低分子聚合物物压裂液课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,低分子聚合物压裂液,北京国海能源技术研究院,2010年12月,低分子聚合物压裂液北京国海能源技术研究院2010年12月,一、市场常规压裂液的现状,北京国海能源技术研究院,一、市场常规压裂液的现状北京国海能源技术研究院,常规压裂液的发展现状,北京国海能源技术研究院,目前国内使用的常规压裂液按类型划分，包括,水基压裂液,、,油基压裂液,、,泡沫压裂液,、,清洁压裂液,、,乳化压裂液,、,醇基压裂液,和,酸基压裂液,等,油基压裂液因为使用,成本较高、密度低、泵压高,等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为,需要特殊装备配套,，应用也受到限制；清洁压裂液因其无残渣、低伤害、弹性好、破胶易控制等原因，近年来有所发展，但也因为,滤失大、成本高,，限制了大面积推广；,水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系。缺点是,破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多 、对储层的伤害较大,。,常规压裂液的发展现状北京国海能源技术研究院目前国内使用,常规水基压裂液的特征,只适合于碱性地层，使用有局限性,由于压裂液的碱性交联环境与残渣较多，因此对低渗透、碱敏储层的伤害较大。,溶胀时间长，不易配置,胍胶溶胀时间一般都在,60min,以上，配置时常因溶胀时间不够形成水包粉等现象，破胶不彻底。,地层伤害较高,按行业标准,SY/T5107-2005,水基压裂液性能评价方法,，羟丙级胍胶压裂液对岩芯渗透率在,52.2%,64.8%,。粘土膨胀率约为,43.54,北京国海能源技术研究院,常规水基压裂液的特征只适合于碱性地层，使用有局限性北京国海能,二、低分子聚合物压裂液的研究,北京国海能源技术研究院,二、低分子聚合物压裂液的研究北京国海能源技术研究院,低分子聚合物压裂液研究背景,北京国海能源技术研究院,人工合成聚合物因其,溶解性好、无水不溶物、无残渣,等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有,低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小,等优点，比较,适合低压、低渗等复杂地层,油藏的压裂改造，但因为,不耐剪切，耐温性差,等缺陷使应用受到很大限制。,我院通过国内外调研及科研攻关，与国内外公司合作开发了以,疏水缔合低分子聚合物物为主体的新型无残渣压裂液体系,低分子聚合物压裂液，,由疏水缔合低分子聚合物物形成的基液，在特殊交联剂的作用下，分子间疏水基团的疏水缔合作用增强，形成的交联体系具有显著的,增黏性、耐盐性、抗剪切能力、长期稳定性；,常规压裂液有其自身,无法避免的缺陷,，近年来研制开发新型交联的,无残渣压裂液体系,一直是国内外研究的课题。,低分子聚合物压裂液研究背景北京国海能源技术研究院,低分子聚合物压裂液,简介,低分子聚合物压裂液是采用特殊合成工艺聚合而成，具有多个活性结点的低分子高活性三元低分子聚合物体。,它的分子量是植物胶,1/10,左右。在偏酸性条件下交联，,分子之间具有较强的自聚缔合倾向，在高温下聚合体通过侧链耦合作用，形成类似空间网络结构；同时特有的刚性侧链基团，通过共价键作用，其内部多核羟桥络离子减少，使交联位阻增大,形成的冻胶具有耐温、抗剪切性好等特点，适合低压、低渗透、碱敏储层。,北京国海能源技术研究院,低分子聚合物压裂液简介北京国海能源技术研究院,主要技术指标,项 目,产品指标,低分子聚合物压裂液,交联剂,外 观,淡黄色液体,淡黄色、黄色或棕红色液体,溶 解 性,在水中易分散溶解,与水混溶,室温粘度，,mPa.s,30,增粘性能,可以挑挂,降阻性能,摩阻为清水摩阻的,20-30%,北京国海能源技术研究院,表,1,低分子聚合物压裂液主要技术指标,主要技术指标产品指标低分子聚合物压裂液交联剂溶,100mL,清水,+1.0g,低分子聚合物压裂液，在室温,25,、,300r/min,条件下连续搅拌，用六速旋转粘度仪测不同时间内溶胶液的粘度。