文摘

如今,有各种各样的增稠剂为干开发有限公司₂压裂在世界范围内,但许多问题仍在原位测试。为了解决公司的问题₂压裂液操作(高摩擦阻力、低粘度、低携砂能力,狭窄的储层裂缝,等等),小说作者合成了疏水长链酯增稠剂,研究了粘度、摩擦阻力、携砂能力有限公司₂压裂液和核心公司的影响₂压裂液在不同温度、压力和注入小说的增稠剂和增稠剂的增稠机理探索在有限公司₂。基于研究结果,如温度,压力,和增稠剂注入量增加,压裂液粘度稳步增长。在170年代剪切的条件下为125分钟⁻¹40°C, 20 MPa,增稠剂水平从1%上升到2%时,压裂液粘度增加然后减少,在50 - 150 MPa·年代不同,和增粘效果明显;20°C和12 MPa的条件下,随着流速的增加,减阻效率达到78.3%,最小支撑剂沉降速度为0.09米/秒;条件下的40°C和20 MPa,减阻效率达到77.4%,支撑剂沉降速度为0.08米/秒;增加的温度、压力、注入量、内增稠剂不同的核心损坏率1.77% - -2.88%,表明基本上没有损害发生。本研究具有十分重要的意义的发展有限公司₂粘度增强剂和有限公司₂压裂操作。

1。介绍

研究有限公司₂世界上干压裂技术进行了在过去的几年中。干有限公司₂压裂技术比传统的水力压裂技术在更有利干有限公司₂是无水的残留物和流动更快;然而,在压裂实践中,液体有限公司₂携砂等问题高摩擦阻力和低效率。为了解决这个问题,我们必须添加增稠剂成有限公司₂压裂液。根据公司的现状的系统分析₂增稠剂在世界范围内,有限公司₂增稠剂可分为氟化、硅氧烷和碳氢化合物的增稠剂。黄等。1)获得聚合物polyFAST共聚苯乙烯和氟化丙烯酸酯之间,其有限公司₂增稠效果好,polyFAST聚合物的溶解度有限公司₂与提高聚合物分子量降低,当n(苯乙烯):n(氟苯乙烯)约为3:7,准备的共聚物有最好的公司₂增稠效果。但不适用于实际生产的氟化聚合物由于巨大的环境风险和高成本;施等。2)准备密度的增稠剂有限公司₂和发现,增稠剂的浓度为2%至-4%,液体的粘度有限公司₂增加了2 - 3倍。崔et al。3对液体有限公司)开发了一种surfactant-based增稠剂₂和模拟液体有限公司₂增稠流变测试过程。在液体表面活性剂形成的胶束有限公司₂液体的粘度有限公司₂增加了约86倍- 216和最大粘度为21.6 mPa·s。沈et al。4]合成聚醋酸乙烯酯端粒通过自由基聚合催化偶氮二异丁腈(AIBN),然后端粒接受与苯乙烯聚合反应生成二元共聚物,分子结构表征,红外光谱和HNMR紧随其后。styrene-vinyl酯共聚物本身有有限公司₂-philic团体和苯乙烯增厚组,因此,从理论上讲,它可以成为一种高性能低成本的增稠剂,对环境友好,导致对岩心的伤害很小。英国宇航系统公司和伊朗人5)准备silicon-containing从硅氧烷聚合物,甲烷和研究它对液体的影响有限₂粘度。研究表明,4% silicon-containing的混合物的粘度 有限公司₂为1.2 mPa·s;因此,液体的粘度有限公司₂增加了30倍,但增稠液体有限公司₂聚合物,大量的甲苯添加;因此,过度的助溶剂消耗会导致糟糕的经济,使得广泛应用是不可能的。总之,虽然品种有限公司₂增稠剂已经发展到目前为止,缓慢溶解,需要助溶剂,无关紧要的增粘作用,氟化增稠剂的环境污染,和其他重大问题仍然存在。相比之下,疏水长链酯增稠剂合成在这项研究中,在液体有限公司解散后₂展品干压裂液的基本性质,消除任何助溶剂的需要;这部小说在室温下,增稠剂的浓度1.0% - -3.0%,如果充分搅拌,可以直接分散和溶解在3分钟和粘度明显增强,粘度的变化在50 - 150 mPa·s;解散后增稠剂,得到的粘弹性流体表现出良好的动态携砂能力,支撑剂浓度高达30%,其剪切稀化行为是好的,与摩擦减阻效率超过70%,和其核心伤害范围是1.77% - -2.88%,表明它是基本无污染。

