CO2敏感清洁压裂液体系构筑及减阻规律研究

作     者：栾日中 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：戴彩丽;赵明伟

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：清洁压裂液 CO2敏感 性能评价 减阻规律 

摘      要：非常规油气资源已成为常规能源的战略性接替能源,但储层非均质性强、埋藏深度大,一般需要大规模体积压裂来改造储层,压裂液则是改造过程中必不可少的工作介质。清洁压裂液无残渣易返排、低伤害、工艺简便,但其实际应用过程中存在减阻差的问题。为此急需研制一种高减阻的耐温清洁压裂液体系,并初步阐明其减阻机制,这对我国非常规油气储层的开发有着重要意义。本文研发了一种CO敏感清洁压裂液体系。以水溶性、响应性、增黏性和耐温性等为指标,对压裂液主剂、助剂进行种类筛选和配比优化,构筑CO敏感清洁压裂液体系:长链酰胺基丙基二甲胺(OKO)、对甲苯磺酸钠(Na Pts)和防膨剂(DQ-2)。借助流变仪、平板裂缝模拟装置、摩阻仪、物理模拟装置等评价清洁压裂液的流变性能、耐温耐剪切性能、动态携砂性能、减阻性能、破胶性能、滤失性能、防膨性能及岩心伤害性能。进一步研究管径、浓度、剪切时长、温度、水质及主剂助剂配比等因素对体系减阻性能的影响规律,得到了黏度-减阻率图版,并阐明了清洁压裂液的减阻机制。研究表明,0.70 wt%OKO+1.0 wt%Na Pts+0.30 wt%DQ-2为最优CO敏感清洁压裂液体系配方。该体系是假塑性流体,具有良好的耐温耐剪切性(80℃,2 h,20 m Pa·s)、破胶性(80℃,2 h,1 m Pa·s)和防膨性(CST值=1.3860%);相同黏度下主剂/助剂配比对减阻率影响较小。综合考虑浓度、温度影响绘制黏度-减阻率图版,指导压裂设计和施工。初步探究了减阻机制,其中有效滑移减阻机制占主导,流层厚度变化与减阻率密切相关,CO气体附着管壁可减少与流体间的摩擦,同时也存在协同减阻机制,体系空间网状结构和黏弹性可减少能量耗散,为进一步揭示减阻机理提供借鉴。