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抗高温隔离膜缓速酸液体系研制与性能评价

石油钻探技术 2023年第6期51卷 99-105页

作者：冯新根方俊伟方裕燕潘丽娟中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011 中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室新疆乌鲁木齐830011

为了解决碳酸盐岩储层酸压改造时存在的酸液黏度过高、泵注排量低等问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和含氟单体(ZTA)为单体,采用自由基水溶液聚合方法合成了隔离膜高温缓速剂;以AM、AMPS和甲基丙烯酰氧乙基三甲... 详细信息

为了解决碳酸盐岩储层酸压改造时存在的酸液黏度过高、泵注排量低等问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和含氟单体(ZTA)为单体,采用自由基水溶液聚合方法合成了隔离膜高温缓速剂;以AM、AMPS和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,采用反相乳液聚合法合成了耐酸降阻剂。隔离膜缓速剂和降阻剂的红外、热重和XRD衍射分析测试结果表明符合分子结构设计,热分解温度分别为209.13和243.70℃。通过优化隔离膜缓速剂和耐酸降阻剂的加量和测试配伍性,形成了抗高温隔离膜缓速酸液体系,其黏度小于5 mPa·s;在140℃温度下,用20%盐酸配制隔离膜缓速酸液体系的酸岩反应速率为4.31μmol/(cm^(2)·s),比胶凝酸体系降低了34.8%,用15%盐酸配制隔离膜缓速酸液体系的降阻率为62.7%。研究结果表明,抗高温隔离膜缓速酸液体系的缓速和降阻性能良好,适用于塔河油田酸压酸化。

关键词：缓速酸自由基聚合法缓速剂降阻剂酸岩反应速率

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压裂用双季铵盐表面活性剂的合成与性能评价

压裂用双季铵盐表面活性剂的合成与性能评价

作者：方裕燕西南石油大学

学位级别：硕士

水力压裂作为一种油气层改造的重要方法,是油气增产、水井增注的有效措施。压裂液性能的好坏直接关系到施工作业的成败,常规水基聚合物压裂液由于破胶不彻底,液体返排率较低,其残渣会堵塞充填层的孔隙,降低裂缝的渗透率,使压裂效果降低... 详细信息

水力压裂作为一种油气层改造的重要方法,是油气增产、水井增注的有效措施。压裂液性能的好坏直接关系到施工作业的成败,常规水基聚合物压裂液由于破胶不彻底,液体返排率较低,其残渣会堵塞充填层的孔隙,降低裂缝的渗透率,使压裂效果降低甚至无效。而新型的表面活性剂压裂液由于具有独特的流变性,不需要破胶剂,可在地层环境中自行破胶,对地层伤害低等优点,备受国内外油气田科技人员的广泛关注。本文以双季铵盐表面活性剂在压裂液中的应用作为研究主线,主要进行了两方面工作。第一是合成高产率、高纯度的双季铵盐表面活性剂,并筛选出适合作为压裂液的配方,第二是对筛选出来的压裂液配方进行一些性能评价。研究进展如下： 1由三种长直链伯胺、甲酸、甲醛、环氧氯丙烷和浓盐酸为原料,合成了3种高产率的2-羟基丙撑连接的双季铵盐型（DQ）表面活性剂（12-3-12、16-3-16和18-3-18）;在混合指示剂溶液中测定了三种目标物中季铵盐阳离子的含量,并得到了相应的纯度。 2以12-3-12为例,用单因素和正交实验确定了反应的最佳条件：水作溶剂,原料摩尔比2：1：1.5,反应温度60℃,反应时间3.5h,目标物产率可达到96.27%,并利用IR和1H NMR对目标物进行了结构表征。 3目标产物具有很好的表面活性。12-3-12,16-3-16,18-3-18各自的cmc为5.0×104,3.1×10-5,9.1×10-6 mol/L,是对应DTAC的1/32,CTAC的1/29,OTAC的1/31;Ycmc各自是24.8,29.5,32.1 mN/m,比DTAC, CTAC, OTAC分别低12.1,10.6,10.7 mN/m。 4考察了主剂、激活剂和温度对DQ水溶液粘度的影响,由此选择出16-3-16和18-3-18作为配制压裂液的主剂,并得到了相应的压裂液配方。 5测定了16-3-16和18-3-18两种压裂液体系的流变参数。两个体系均为假塑性流体,压裂液的稠度系数K较大,流动指数n较小,随温度的升高K下降;且18-3-18体系的K大于16-3-16。两种体系还具有良好的剪切稀释特性、恢复性和时间稳定性。 6测定了16-3-16和18-3-18两种压裂液体系的耐温性,考察了pH值和矿化度对体系粘度的影响。两种体系具有很好的耐低温性和耐高温性,18-3-18体系还具有很好的温度稳定性;增加表面活性剂的浓度还能提高压裂液体系的最高使用温度;无论在高温还是低温下,其粘度基本上都不随pH值发生变化,与地层水具有良好的配伍性。 7通过小幅振荡剪切实验分别测定了16-3-16和18-3-18两种压裂液体系溶液的储能模量G’,损耗模量G"和复合模量G‘,两种体系都具有明显的粘弹性。 8测定了16-3-16和18-3-18压裂液体系的悬砂性能。虽然聚合物溶液的粘度更高,但支撑剂在两压裂液体系中的静态沉降速度却更低,两类压裂液的悬浮机理有所不同。 9测定了16-3-16和18-3-18压裂液体系的破胶性。两体系遇油水后均自发破胶,水化液的粘度分别小于3mPa·s和2mPa-s;破胶液表面张力和界面张力都很低,无残渣。

