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耐高温海水基压裂液交联剂的制备与性能

化学工业与工程 2024年

作者：郭布民赵健鲍文辉申金伟许田鹏潘江浩张海刘晓非天津大学材料与工程学院中海油田服务股份有限公司油田生产事业部

压裂作业是改善油气层的渗流条件，实现油田增产的重要技术手段。但随着海上油田深部储层的开发，具有延迟交联作用的耐高温耐剪切海水基压裂液成为油气开采的迫切需求。鉴于此，本论文制备了有机硼/有机锆复合交联剂，并通过实验优化... 详细信息

压裂作业是改善油气层的渗流条件，实现油田增产的重要技术手段。但随着海上油田深部储层的开发，具有延迟交联作用的耐高温耐剪切海水基压裂液成为油气开采的迫切需求。鉴于此，本论文制备了有机硼/有机锆复合交联剂，并通过实验优化调控其延迟交联性能以及耐温耐剪切性能。通过核磁共振波谱、红外光谱和能谱仪表征了交联剂结构，采用吴茵混调器和高温高压流变仪评价了压裂液延迟交联性能和耐温耐剪切性能。结果表明，使用该交联剂的压裂液体系可以通过改变基液pH值来调控延迟交联时间，在60～300 s范围可控，并且压裂液在165 ℃，100 s-1的条件下剪切120 min的黏度为154 mPa·s，耐温剪切性能满足深海油田开发需求。

关键词：海水基压裂液有机硼有机锆延迟交联耐温耐剪切

用于海水基压裂液环氧丙基表面活性剂改性胍胶的制备与性能评价

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油田化学 2023年第2期40卷 235-241,256页

作者：张永涛郭布民金颢鲍文辉秦世利邱守美张强赵健中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518054 中海油田服务股份有限公司天津300459

针对海水中存在大量金属离子附着在胍胶表面,抑制胍胶分子的溶胀,不能满足现场连续混配的问题,以环氧氯丙烷、十八烯酸酰胺丙基二甲基丙胺为原料制得阳离子单体(GOA),再将GOA接枝到胍胶分子链上,得到海水基压裂液稠化剂环氧丙基表面活... 详细信息

针对海水中存在大量金属离子附着在胍胶表面,抑制胍胶分子的溶胀,不能满足现场连续混配的问题,以环氧氯丙烷、十八烯酸酰胺丙基二甲基丙胺为原料制得阳离子单体(GOA),再将GOA接枝到胍胶分子链上,得到海水基压裂液稠化剂环氧丙基表面活性剂改性胍胶。研究了GOA改性胍胶的溶胀、耐盐、耐温耐剪切、携砂与破胶等性能。结果表明,改性胍胶分子链上的库仑力及静电排斥等作用避免了金属离子附着在胍胶分子链上,保证了胍胶分子的溶胀,提高了胍胶的耐盐性。GOA改性胍胶在海水中的溶解速度明显大于普通胍胶,在海水中的粒径中值约为普通胍胶分子的1/5。在转速800 r/min下,GOA改性胍胶溶胀约5 min的黏度即能达到最终黏度的80%。微观形貌分析结果表明,GOA改性胍胶形成了无规则网状线团结构,胍胶分子链充分展开的同时交联点位增多。GOA改性胍胶压裂液具有较好的抗盐和耐温耐剪切性能,在160℃、170 s^(-1)下连续剪切120 min后的黏度仍高于50 mPa·s,且破胶液黏度为1.6 mPa·s,破胶液中的残渣含量为297 mg/L,满足现场压裂施工需求。

关键词：海水基压裂液环氧丙基表面活性剂阳离子单体改性胍胶

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海水基压裂液用螯合剂的研制及性能评价

油田化学 2020年第3期37卷 391-396页

作者：赵健申金伟鲍文辉陈磊李梦孙厚台中海油田服务股份有限公司油田生产增产中心天津300459

海水矿化度和钙镁离子含量高,配液时会对压裂液溶胀、交联、破胶等造成影响。为降低海水对压裂液的影响,以甲醛、亚磷酸、多乙烯多胺为原料制备有机膦酸类螯合剂SW-CA,研究了影响其螯合效果的因素,通过扫描电镜观察晶体形态、分析其作... 详细信息