2。实验

2.1。材料

2.1.1。增稠剂样品

疏水长链酯合成增稠剂的化学物质:油溶性溶剂(石油醚和白色矿物油)有限公司₂-philic溶剂(碳酸丙烯酯),高度CO2-philic单体(allylmethyl碳酸盐),结构单体(苯乙烯和丙烯酸十八烷酯)、增粘单体(甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸酯),dissolution-assisting单体(乙烯基醚、丙酯和乙基丙烯基醚),油溶性链转移剂(十二烷基硫醇和丁基硫醇),和油溶性引发剂(偶氮二异丁腈)。旧的增稠剂样品,fluoroacrylate-styrene共聚物(代码Znj01,由吉林油田),是一个白色的单相流体产品归类为改性氟化聚合物。

2.1.2。气体样品

二氧化碳,纯度99.99%,来自武汉新星气体有限公司

2.1.3。支撑剂样品

选择一种新型低密度陶粒支撑剂,其粒子大小ф0.3 - -0.6毫米或20 - 40目,其体积密度是1.33克/厘米³。

2.1.4。实验核

每个自然长岩心实验中使用是由几个核心,连接一个骨折是人为制作的每个核心,和这些核心的基本物理参数如表所示1。

2.2。实验设备

HAAKE RS6000流变仪、摩擦阻力测试仪器有限公司₂压裂液、视觉高温和高压PVT测试系统,滤失损坏测试设备有限公司₂压裂液、视觉可溶性和可分散性测试仪器有限公司₂,pco。dimax cs1大功率显微镜。

2.3。方法

2.3.1。疏水长链酯增稠剂的合成

的疏水长链酯增稠剂制备油溶性溶剂(10% - -15%)和有限公司₂-philic溶剂(45% - -65%)作为反应溶剂,高有限公司₂-philic单体(1% - -3%)、结构单体(3% - -5%),增粘单体(15% - -20%),dissolution-assisting单体(5% - -10%)为共聚单体,油溶性链转移剂(0.5% - -1%),和油溶性引发剂(0.5% - -1%),其中所有内容都是在质量的基础上。反应完成后,生成的共聚物是直接溶解在有限公司₂-philic溶剂和油溶性溶剂无分离,去除、和其他后处理过程,使其制备方便。制备过程详细如下:(1)添加溶剂:当反应堆温度保持在35°C, 18 g的石油醚,18 g的白色矿物油,和194.1克碳酸丙烯酯添加先后进入反应堆;(2)添加共聚单体:搅拌在反应堆时,3 g allylmethyl碳酸盐,苯乙烯的6克,6 g strearyl丙烯酸酯,12 g的甲基丙烯酸甲酯,24 g的甲基丙烯酸酯,丙乙烯基醚9克,和6 g(乙基丙烯醚添加反过来这样单体完全溶解;(3)添加引发剂和链转移剂:1.5 g的偶氮二异丁腈是添加到启动聚合反应2 h,然后,十二烷基硫醇的1.2 g和1.2 g丁基硫醇的补充说,反应堆被关闭和加热到100°C,紧随其后的是8 h等温反应,反应堆的内部压力控制在整个过程中是0.4 MPa。反应完成后,冷却水循环反应器夹克来降低温度30°C,导致反应堆白乳胶;乳液是注入一个塑料水桶得到疏水长链酯增稠剂,这是网站应用程序的新型增稠剂实验部分中提到5.2。