关键词：压裂液双季铵盐表面活性剂流变性粘弹性

低分子量聚合物压裂液的研究及其在塔河油田的应用

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钻井液与完井液 2014年第1期31卷 76-79,101页

作者：侯帆张烨方裕燕杨方政中国石化西北油田分公司工程技术研究院

针对瓜胶压裂液成本大幅增加的问题,在塔河油田开展了替代瓜胶压裂液的聚合物压裂液研究,形成了一套满足现场酸压施工要求的聚合物压裂液体系。该聚合物压裂液具有较好的延迟交联、耐温耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,摩阻低,每1 000 ... 详细信息

针对瓜胶压裂液成本大幅增加的问题,在塔河油田开展了替代瓜胶压裂液的聚合物压裂液研究,形成了一套满足现场酸压施工要求的聚合物压裂液体系。该聚合物压裂液具有较好的延迟交联、耐温耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,摩阻低,每1 000 m摩阻可比瓜胶压裂液低0.8 MPa。现场选取了TH-1井等14口井进行聚合物压裂液冻胶+胶凝酸前置液酸压试验,获得良好增油效果。并且,聚合物压裂液价格比瓜胶压裂液降低了35%,有效降低了酸压措施成本,提高了经济效益。

关键词：聚合物压裂液塔河油田酸压现场试验

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一种高温就地自生酸酸液体系的性能评价

油田化学 2014年第2期31卷 191-194,198页

作者：方裕燕张烨杨方政侯帆中国石油西北油田分公司工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011

随勘探开发的不断深入,深层和超深层碳酸盐岩油气藏被发现并相继投入开发,逐渐形成的一系列非常规酸液体系面临着酸岩反应速度快、酸蚀作用距离短等难题。本文研发了一种在地层高温条件下缓慢反应生成盐酸的自生酸体系(高聚合度羰基化... 详细信息

随勘探开发的不断深入,深层和超深层碳酸盐岩油气藏被发现并相继投入开发,逐渐形成的一系列非常规酸液体系面临着酸岩反应速度快、酸蚀作用距离短等难题。本文研发了一种在地层高温条件下缓慢反应生成盐酸的自生酸体系(高聚合度羰基化合物自生酸A剂和铵盐类自生酸B剂按质量比1:1配制而成),并对其性能进行了评价。自生酸体系反应2 h时,90℃下可产生12.94%的盐酸含量,120℃以上可产生20%左右的盐酸含量,具有良好的生酸能力;自生酸体系的低温稳定性一般,但A、B单剂低温稳定性好,现场施工前建议分开配液、当天使用。耐温实验表明该自生酸体系适用于温度为90~150℃的储层。该自生酸体系酸蚀导流能力优良,酸岩反应速度比胶凝酸体系更缓慢,酸岩反应时间大于2 h,能起到深部酸化的作用,且反应后岩心凹凸不平,可进一步增加裂缝导流能力。