海水矿化度和钙镁离子含量高,配液时会对压裂液溶胀、交联、破胶等造成影响。为降低海水对压裂液的影响,以甲醛、亚磷酸、多乙烯多胺为原料制备有机膦酸类螯合剂SW-CA,研究了影响其螯合效果的因素,通过扫描电镜观察晶体形态、分析其作用机理,评价了其对压裂液交联性能和破胶的影响。结果表明,螯合剂SW-CA对Ca^2+、Mg^2+的螯合值分别为276、218 mg/g,螯合效果随SW-CA用量增大而增大,随矿化度、温度、pH值增大而减小。加入螯合剂后,沉淀晶体颗粒变得疏松分散,作用机理主要为螯合作用和晶格畸变作用。在海水中加入1%SW-CA可改善基液的交联性能,提高基液的黏度和耐温耐剪切性。加入1%SW-CA压裂液的破胶时间可控,破胶性能良好,残渣含量为113 mg/L。将陶粒在加入螯合剂的压裂液破胶液中浸泡4 h后,陶粒表面只有少量胍胶残渣吸附,避免了无机盐的沉淀析出,降低了对支撑剂导流能力的影响。螯合剂SW-CA与压裂液的配伍性良好,满足现场施工要求。

关键词：螯合剂海水基压裂液浊度螯合作用晶格畸变破胶

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海水基压裂液中螯合剂的研究

应用化工 2019年第11期48卷 2662-2665页

作者：郝琦鲍文辉申金伟俞英黄海燕中国石油大学(北京)理学院应化系北京102200 中海油田服务股份有限公司天津300450

通过对不同海域离子组成的分析确定,考察了螯合剂对高价阳离子的螯合能力,优化了适用于高碱性、高浓度阳离子水体的螯合剂,确定了能有效稳定Ca^2+、Mg^2+等金属离子的螯合剂配方L-AH。结果表明,此螯合剂用于海水配制压裂液可满足压裂液... 详细信息

通过对不同海域离子组成的分析确定,考察了螯合剂对高价阳离子的螯合能力,优化了适用于高碱性、高浓度阳离子水体的螯合剂,确定了能有效稳定Ca^2+、Mg^2+等金属离子的螯合剂配方L-AH。结果表明,此螯合剂用于海水配制压裂液可满足压裂液的性能要求。

关键词：海水基压裂液高矿化度螯合剂压裂液性能

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耐高温海水基压裂液稠化剂性能评价

油田化学 2020年第1期37卷 17-21,28页

作者：陈磊鲍文辉郭布民王杏尊李梦孙厚台中海油田服务股份有限公司天津300459

为满足耐温180℃海水基压裂液的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料,以亚硫酸氢钠-过硫酸铵为引发剂,制得缔合型聚合物稠化剂SWF-T180,... 详细信息

为满足耐温180℃海水基压裂液的需求,以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料,以亚硫酸氢钠-过硫酸铵为引发剂,制得缔合型聚合物稠化剂SWF-T180,评价了SWF-T180的增黏、抗盐、溶胀、耐温性能及其配制海水基压裂液的性能。研究结果表明,稠化剂SWF-T180增黏效果显著,加量超过0.6%时溶液黏度快速增加;SWF-T180具有良好的抗盐抗钙镁能力和速溶性能,在海水中溶胀8 min后的溶液黏度达到最终黏度的84.3%,耐温达180℃;由1%SWF-T180和0.6%交联剂配制的海水基压裂液在180℃下剪切90 min的黏度为60数70 mPa·s,具有良好的剪切恢复性能,满足海上180℃储层压裂施工的要求。

关键词：稠化剂缔合聚合物抗盐耐高温海水基压裂液

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缔合型超高温海水基压裂液的性能研究

石油化工高等学校学报 2020年第4期33卷 57-61页

作者：陈磊鲍文辉郭布民李梦孙厚台赵健中海油田服务股份有限公司天津300459

以含有疏水基团的耐温抗盐稠化剂为主剂,以离子型表面活性剂为交联剂,加入复配高温稳定剂和高效螯合剂,形成一套耐温180℃的缔合型超高温海水基压裂液。该压裂液通过稠化剂和交联剂分子链上的疏水基团间的物理缔合作用形成高强度的网络... 详细信息

以含有疏水基团的耐温抗盐稠化剂为主剂,以离子型表面活性剂为交联剂,加入复配高温稳定剂和高效螯合剂,形成一套耐温180℃的缔合型超高温海水基压裂液。该压裂液通过稠化剂和交联剂分子链上的疏水基团间的物理缔合作用形成高强度的网络结构,增强其黏弹性,并以弹性为主导;在180℃、170 s^-1下剪切90 min黏度保持30 mPa·s以上,具有良好的静态悬砂性和造壁性;破胶液黏度3.3 mPa·s,残渣质量浓度45 mg/L,岩心渗透率损害率小于10%。该海水基压裂液满足海上超高温深部储层压裂施工的要求。