2.3.2。粘度测试

流变学测试方法,有限公司₂建立了压裂液用HAAKE RS6000流变仪:粘度液体/超临界CO₂压裂液在变量浓度测定剪切后170年代⁻¹125分钟,粘度增强剂的增粘效果评估,和流变行为和粘度变化模式的有限公司₂压裂液在不同的影响因素进行了分析。流体流变特性的变化在不同条件下可以检测到使用高温封闭系统,和液体温度/剪切强度测试和压力测试可以执行与粘度关系(6,7]。具体来说,液体有限公司₂坦克完全充满加压液体(超临界)有限公司₂层使用。厚样本在预设测试集中放到一个混合罐,然后关闭。此后,液体(超临界)有限公司₂引入混合槽到预设的体积。搅拌器是打开的增稠剂完全溶解。引入好的化解干燥压裂液流变仪和剪切的量筒预设温度,压力和剪切速率,直到被稳定之前保存的数据。

2.3.3。摩擦阻力测试

在一个公司₂压裂液摩擦阻力试验装置,微分压力液体/超临界CO₂压裂液在管道受增稠剂添加由高压长管流压差测试,高压长管是10米长,直径10毫米。和减阻效率计算使用 (是减阻效率,整洁的液体压差的公司吗₂当经过长管,压差的公司吗₂压裂液用这部小说经过长管时增稠剂)。在这个实验中,在20°C / 12 MPa和40°C / 20 MPa,美联储流体的减阻效率增稠剂在不同浓度变量流率测定(8]。

2.3.4。携砂能力测试

协助下一个高温高压的视觉PVT实验系统,实验研究了沉降模式支撑剂的液体和超临界CO₂支撑剂的压裂液,确定沉降速度液体和超临界CO₂压裂液与增稠剂浓度和支撑剂浓度以及它们的变化模式,并分析了沉降速度的支撑剂有限公司₂压裂液。在支撑剂沉降试验装置,实验根据程序进行了详细如下:(1)填充体积比成一个高压釜的增稠剂,把陶粒的视觉高压蒸汽(2)周围热水浴的高压釜,所需的测试温度(3)开公司₂气缸和填补公司₂在高压蒸汽通过一个空气压缩机,使反应器内的压力达到所需的压力(4)设置搅拌器转速为1000 rpm,增稠剂可以完全溶解在有限公司₂(5)手动旋转球释放者的高压釜,高压釜内的陶粒瀑布和记录陶粒沉降时间(6)陶粒计算沉降速度

2.3.5。核心破坏测试

长岩心滤失损失评估测试进行有限公司₂压裂液滤失的破坏试验装置,滤失量 ,滤失系数 ,和滤失速度被用来探索液体/超临界CO的滤失的行为吗₂压裂液;用渗透率值之前和之后的伤害实验核心为核心损坏率计算公式 (predamage和postdamage渗透率值和分别为mD),可以获得核心损坏率(9];因此,公司的核心损坏的程度₂压裂液评价了压裂液性能评价方法根据SY / T 5107 - 1995石油和天然气行业国家标准的中华人民共和国(见设备操作的流程图如图1)。

2.3.6。在增稠机理探究的测试

视觉二氧化碳溶解分散试验装置和pco。dimax cs1大功率显微镜是用来观察溶解和分散状态的粘性增强剂在液体/超临界CO₂液体,有限公司₂压裂液增稠机理讨论了根据solvent-solute分子溶解理论(10]。