搅拌,20min,，粘度达到最终粘度的,93.4%,。,表,2,低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与搅拌时间的关系,时间（,min,）,5,10,15,20,30,40,50,60,70,90,粘度（,mPa.s,）,18,19.5,25,28.5,28.8,29.0,29.0,29.6,30.0,30.5,通过溶胀试验表明，低分子聚合物压裂液易于配制,北京国海能源技术研究院,2.4.1,溶胀实验,100mL清水+1.0g低分子聚合物压裂液，在室温25,在室温,25,时，用清水配制不同浓度的低分子聚合物压裂液，在转速,300r/min,条件下搅拌,15min,，静置溶胀,1h,，搅拌均匀后，用青岛六速旋转粘度计测溶胶液的粘度。,浓度,（,%,）,0.60,0.80,1.00,1.15,1.30,1.50,1.70,2.00,2.5,旋转粘度计粘度（,mPas,）,20.0,24.0,30.6,36.0,40.5,43.0,52.0,67.0,85.0,北京国海能源技术研究院,2.4.2,增稠实验,表,3,不同浓度的低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与浓度的关系,在室温25时，用清水配制不同浓度的低分子聚合物压裂液，在转,10,增稠及携砂实验,低分子聚合物压裂液携砂性能,（,50%,的石英砂）,3,小时内不脱砂,通过增稠试验表明，低分子聚合物压裂液对水的增稠能力强，携砂性能好，用,1.0%,2.0%,低分子聚合物压裂液配制压裂液,3,小时内不脱砂。,北京国海能源技术研究院,图,1,低分子聚合物携砂实验,增稠及携砂实验低分子聚合物压裂液携砂性能（50%的石,2.4.3,防腐试验,由于配液水与大罐中都含有一定量的微生物，压裂液在放置过程中会受到压裂液的腐蚀而变质。按配方配制好原胶液，倒入广口瓶中加盖，将广口瓶放入,30,的恒温水浴锅中，放置一定时间，用测定原胶液的粘度。,通过防腐试验表明，在不加任何杀菌防腐剂的情况下，低分子聚合物压裂液在,30,环境温度下放置,7,天，粘度保持率,92.1%,，粘度仅下降了,7.9%,。因此，低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防腐剂。,北京国海能源技术研究院,时间（天）,初始,1,3,5,7,9,11,13,15,粘度（,mPas,）,30.5,29.6,29.0,28.5,28.1,28.0,27.8,27.6,27.6,表,4 30,时低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与放置时间的关系,2.4.3防腐试验由于配液水与大罐中都含有一定量的微,2.4.4,破胶实验,表,5,压裂液在不同时间内破胶所需破胶剂的用量,温度（）,破胶时间（,h,）,/,过硫酸铵,0.5,1,1.5,2,4,16,55,0.2,0.1,0.08,0.05,0.005,0.001,60,0.15,0.07,0.03,0.02,0.003,0.0007,70,0.1,0.01,0.005,0.003,0.002,0.0005,80,0.01,0.003,0.002,0.0015,0.001,0.0006,90,0.01,0.003,0.0015,0.0012,0.0008,0.0008,通过破胶试验可知：低分子聚合物压裂液易于破胶水化，在,60,时加入十万分之一（,10ppm,）的过硫酸铵在,16h,内就能完全破胶水化，加入十万分之五（,50ppm,）的过硫酸铵在,4h,内就能完全破胶水化。,80,以上温度，低分子聚合物压裂液在地层温度压力作用下自行破胶，只需微量（约,5ppm,）破胶剂即能完全破胶。