多羟基醇低伤害压裂液体系研究

论文摘要

水力压裂是油气田增产、注水井增注的一项重要措施。随着油气田开发进程的深入,目前压裂对象已由主力油气层转向外围超低渗透型油气层,水基胍胶压裂液对油气层的伤害性问题显得越来越突出。为了减小压裂液对油气储层的伤害,本文提出一种低分子多羟基醇作为水基压裂液体系的稠化剂,开发出适合于超低渗透型油气田储层改造的低伤害、低成本的新型水基压裂液体系。首先在认识有机硼交联剂的基础上,实验以硼酸为主剂,三种不同的多羟基醇作配体,甲苯作溶剂和带水剂合成了三种不同的有机硼。以合成反应的出水量计算产品的收率,讨论了原料配比和溶剂加量对合成产物收率的影响,优化了合成反应条件。并以压裂液的延迟交联时间和耐温抗剪切性能为指标,考察了合成的三种有机硼水溶液作为交联剂的应用性能,筛选出耐温抗剪切性能优良的有机硼OB-Ⅰ水溶液作为多羟基醇压裂液体系交联剂主剂。为了调节有机硼交联剂OB-Ⅰ的延迟交联时间,向该交联剂中添加一种延迟调节剂和醇类助溶剂进行复配,制得多羟基醇压裂液体系所用交联剂FOB。以一种低分子多羟基醇为稠化剂,有机硼FOB为交联剂,添加pH调节剂,通过单因素实验确定了适合于60℃和70℃地层温度的压裂液配方。并以此配方为基础,研究了多羟基醇和胍胶复配作为压裂液的稠化剂,确定了复配比例和复配压裂液的基本配方。通过破胶实验,选择了一种释酸剂HD作为多羟基醇压裂液的破胶剂,60℃温度下破胶剂加量为0.5%时,压裂液冻胶在1h可以彻底破胶化水,粘度达到2.70mPa·s。参照水基压裂液性能评价方法SY／T 5107-2005和压裂液通用技术条件SY／T6376-1998对多羟基醇压裂液和复配压裂液体系进行了综合性能评价,并与常规胍胶压裂液性能进行对比。实验结果表明：多羟基醇压裂液体系具有较好的流变性和剪切稳定性,滤失量小,悬砂能力强于常规胍胶压裂液,破胶液残渣少,对岩心基质渗透率损害率小,适合于低渗透油气田储层压裂改造。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 压裂液的作用及性能要求
• 1.1.1 压裂液作用
• 1.1.2 压裂液性能要求
• 1.2 压裂液分类及发展现状
• 1.2.1 水基压裂液
• 1.2.2 油基压裂液
• 1.2.3 泡沫压裂液
• 1.2.4 乳化压裂液
• 1.2.5 醇基压裂液
• 1.2.6 清洁压裂液
• 1.3 水基压裂液添加剂应用现状
• 1.3.1 稠化剂
• 1.3.2 交联剂
• 1.3.3 破胶剂
• 1.4 目前在用压裂液存在的问题与解决方法
• 1.5 多羟基醇低伤害压裂液研究的目的、意义
• 第二章 有机硼交联剂合成与选择
• 2.1 有机硼的背景及意义
• 2.1.1 有机硼表面活性剂
• 2.1.2 有机硼交联剂
• 2.2 有机硼交联多羟基醇机理
• 2.3 实验药品及仪器
• 2.4 有机硼交联剂OB合成
• 2.4.1 合成路线
• 2.4.2 合成方法
• 2.4.3 反应影响因素分析
• 2.5 有机硼交联剂OB应用性能评价
• 2.5.1 有机硼交联剂OB延迟交联时间
• 2.5.2 有机硼交联剂OB耐温性能
• 2.6 有机硼交联剂OB-Ⅰ复配
• 2.7 本章小结
• 第三章 多羟基醇压裂液体系配方研究
• 3.1 关于稠化剂
• 3.2 稠化剂加量的确定
• 3.2.1 多羟基醇浓度对基液粘度的影响
• 3.2.2 多羟基醇浓度对压裂液冻胶粘度的影响
• 3.3 60℃多羟基醇压裂液配方确定
• 3.3.1 交联剂加量的确定
• 3.3.2 pH调节剂加量的确定
• 3.4 70℃多羟基醇压裂液配方确定
• 3.5 60℃复配压裂液体系配方研究
• 3.5.1 稠化剂加量和pH调节剂加量的确定
• 3.5.2 交联剂加量的确定
• 3.6 70℃复配压裂液体系配方研究
• 3.7 小结
• 第四章 多羟基醇压裂液体系破胶研究
• 4.1 过硫酸盐破胶剂
• 4.2 有机酸类破胶剂
• 4.3 胶囊破胶剂
• 4.4 释酸型破胶剂
• 4.4.1 破胶剂HD实验结果
• 4.4.2 破胶剂ED实验结果
• 4.5 小结
• 第五章 多羟基醇压裂液综合性能评价
• 5.1 实验仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 样品制备
• 5.2.2 流变性测定
• 5.2.3 剪切稳定性测定
• 5.2.4 高温高压静态滤失性测定
• 5.2.5 悬砂性能测定
• 5.2.6 破胶液表面张力的测定
• 5.2.7 残渣含量测定
• 5.2.8 压裂液滤液对岩心基质渗透率损害率测定
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 流变性能测定结果
• 5.3.2 剪切稳定性能测定结果
• 5.3.3 高温高压静态滤失性能测定结果
• 5.3.4 悬砂性能测定结果
• 5.3.5 破胶液表面张力测定结果
• 5.3.6 残渣含量测定结果
• 5.3.7 岩心伤害评价结果
• 5.4 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要