3所示。结果与讨论

3.1。粘度测试的结果

增稠剂浓度和有限公司₂粘度曲线和压裂液粘度与剪切增稠剂的浓度时间曲线在变量的流体通过HAAKE RS6000流变仪。

如图2、有限公司₂流体在20°C / 8 MPa是液态,在40°C / 15 MPa和45°C / 7.5 MPa,有限公司₂流体处于超临界状态,随着增稠剂的注入浓度的增加,液体的粘度有限公司₂和超临界有限公司₂压裂液倾向于增加;特别是,增稠剂注入浓度大于1.2%时,液体的粘度有限公司₂压裂液总是比超临界CO₂压裂液。如数据所示3- - - - - -5在40°C / 20 MPa,增稠剂的浓度为1.0%时,粘度的有限公司₂压裂液倾向于增加然后减少随时间和保持在30 mPa·s 30分钟直到实验结束;同样地,当增稠剂浓度增加到1.5%,粘度随时间保持在60 mPa·年代左右;增稠剂浓度增加到2%时,最大压裂液粘度为140 mPa·年代,在实验的后期,但总体上所示的粘度下降趋势粘度大于100 mPa·s。在170年代后剪切⁻¹125分钟,增稠剂保持高度稳定和有良好的增粘效果,表明强烈的温度/剪切阻力。给定一个恒定的温度,粘度的有限公司₂压裂液压力的增加而增加,这表明压力变化确实对粘度的公司产生巨大的影响₂压裂液和压力增加会导致更多的暴力增稠剂分子之间的动量交换和有限公司₂分子和更高密度的有限公司₂液,浓缩机溶质越来越溶于有限公司₂,进一步增加粘度压裂液系统。因此,增加增稠剂浓度和试验压力有重要影响的增加粘度的液体或超临界CO₂(11]。

3.2。摩擦阻力测试的结果

在摩擦阻力测试仪器有限公司₂压裂液,高压长管流压差试验进行确定微分压力有限公司₂压裂液在管道受增稠剂加法和减阻效率计算公式是用来获得减阻效率;然后,减阻效率与流量曲线在20°C / 12 MPa和40°C / 20 MPa是通过数据分析。

我们可以看到数据6和7的流量和浓度的增加注入增稠剂,减阻效率显著增加。给定一个恒定的温度,摩擦阻力系数和越来越大的压力逐渐增加,因为更高的压力会导致小分子间距离和更强大的摩擦力。当温度、压力和管径不变,在管道流体的流速越快,湍流度越大,摩擦损失和减阻效果更加显著的更高的雷诺数。温度和压力不同,减阻增稠剂的效率在59.1% - -78.3%不等。当增稠剂浓度为2%,流量高于2.0 m / s,减阻效率达到78.3%。

3.3。携砂能力测试的结果

单粒子支撑剂沉降时间和沉降速度和支撑剂在支撑剂在液体/超临界CO浓度的5%₂压裂液是由支撑剂沉降试验装置,如表所示2和3。

推断在表2和3、超临界有限公司₂通常优于液体有限公司吗₂在携砂能力:在单粒子支撑剂的情况下,液体的最低沉降速度有限公司₂0.09 m / s,而超临界CO的最低结算速度吗₂0.08米/秒;在5%的情况下支撑剂浓度,液体的最低沉降速度有限公司₂0.08 m / s,而超临界CO的最低结算速度吗₂是0.07 m / s,因为疏水长链酯增稠剂溶解在公司吗₂有着明显的粘弹性,从而具有良好的携砂能力。给定一个常数注入的增稠剂,在温度和压力的增长使压裂液粘度较高的支撑剂沉降速度变得更慢。与单粒子沉降相比,支撑剂沉降速度5%支撑剂浓度低于自由单粒子沉降速度由于分子间干扰和单粒子沉降会导致周围的液体向上流动,阻碍周围的流体从沉没;因此更大的阻力将出席一个支撑剂浓度5%,支撑剂浓度的增加,事实上,相当于增加支撑剂浮力和阻力,表现为缓慢沉降速度(12]。

3.4。核心的损害评估

长岩心滤失损伤进行测试有限公司₂压裂液滤失、损害试验装置的温度55°C和14 MPa的压力。公司的核心滤失性能₂压裂液如表所示4压裂液损害评价的参数如表所示5,核心损害公司的性能₂压裂液是表所示6。