,北京国海能源技术研究院,2.4.4 破胶实验表5,三、低分子聚合物压裂液性能的测定,北京国海能源技术研究院,三、低分子聚合物压裂液性能的测定北京国海能源技术研究院,北京国海能源技术研究院,低分子聚合物压裂体系的性能测定,3.1,热稳定性,1.0%,低分子聚合物压裂液,1.0%,交联剂体系可用于,90,以内的地层。低分子聚合物压裂液体系在常温下即可增稠自交联，,25,、,170S-1,可以达到,1000-1500mPa.s,以上；,通过调整低分子聚合物压裂液及交联剂浓度，在,120,、,170 S,-1,的条件下仍旧可以保持在,50-80mPa.s,左右，具有良好的耐温性能。,常温下的缔合增粘性能：,图,2,低分子聚合物挑挂实验,北京国海能源技术研究院低分子聚合物压裂体系的性能测定 3.1,压裂液在压裂施工时间内，要保持一定的粘度，才能有效的造缝与携砂。对于聚合物压裂液的粘度要求是：在地层温度、施工时间内、,170s-1,剪切后的粘度,50 mPas,。粘度太高，破胶困难；粘度太低，容易砂堵。达不到要求，可调整破胶剂的用量。,用,RS600,压裂液流变仪，在,80,、,120 ,，,170s-1,条件下连续测定压裂液粘度。压裂液流变曲线如下：,北京国海能源技术研究院,3.2,流变性能测定,低分子聚合物压裂体系的性能测定,图,3,低分子聚合物,80,、,120,条件下，,170s-1,压裂液流变曲线,压裂液在压裂施工时间内，要保持一定的粘度，才能有效的造缝,流变性能测定,用,RS6000,压裂液流变仪，在,130 ,，,170s-1,条件下连续测定压裂液粘度。压裂液流变曲线如下：,从流变仪曲线看，低分子聚合物压裂液在,130 ,时。粘度仍然稳定，具备携砂能力,图,4,低分子聚合物,130,条件下，,170s-1,压裂液流变曲线,流变性能测定用RS6000压裂液流变仪，在130 ，17,3.3,良好的裂缝导流能力恢复性,配制,100g,不同的胍胶压裂液和低分子聚合物压裂液检验，分别加入,20,40,目低密中强支撑剂,32g,，搅拌均匀后，将携砂液放入模具盒中，放入,60,的恒温水浴中加热,4h,，使压裂液破胶完全，在,52MPa,的压力条件下测定含有不同压裂液残渣的支撑剂的导流能力。同蒸馏水比较，计算不同压裂液携带支撑剂后的保留渗透率。,实验表明：胍胶压裂液残渣不仅形成滤饼、堵塞地层孔隙，降低地层渗透率，而且更严重降低支撑裂缝的导流能力。羟丙级胍胶压裂液携带支撑剂后的保留渗透率在,55%,63%,，低分子聚合物物压裂液携带支撑剂后的保留渗透率高达,97.4%,。,压裂液类型,二级,HPG,一级,HPG,低分子聚合物压裂液,标准盐水,渗透率（,D,）,86.5,98.6,152,156,保留渗透率（,%,）,46,52,97.4,100,北京国海能源技术研究院,表,8,不同压裂液携带支撑剂后的保留渗透率,3.3 良好的裂缝导流能力恢复性 配制100g不同,3.4,低分子聚合物压裂液的摩阻,北京国海能源技术研究院,使用低分子聚合物压裂液的井与同区块使用硼交联改性瓜尔胶水基压裂液的井相比，低分子聚合物压裂液施工摩阻较低，配置的基液粘度相比胍胶低,5-8 MPa/1000m,；排量越大降阻效果越明显，可以使用连续油管有选择性地处理不同的层段。对深井难压层降低施工压力有非常重要的意义！,表,9,两种交联压裂液的摩阻与排量的关系表,排量,(m,3,/min),管柱内径,(mm),交联瓜胶压裂液摩阻,(MPa/1000m),低分子聚合物压裂液摩阻,（,MPa/1000m,）,4,62,13.7,6.4,3.5,62,11.0,5.2,3,62,8.9,4.3,2.5,62,6.7,3.5,3.4 低分子聚合物压裂液的摩阻北京国海能源技术,3.4,不同压裂液残渣对比,羟丙基胍胶压裂液破胶后残渣含量,150,400mg/L,，羧甲基胍胶裂液破胶后残渣含量,120,230mg/L,，低分子聚合物物压裂液破胶无残渣。,羟丙级胍胶压裂液破胶后絮状物较多,!,羧甲基胍胶压裂液有部分絮状物,!,低分子聚合物物压裂液透明，无絮状物,!,北京国海能源技术研究院,图,5,不同压裂液残渣对比实验,3.4 不同压裂液残渣对比 羟丙基胍胶压裂液,3.5,压裂液对地层岩芯的伤害实验,按行业标准,SY/T 5107-2005,水基压裂液性能评价方法,，用不同压裂液对地层岩芯进行了伤害实验。