关键词：碳酸盐岩高温酸岩反应自生酸导流能力深部酸化

二氧化碳对塔河油田裂缝性储层酸岩反应的影响研究

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石油钻探技术 2017年第1期45卷 78-82页

作者：王洋袁清芸赵兵方裕燕秦飞中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011 中国石化西北油田分公司勘探开发研究院新疆乌鲁木齐830011

为提高塔河油田裂缝性油藏的酸压改造效果,研究了CO_2对裂缝性油藏酸岩反应影响的问题。利用自主研制的裂缝性储层酸岩反应仪,基于网状裂缝模型,对考虑CO_2影响的不同类型、不同黏度和不同浓度酸液的酸岩反应情况进行了试验评价。试验得... 详细信息

为提高塔河油田裂缝性油藏的酸压改造效果,研究了CO_2对裂缝性油藏酸岩反应影响的问题。利用自主研制的裂缝性储层酸岩反应仪,基于网状裂缝模型,对考虑CO_2影响的不同类型、不同黏度和不同浓度酸液的酸岩反应情况进行了试验评价。试验得出:随着回压增大,酸岩反应产生的CO_2转变为超临界态后大量溶于酸液中,酸液流动阻力大幅降低,酸蚀量增大;与胶凝酸及Ⅰ型地面交联酸相比,HCl质量分数为20%的Ⅱ型地面交联酸滤失量小、黏度高,受CO_2影响最大,酸岩反应最慢,有利于实现裂缝性储层深穿透酸压的目的。Ⅱ型地面交联酸在YJY井重复酸压中进行了现场试验,与该井应用胶凝酸的首次酸压效果相比,液体效率大幅提高,酸蚀缝缝长大幅增加,压裂后累计产油1.2×104 t,增油效果显著。研究表明,超临界CO_2有助于降低酸液流动阻力,提高酸液深穿透能力,提高塔河油田裂缝性储层酸压改造效果。

关键词：裂缝性储集层酸化压裂超临界二氧化碳酸岩反应塔河油田

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可携砂交联酸体系的研制与导流能力表征

钻井液与完井液 2014年第2期31卷 68-71,100-101页

作者：杨方政张烨李春月伊向艺侯帆方裕燕中石化西北油田分公司工程技术研究院成都理工大学能源学院

室内研究形成一套耐高温可携砂的交联酸酸液体系,该体系在120℃、170 s-1条件下剪切60 min后黏度仍保持在70.9 mPa·s,具有较好的耐温、抗剪切能力;与塔河油田现用的胶凝酸相比,该新型交联酸反应速度更慢,腐蚀速率更小,携砂性能更好,说... 详细信息

室内研究形成一套耐高温可携砂的交联酸酸液体系,该体系在120℃、170 s-1条件下剪切60 min后黏度仍保持在70.9 mPa·s,具有较好的耐温、抗剪切能力;与塔河油田现用的胶凝酸相比,该新型交联酸反应速度更慢,腐蚀速率更小,携砂性能更好,说明该交联酸更有利于降低酸液滤失量,增加酸蚀有效作用距离。通过室内实验评价了其酸蚀后和携砂酸蚀后的裂缝导流能力,并引入激光扫描成像技术对裂缝形态进行数字化表征。实验表明,在不同闭合压力下,交联酸体系携砂酸蚀后的导流能力保持率较单纯酸蚀提升20%左右,说明该交联酸可用于携砂压裂工艺。

关键词：交联酸导流能力数字化表征携砂

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磺化腐植酸/胍胶压裂液的制备及其性能研究

钻井液与完井液 2021年第5期38卷 657-662页

作者：安娜罗攀登李永寿方裕燕王晨中国石化西北油田分公司乌鲁木齐830011 陕西科技大学·教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室西安710021

采用亚硫酸钠对腐植酸进行磺化改性,磺化腐植酸(SHA)与羧甲基胍胶(CMGG)混合后,加入有机锆交联形成新型耐温耐盐型压裂液凝胶(SHA/CMGG),并研究了压裂液的应用性能。结果表明,SHA/CMGG凝胶比CMGG凝胶具有更好的黏弹性和悬砂能力,其中添... 详细信息