如表所示4的条件下,45°C / 10 MPa,超临界CO的滤失速度₂流体的核心是0.037米·分钟⁻¹,而超临界CO的滤失速度₂压裂液含有1.5%粘度增强剂注入核心是0.012米·分钟长⁻¹,相比之下,滤失系数的有限公司₂压裂液粘度增强剂的注入是明显低于纯CO₂流体,这表明这个粘度增强剂降低超临界的漏泄房地产有限公司₂流体在某种程度上。作为公司₂液体残留物是免费的,不会形成滤饼的前端核心长岩心滤失试验,表明更大的滤失系数和滤失速度更快;增稠剂成立后,有限公司₂压裂液将逐渐形成絮状滤饼的前端岩石核心,导致低滤失系数,表明有限公司₂流体与增稠剂有明显的降低滤失进入骨折后的效果,从而确保断裂形成的压裂液效率。和表6,核心损坏率计算用的滤失系数的计算公式 ,它可以发现有限公司₂增稠剂核心损坏率较低的范围在1.81% - -2.88%,相比与核心压裂液损害标准表5,其损伤岩石核心是几乎可以忽略不计;此外,公司₂略溶于水,容易溶于就地油;因此,稠化有限公司₂压裂液系统兼容的形成。

4所示。讨论疏水长链酯增稠剂的增稠机理有限公司₂压裂液

粘度增强剂的溶解和分散在液体/超临界CO₂液体被视觉检查pco溶解和分散试验装置。dimax cs1大功率显微镜。样品色散测试的结果如表所示7,增稠剂的溶解状态在有限公司₂看到图8。

分子间粘度增强溶质之间的相互作用和有限公司₂溶剂包括(1)solvent-solute分子间相互作用:solute-to-solvent总量将形成由于溶质和溶剂分子之间的强相互作用和(2)solvent-solvent分子间相互作用:在高度可压缩稀释超临界流体,除了solvent-solute骨料,solvent-solvent总量。溶解和分散的疏水长链酯增稠剂有限公司₂使用pco检查。dimax cs1高频微型相机,色散测试的结果相同数量的增稠剂在不同温度和注射压力如表所示7和解散的细节图8。如图8,疏水长链酯增稠剂溶于有限公司₂;增稠剂的浓度为2%时,它可以直接分散和溶解在有限公司₂在不到2分钟,所以它很容易分散,溶于液体有限公司₂和超临界有限公司₂。合成的成分,碳酸丙烯酯是一个有限公司₂-philic溶剂、白矿油和石油醚脂溶性溶剂,allylmethyl碳酸盐是一个强大的公司₂-philic单体,乙基丙烯基醚和丙乙烯基醚助溶剂单体,甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯增粘单体。当增稠剂溶解在有限公司₂,它可以迅速分散和溶解的影响有限₂-philic溶剂和油溶性溶剂,随着共聚物组件直接溶解在有限公司₂-philic和油溶性溶剂,使聚合物分子链prestretched,在解散,分子链上的增粘团体解散提高粘度,同时多个协会影响他们之间通过氢键和分子内和分子间的结构组织和分散力以及路易斯酸碱反应导致结构粘度;因此,增粘效果大大增加(13- - - - - -18]。

5。网站应用程序

5.1。基础地质实验

香港87 - x是位于块M油田j .这一块的南部Rangzijing结构沉降区中部松辽盆地南部,邻近的Gudian反向断层阜新市隆起区东部和SW-dipping斜坡区新利结构在北方,和斜坡区受到区域压扭应力和形成NNW-trending与大量的断层相关褶皱区轴向平行褶皱带。油藏属于断层岩石类型油藏westward-dipping坡的设置。床上感兴趣的是3300米深,储层温度为104°C,地层压力的梯度是0.9 MPa / 100米,水库的计算泊松比是0.20 - -0.22,水库的杨氏模(2.74 - ,和关闭压力为35.4 MPa。就地油的密度为0.826吨/米³粘度5.60 mPa·年代,最初的饱和压力为5.1 mPa,体积系数1.076,原始气油比27米的解决方案³/ m³。和孔隙度值的薪酬床一般6.0% - -12.0%,平均为8.7%;支付的渗透率值床通常0.06 - -2.0 mD,场均0.15。一般而言,水库的特点是低孔隙度和渗透率超低。储层岩性主要是灰褐色的粉砂岩和细砂岩,主要包括岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。粒子大小的岩石通常0.03 - -0.25毫米,和粘土矿物含量是14.2%。

