可降解绳结暂堵剂性能评价及应用.pdf
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1、Performance evaluation and application of biodegradableknot temporary plugging agentLIU Wei1,JIA Zhenfu2,CHEN Heng3(1.Petroleum Engineering Technology Research Institute,SINOPEC North China Oil andGas Company,Zhengzhou Henan 450006,China;2.School of Chemistry and ChemicalEngineering,Chongqing Univer
2、sity of Science&Technology,Chongqing 401331,China;3.Sichuan Shenhe NewMaterial Technology Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 610599,China)Abstract Aiming at the problems of large consumption and bad plugging effect when nor原mal temporary plugging agent(TPA)used in irregular shaped perforations environment,the
3、knot TPA has been prepared using polylactic acid and degradable resin.The knot TPAscomprehensive performance was evaluated by laboratory test and a treatment technic of theknot TPA has formed.The lab performance evaluation show that the knot TPA has good sol原ubility and pressure-bearing ability.The
4、knot TPA could dissolve completely with 26 hoursin clear water and polymer slickwater at 90 益 and its bearing strength could reach 50 MPawhen its diameter is larger than 18 mm.The knot TPA has been used in the close cutting-可降解绳结暂堵剂性能评价及应用刘威1,贾振福2,陈恒3(1.中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院,河南郑州450006;2.重庆科技学院化学化工学院
5、,重庆401331;3.四川申和新材料科技有限公司,四川成都610599)摘要 针对常规暂堵剂封堵不规则形状射孔孔眼用量大、封堵效果差的问题,以聚乳酸材料、可降解树脂为原料制备了绳结暂堵剂,对其综合性能进行了室内实验评价,并研究形成了绳结暂堵剂施工工艺。室内性能评价结果表明:绳结暂堵剂具有较好的溶解性能和承压性能,模拟地层温度 90 益下,在清水及聚合物滑溜水中 26 h 内完全溶解。绳结暂堵剂直径为 18 mm 以上时,承压强度达到 50 MPa。该绳结暂堵剂在 5 口井 12 段的密切割多簇压裂中进行了施工,施工成功率 100%,暂堵效果稳定,平均升压 4.9 MPa。研究结果表明,绳结暂
6、堵剂能达到大幅度提高孔眼暂堵效果、促进施工井段内射孔簇均衡起裂的目的,具有良好的推广应用前景。关键词 绳结;孔眼;暂堵压裂;水平井;致密气中图分类号 TE357.12文献标识码 A文章编号 1673-5285(2023)09-0039-06DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.20圆3.09.008*收稿日期:圆园23原06-25基金项目:中石化先导项目“鄂北致密砂岩气藏密切割体积压裂技术”资助(GCXD-2021-01)作者简介:刘威(1986),工程师,硕士,主要从事致密油气藏储层改造、完井测试研究工作。E-mail:L通信作者:陈恒(1987),工程师。E-mail:
7、石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 9 期2023 年 9 月Vol.42 No.9Sept.2023水平井密切割多簇孔眼暂堵压裂过程中,通常采用颗粒暂堵剂、纤维、暂堵球等封堵材料复合封堵簇间孔眼来实现射孔簇均匀开启,提高各簇裂缝进液效率和作业效率1-4。颗粒暂堵剂或纤维等材料复配孔眼暂堵工艺简单,是目前应用最为广泛的一种暂堵方法,但暂堵材料在射孔孔眼只是简单的物理随机堆积,无法确定暂堵厚度和暂堵位置,在重新开泵压裂过程中会冲刷暂堵材料,破坏暂堵层,造成暂堵失效5-7。采用暂堵球封堵孔眼时,随着压裂支撑剂对圆形孔眼冲蚀,导致孔眼不规则
8、,暂堵球无法完全封堵形状与尺寸不规则的炮眼,同时暂堵球受排量、液体黏度影响较大,在井筒压力降低后易脱落,影响暂堵效果。此外,通过暂堵颗粒和暂堵球来进行复合暂堵使用,用量大,成本高,但暂堵效果仍然有限8-10。目前国内对绳结暂堵剂室内和现场应用研究相对较少11-15。为此,采用高强度柔性可降解聚乳酸材料制备了一种绳结暂堵剂,并对其进行了性能评价。结果表明,其降解性能和承压性能满足压裂施工要求,5 口井现场试验应用效果良好。1绳结暂堵剂制备工艺及孔眼封堵原理1.1绳结暂堵剂制备工艺绳结暂堵剂是由绳结和尾翼两部分组成,中间主体绳结为单结、八字结或中国结,尾翼为两条呈对称结构,尾翼细丝全部散开呈流苏状
9、。绳结暂堵剂选用聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸高强度可降解材料,具有较好的溶解能力和较高的承压能力。通过调整绳结暂堵剂合成材料的类型,控制其在指定储层温度下的初始降解时间和完全降解时间11-12,14。制备方法为:(1)以聚乳酸材料、可降解树脂为原料,按照一定比例混合干燥后经过熔融纺丝,冷却后进行上油、牵伸、卷绕处理,得到 600 D 的纤维细丝;(圆)纤维细丝通过纺织机加捻并丝形成 1 500 D 纤维复合线,利用编织机对生产的纤维复合线进行 8 股编织,制作出 0.8 mm 的纤维细线;(猿)将纤维细线按照 8 股、16 股编织成为纤维绳;根据不同尺寸绳结大小,选择单股或多股纤维绳混合编织成为
10、字结状的绳结式结构,并将绳结两端尾翼打散,烘干即可制成绳结暂堵剂。1.2绳结暂堵剂孔眼封堵原理(1)导流入孔。绳结暂堵剂的两侧尾翼细丝作为导流端,遇液体后形成水化层易分散展开,提高暂堵剂在液体中的悬浮性,有利于产生较高的拖拽力,从而促使一侧尾翼细丝极易进入射孔孔眼。(2)弹性变形,自适应封堵孔眼。随着尾翼进入孔眼,绳结主体在井底压差的作用下可发生压缩变形,座封于孔眼处,对于不同程度冲蚀的射孔孔眼均具有较强的自适应性。未进入孔眼的尾翼通过“孔眼流量再补充效应”对冲蚀射孔孔眼形成二次封堵,进一步提升绳结暂堵剂封堵效果。(3)提高封堵承压能力。绳结暂堵剂本身字结状结构促使纤维绳有更多的交叉和更多的“
11、扭转波动”,在井底压差下,纤维绳通过“摩擦自锁”促使绳结暂堵剂结构稳定性更强,提高了封堵承压能力16。2绳结暂堵剂性能评价绳结暂堵剂的降解、承压性能是否满足孔眼封堵的需要是绳结暂堵剂最为关键的性能指标。因此,主要从以下两方面进行绳结暂堵剂性能评价:(1)降解性能,合理的降解性能是现场施工成功的关键需求,又是后期解除孔眼堵塞的关键因素。(2)承压性能,较大的承压强度可以大幅度提高封堵成功率。2.1基础性能优选聚乳酸材料制备绳结暂堵剂,该材料具有吸水膨胀可变形和高强度特点,满足降解、承压要求,其基础性能见表 1。2.2绳结暂堵剂降解性能将 18 mm 绳结暂堵剂样品浸泡于清水、聚合物滑multi
12、cluster fracturing treatments of 5 wells/12 stages and a 100%success rate of treatmenthas been reached.The temporary plugging effect is stable and the average pressure increaseis 4.9 MPa.The results show that the knot TPA could greatly improve the effect of temporaryperforation plugging and promote
13、the balanced initiation of perforation clusters in the treat原ment section,thus the knot TPA has a good prospect of application and popularization.Keywords knot;perforation;temporary plugging fracturing;horizontal well;tight gas石油化工应用2023 年第 42 卷40初始4 h8 h16 h23 h图 源90 益条件下绳结暂堵剂聚合物滑溜水降解状态溜水中进行降解实验(图
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