采用亚硫酸钠对腐植酸进行磺化改性,磺化腐植酸(SHA)与羧甲基胍胶(CMGG)混合后,加入有机锆交联形成新型耐温耐盐型压裂液凝胶(SHA/CMGG),并研究了压裂液的应用性能。结果表明,SHA/CMGG凝胶比CMGG凝胶具有更好的黏弹性和悬砂能力,其中添加量0.3%SHA/CMGG压裂液性能最好,平均沉降速度为0.32 mm/min。由于磺酸根的引入,SHA/CMGG表现了优异的耐盐性,1%外加盐浓度下表观黏度下降率为50%。同时0.3%SHA/CMGG压裂液表现出良好的耐温耐剪切性能,在140℃和170 s^(−1)剪切下,黏度为120 mPa·s,可保持60 min基本不变。破胶后,SHA/CMGG破胶液的黏度和岩心伤害性均变大,但增加量并不显著。通过SEM观察了压裂液作用过程的微观结构变化,SHA/CMGG凝胶具有致密的网状结构,对支撑剂的悬浮起着重要作用。

关键词：磺化腐植酸胍胶压裂液黏弹性

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低摩阻高比重耐高温压裂液的制备与性能评价

油田化学 2018年第4期35卷 618-621页

作者：侯帆仇宇楠张雄王壮方裕燕姚二冬安娜周福建中国石化集团西北石油局新疆乌鲁木齐830011 中国石油大学(北京)非常规天然气研究院北京昌平102249

针对塔里木盆地顺北区块储层埋藏深(8600 m)、温度高(180℃)及岩性致密的特点,用稠化剂GX-100、自制的有机锆交联剂WQ-60和加重剂KCl制得低摩阻高比重耐高温压裂液体系,评价了该体系的耐温抗剪切性、减阻性及破胶性能,并在塔里木盆地顺... 详细信息

针对塔里木盆地顺北区块储层埋藏深(8600 m)、温度高(180℃)及岩性致密的特点,用稠化剂GX-100、自制的有机锆交联剂WQ-60和加重剂KCl制得低摩阻高比重耐高温压裂液体系,评价了该体系的耐温抗剪切性、减阻性及破胶性能,并在塔里木盆地顺北区块进行了现场应用。结果表明,配方为0.5%GX-100+0.65%WQ-60+2.5%pH调节剂+20%KCl的压裂液可加重至密度1.1 g/cm3。压裂液耐温抗剪切性能良好,在180℃、170 s-1下剪切90 min的黏度大于50 m Pa·s,降阻率超过60%,且具有低残渣、破胶水化彻底等优点,满足现场压裂施工要求。

关键词：低摩阻高比重耐高温压裂液

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碳酸盐岩储层深度酸压用固体颗粒酸的研制

石油钻探技术 2020年第2期48卷 93-97页

作者：安娜罗攀登李永寿方裕燕焦克波中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011

在采用常规酸液对高温碳酸盐岩储层进行酸化改造时,存在酸岩反应速率快、有效作用距离短和难以实现深部酸化的难题,为此,以磺基酸为心材,以有机磺酸和乙基纤维素复合材料为壁材,采用喷雾干燥工艺固化造粒,研制了一种新型固体颗粒酸。试... 详细信息

在采用常规酸液对高温碳酸盐岩储层进行酸化改造时,存在酸岩反应速率快、有效作用距离短和难以实现深部酸化的难题,为此,以磺基酸为心材,以有机磺酸和乙基纤维素复合材料为壁材,采用喷雾干燥工艺固化造粒,研制了一种新型固体颗粒酸。试验评价表明,该固体酸在80~90℃温度下可逐步释放出酸液,120℃下的完全释放时间为25 min,有效酸质量分数达10.3%以上,反应速率低,可由液体介质携带到裂缝深处。塔河油田THX井应用固体颗粒酸酸化后,日产油量大幅提高。研究表明,固体颗粒酸能有效沟通远端储层,为碳酸盐岩储层高效开发提供了一种新的技术手段。

关键词：碳酸盐岩储层深度酸压固体酸缓速酸化现场试验