,低分子聚合物压裂液对岩芯渗透率的损害率,5%,，羟丙基胍胶压裂液对岩芯渗透率在,52.2%,64.8%,。,表,10,不同压裂液对地层岩芯的伤害率,岩心,编号,取芯深度（,m,）,油组,基质渗透率（,mD,）,伤害后渗透率（,mD,）,伤害率（,%,）,压裂液类型,1,（,2/15,）,1871.1,T,0.389,0.187,52.2,羟丙级胍胶,0.343,0.336,2.04,低分子聚合物压裂液,2,（,2/25,）,2048.4,A,0.276,0.103,62.3,羟丙级胍胶,0.229,0.218,4.8,低分子聚合物压裂液,2,（,12/16,）,1715.6,T,0.318,0.146,54.1,羟丙级胍胶,0.285,0.276,3.2,低分子聚合物压裂液,3,（,1/11,）,2053.3,A,0.216,0.076,64.8,羟丙级胍胶,0.174,0.168,3.4,低分子聚合物压裂液,北京国海能源技术研究院,3.5 压裂液对地层岩芯的伤害实验 按行业标准,低分子聚合物压裂液的特征,分子量适中，溶胀性好，易于配置，具有更好的耐温抗剪切；,低分子聚合物压裂液易于破胶水化，地层伤害小，良好的导流能力有利于残液返排；,低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防腐剂；,低分子聚合物压裂液体系采用弱酸性环境交联，交联剂的,pH,值,=2,4,，冻胶的,pH,值,=5,6,。突破了常规压裂液碱性交联环境的局限性；适用于各类低渗透、碱敏储层压裂改造。,淡水配制可耐,130,温度，海水配制可耐,100 ,温度，经过进一步筛选添加剂，可以使低分子聚合物压裂液性能的到更大提高,北京国海能源技术研究院,低分子聚合物压裂液的特征分子量适中，溶胀性好，易于配置，具有,五、现场应用与统计,北京国海能源技术研究院,五、现场应用与统计北京国海能源技术研究院,现场应用和效果统计,1,、现场应用,井号,压裂井段,（米）,层厚（米）,设计参数,施工参数,破裂压力,注入方式,太,27-13,1764.00-1775.40,11.40,排量：,4.0-4.5,m,3,/min,陶粒砂,40m,3,加砂强度,3.5,排量：,3.7-4.8m,3,/min,陶粒砂,40.7m,3,加砂强度,3.5,35MPa,环空注入,太,27-14,1737.00-1749.00,1761.60-1770.20,11.4,6.2,排量：,4.0-4.5,m,3,/min,陶粒砂,30+30m,3,加砂强度,2.6/4.8,排量：,4.2/4-3.7,m,3,/min,陶粒砂,29+29m,3,加砂强度,2.5/4.6,32.5MPa,30MPa,油管注入,太,27-26,1751.4-1760.0,12.20,排量：,4.0-4.5,m,3,/min,陶粒砂,35m,3,加砂强度,2.8,排量：,4.3-4.4,m,3,/min,陶粒砂,33m,3,加砂强度,2.7,34MPa,环空注入,北京国海能源技术研究院,现场应用和效果统计1、现场应用井号压裂井段层厚（米,2,、效果统计,井号,施工井段,m,措施前,措施后,目 前,日液,m,3,/d,日油,t/d,含水,%,日液,m,3,/d,日油,t/d,含水,%,太,27-13,1764.0-1775.4,干抽,10.36,9.5,8.32,13.23,13.12,0.80,太,27-14,1737.0-1770.2,26.42,23.77,10.03,9.95,9.79,1.60,太,27-26,1751.4-1760.0,9.18,9.09,0.98,19.85,19.74,0.55,北京国海能源技术研究院,2、效果统计井号施工井段m措施后目 前日液m,相同区块不同压裂液对比效果图,相同区块不同压裂液对比效果图,Thank You !,感谢各位领导光临指导!,Thank You !感谢各位领导光临指导!,