5.2。现场操作流程

香港87 - x的压裂施工块与旧增稠剂M油田J Znj01没有得到理想的效果。后,公司₂干燥的小说进行了增稠剂的压裂操作的,835米的地方³液体的有限公司₂消耗,陶粒大小被选为20 - 40毫米的支撑剂,注入率5.2 - -8.2立方米/分钟,支撑剂装入9米吗³、支撑剂浓度为4%,操作压力21-37 MPa, pump-shutoff压力为20.8 MPa。在操作之前,管道与公司流传₂测试压力,确保所有的公司₂液体积聚有关的线是免费的;液体的比例有限公司₂增稠剂是保持在100:1;前置液量和支撑剂运输计划调整基于压裂前测试的结果;该网站应该支持连续支撑剂加载和连续液体供应。图9显示了干燥的压裂施工曲线,香港87 - x。

5.3。运行效果分析

基于数据之间的比较10和11小说中增稠剂的情况下,支撑剂加载阶段,泵送率为5.2 m³/分钟,而支撑剂浓度分别为3%,4.5%,5.8%,和8%,分别进入储层后,稳定压力和优越的携砂能力被发现;在旧的增稠剂Znj01,泵送率是5米³/分钟和支撑剂浓度为2.5%在支撑剂加载阶段,进入地层后,压力上升,最终导致砂堵。鉴于等效泵送率,与旧的增稠剂相比,新型增稠剂在支撑剂装载更稳定的携砂能力。由于网站的应用程序,旧的增稠剂使用时,每天的石油产量的3.86 t;在小说后增稠剂使用,最大程度上的每日石油产量达到7.4吨,3.54吨的增量。

6。结论

(1)小说疏水长链酯增稠剂在本研究中是一个线性嵌段共聚物合成的形式提供的白色乳液,分子量在500000 - 800000不等。性能测试的基础上,它的密度是1.05克/厘米³和它的pH值为7.5;增稠剂为2.0 wt %可以溶解在液体有限公司₂在3分钟形成压裂液粘度为80 mPa·s,及其减阻效率为78.3%(2)增粘效果,摩擦阻力,携砂能力,核心伤害小说的增稠剂有限公司₂压裂液实验确定,这部小说增稠剂的增稠机理有限公司₂进行了讨论。因此,与注入的增稠剂的增加,粘度的有限公司₂压裂液逐渐增加,当注入增稠剂的浓度大于2%,增粘效应在液体有限公司₂压裂液优于超临界CO₂压裂液;减阻效果显著的增稠剂浓度为2.0%时,压裂液的流量超过2.0 m / s。增稠剂,如果溶解在有限公司₂,可以形成multiorder结构和成为明显的粘弹性,导致更高的粘度;因此,它具有良好的携砂能力。小说后增稠剂添加到公司₂压裂液,最大核心损坏率为2.88%,可以忽略不计(3)在公司₂干87 - x油田压裂井的香港J使用新颖的增稠剂,压裂效果显著,石油产量的大幅提升;鉴于等效泵送率,与旧的增稠剂相比,这部小说增稠剂有更稳定的支撑剂装载期间携砂能力,表明粘度增强的新型增稠剂具有更好的效果和支撑剂携带;此外,公司₂干压裂技术有限公司具有十分重要的意义₂隔离和减少温室气体排放;它增加了石油产量和保护环境,导致一个双赢的局面符合中国国家战略“碳和碳中和峰值”

数据可用性

复制这些结果所需的原始数据也不能在这个时候作为数据共享一个正在进行的研究的一部分。

的利益冲突

作者声明没有竞争的经济利益。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(批准号51604036,项目名称:研究流变行为和超临界二氧化碳泡沫压裂液的摩擦阻力行为)和国家科技重大项目13个^th五年计划(批准号2016 zx05060001 - 032,项目名称:合成和性能评估的超临界二氧化碳压裂液增稠剂)。