关键词：超高温缔合海水基压裂液黏弹性携砂性低伤害

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免混配海水基聚合物压裂液流变性研究

精细石油化工 2024年第1期41卷 50-55页

作者：隽鹏张天壤梁媛郭浩龙中海油天津化工研究设计院有限公司天津300131

通过反相乳液聚合制备了一种速溶耐盐稠化剂,并搭配湛江海水、乙二胺四亚甲基膦酸螯合剂及有机锆交联剂,制得了免混配海水基聚合物压裂液,分析了该压裂液的流变学性能。结果表明,所用稠化剂的临界缔合浓度为0.8%,利用其配制的基液具有... 详细信息

通过反相乳液聚合制备了一种速溶耐盐稠化剂,并搭配湛江海水、乙二胺四亚甲基膦酸螯合剂及有机锆交联剂,制得了免混配海水基聚合物压裂液,分析了该压裂液的流变学性能。结果表明,所用稠化剂的临界缔合浓度为0.8%,利用其配制的基液具有较高的结构强度,剪切恢复性能良好。该压裂液用于35750 mg/L的矿化度水,适宜交联温度为100℃,且在150℃以170 s-1的速率剪切2 h后,黏度值仍能保持在50 mPa·s以上。经过高温交联后,压裂液的结构强度更高,黏弹性更为显著。

关键词：免混配海水基压裂液聚合物流变性

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海水基速溶耐温聚合物的制备与性能

精细化工 2024年

作者：蔺旭杰王磊李小玲赖小娟党志强李朋陕西科技大学化学与化工学院轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室陕西农产品加工技术研究院长庆油田分公司油气工艺研究院

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、4-丙烯酰吗啉(ACMO)和非离子疏水单体十八烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(OEMA)为单体，通过水溶液聚合法制备了海水基速溶耐温聚合物(PAOAA)。采用FTIR、1HNMR和SEM对其结构和形貌进行... 详细信息

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、4-丙烯酰吗啉(ACMO)和非离子疏水单体十八烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(OEMA)为单体，通过水溶液聚合法制备了海水基速溶耐温聚合物(PAOAA)。采用FTIR、1HNMR和SEM对其结构和形貌进行了表征；通过增稠能力和流变性能实验对PAOAA作为压裂液进行了性能测试。结果表明，PAOAA可在海水中2.0 min内溶解，质量分数0.8%的PAOAA溶液表观黏度为108 mPa·s，并表现出良好的耐温耐剪切性能，在100、170 s-1剪切速率下的终点黏度差别不大，不同温度下的终点黏度均＞50 mPa·s。单体AMPS中含有的磺酸基团屏蔽海水中的盐离子，提高了PAOAA的水溶性；杂环ACMO提高了PAOAA分子链的刚性；非离子疏水单体OEMA使PAOAA表现出缔合微区，提高了PAOAA的耐温性能，在三者的协同作用下，PAOAA表现出速溶耐温性能。

关键词：海水基压裂液速溶性耐高温耐剪切疏水缔合油田化学品

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一种海水基压裂液体系的研究

钻井液与完井液 2013年第3期30卷 73-75,97页

作者：刘刚芝王杏尊鲍文辉李秋月中海油田服务股份有限公司渤海钻探井下作业分公司

通过室内实验研发出一种海水基压裂液体系的关键添加剂——耐盐稠化剂、胶液保护剂、螯合调节剂,优化出了耐高矿化度、黏度高、残渣低、地层伤害低的海水基压裂液体系。对海水基压裂液体系的性能评价结果表明,该体系耐温达到120℃,交联... 详细信息

通过室内实验研发出一种海水基压裂液体系的关键添加剂——耐盐稠化剂、胶液保护剂、螯合调节剂,优化出了耐高矿化度、黏度高、残渣低、地层伤害低的海水基压裂液体系。对海水基压裂液体系的性能评价结果表明,该体系耐温达到120℃,交联时间为2～5 min可调,残渣含量为318 mg/L,岩心伤害率为24.85%,破胶液表面张力为26.5 mN/m,界面张力为1.76 mN/m,达到了现场应用的要求。

关键词：海水基压裂液耐盐稠化剂螯合调节剂性能评价