展[J].特种油气藏,2013,20(1):1-6.[3] 张华平.减阻剂的研究现状及应用[J].化学工业与工程技术,2011,32(5):28-32. [4] 马玄,岳前升,吴洪特,等.国内外水力压裂减阻剂研究进展及展望[J]. 油气勘探与开发,2014,19(12):32-36.[5] Brannon H D.Eliminating slickwater fracturing compromises for improved shale stimulation[J].SPE 147485,2011.[6] Curtice R,Salas W,Paterniti M,et al.To gel or notto gel?[C]//SPE Annual Technical Conference and Exhibition,SPE 124125,2009.[7] Chatterji J,Borchardt K J,Halliburton Services.Applications of water-solulole polymers in the oil field[J].Journal of Petroleum Technology,1981,33(11):2042-2056.[8] 罗亚平,郭拥军,刘通义,等.一种新型压裂液[J].石油与天然气地质,2007,28(4):511-515.[9] 刘通义,向静,赵众从,等.滑溜水压裂液中减阻剂的制备及特性研究[J].应用化工,2013,42(3):484-487.[10]油气储运专业标准化技术委员会.SY/T 6578—2009输油管道减阻剂减阻效果室内测试方法[S].北京:国家能源局,2009.[11]温庆志,翟恒立,罗明良,等.页岩气藏压裂支撑剂沉降及运移规律实验研究[J].油气地质与采收率,2012,19(6):104-108.[12]Gomaa A M,Gupta D V S,Carman P,et al.Proppant transport viscosity is not all it’s cracked up to be [C].SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference,SPE 173323,2015.[13]刘通义,黄趾海,赵众从,等.新型滑溜水压裂液的性能研究[J].钻井液与完井液,2014,31(1):80-83.。