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NHC环保型清洁压裂液性能评价及现场应用.pdf
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1、为解决常规压裂返液不易回收利用的问题,制备了一种NHC压裂液。NHC压裂液稠化剂为一种低分子多糖表面活性剂,具有多糖自交联及表面活性剂卷曲、缠绕的双重作用。当稠化剂BHC-2用量为0.4%0.8%时,NHC压裂液耐温抗剪切能力在7 0 9 0,在其返排液中加入0.3%0.7%BHC-2后,可再次形成压裂液。现场试验表明:在清水中加入0.4%BHC-2所形成的压裂液在施工过程中压力较平稳,在返排液中加入0.3%BHC-2时即可形成交联液,实现携砂压裂。NHC压裂液配液及回收工艺较简捷,在长庆华池油田某井压裂施工7 段,回收返排液1435 m,返排液回收利率为9 5.6 7%,较好的利用了返排中的
2、有效成分,减少了水资源的浪费,具有良好的环保效应。后期数据分析表明:使用NHC压裂液改造后储层产油量比胍胶压裂液提高7.5 5%以上,表明该压裂液对储层伤害较小,有利于维持储层的原始动态平衡。关键词清洁压裂液;可回收;自交联;环保DOl:10.3969/j.issn.1005-3158.2023.04.008Performance Evaluation and Field Application of NHC Environment-friendly Clean Fracturing FluidChen Yalian-2ABSTRACT In order to solve the proble
3、m that conventional fracturing fluid is not easy to be recycled,an NHC fracturing fluid was prepared.NHC fracturing fluid thickener was a kind of low molecularpolysaccharide surface active agent,which had the dual function of the polysaccharide self-crosslinking andsurfactant curling and winding.Whe
4、n the dosage of thickener agent BHC-2 was 0.4%-0.8%,thetemperature and shear resistance of NHC fracturing fluid was 70-90C.And the fracturing fluid could beobtained again by adding 0.3%to 0.7%BHC-2 in flowback fluid.Field tests showed that the pressure offracturing fluid formed by adding 0.4%BHC-2 i
5、n clean water was stable during the construction.Thecrosslinked liquid formed again by adding 0.3%BHC-2 in flowback fluid could realize sand carryingfracturing.NHC fracturing fluid mix and recovery process was simple.In the fracturing section 7 of a well inChangqing Huachi oilfield,1 435 m of the fl
6、owback fluid was recovered,and the recovery rate of theflowback fluid was 95.67%.The effective components in the flowback were well utilized,and the waste ofwater resources was reduced,which had good environmental protection effect.The later data analysis showedthat the oil production of the reservo
7、ir increased by more than 7.55%after using NHC fracturing fluidcompared with that of guanidine gum fracturing fluid,which indicated that the fracturing fluid had lessdamage to the reservoir and it was beneficial to maintain the original dynamic balance of the reservoir.KEYWORDS clean fracturing flui
8、d;recyclable;self-crosslinking;environmental protection文章编号:10 0 5-315 8(2 0 2 3)0 4-0 0 35-0 5Liu Yongfengl.2Zuo TingLiu GuoliangCao XinLiao Lejun(1.Xianyang Chuanqing Xinyuan Engineering Technology Co.,Ltd.;2.CCDC Chuanqing Dowmhole Technology Company)基金项目:国家科技重大专项课题大型油气田及煤层气开发(2 0 16 ZX05023003)。
9、通讯作者:陈亚联,2 0 10 年毕业于西安石油大学化学工程与工艺专业,现在咸阳川庆鑫源工程技术有限公司从事压裂液及其添加剂的研发、制备、推广等工作。通信地址:陕西省西咸新区秦汉新城兰池三路16 5 9 2 号,7 10 0 42。E-mail:c h e n y l 2 0 8 12 6.c o m。360引言目前压裂液体系仍以植物胶压裂液为主,植物胶压裂液破胶后均会产生大量的残渣,这些残渣在压裂前期形成滤饼会对地层渗透率产生影响,在后期返排时沉积于支撑剂中,使裂缝的导流能力降低,严重影响压裂改造效果1-2 。目前国内多家科研机构正致力于压裂返排液现场处理及回收利用技术研究。庄照锋等3-5
10、开发了CJ2-3型可回收低分子量胍尔胶压裂液,并进行了现场试验,但回收液配制压裂液时耐温能力差,质量控制点多,易腐败。SatyaGuptaD.V.提出了聚合物与表面活性剂在模拟产出的盐水中形成的配合物模型,为环保型清洁压裂液开发提供了新方向。清洁压裂液在近年也有了一定的发展,其中效果较好的为VES压裂液,耐温能力约在7 0 8 0,但压裂液成本较高,经济性有待于进一步提高6-7 。本文制备了一种以BHC-2为稠化剂的多糖表面活性剂压裂液,返排液回收利用效果较好。BHC-2稠化剂分子量较小,因此破胶后残渣较小,对地层渗透率及支撑剂裂缝导流能力影响较小。BHC-2水溶性好、溶胀快,无需交联剂、破胶
11、剂和其他化学添加剂,配制工艺简单。1实验1.1实验仪器及试剂PVS-100 流变仪(BROOKFIELD ENGINEERINGLABORTORRIES,INC);六速旋转黏度计(CHAN-DLERENGINEERING);乌氏黏度计(上海庆拓仪器设备有限公司);K100MC2型表界面张力仪(德国Kruss公司)。BHC-2稠化剂:咸阳川庆鑫源工程技术有限公司生产,生物多糖表面活性剂;实验用水:华池油田配液用水,水型CaCl2,p H 值为6.5 7.5,TDS为4360mg/L。1.2实验依据及方法实验方法参考SY/T51072016水基压裂液性能评价方法。2丝结果与讨论2.1 NHC清洁压
12、裂液交联机理探讨BHC-2稠化剂具有多糖及表面活性剂双重特征,因此其交联作用由多糖分子的自交联及表面活性剂胶束蠕变组成8 。多糖水溶液黏度并非随其浓度增加呈线性关系增加,其在水中要经过溶解、溶胀两油气田环境保护技术研究与应用个过程,当多糖浓度进一步增加时,在无外加交联剂时可产生自交联作用,黏度剧增9 。其主要过程及微观分析如图1、图2 所示。C9溶解图1NHC压裂液多糖分子自交联示意(a)溶胀(b)自交联图2 微观结构从图2 扫描电镜分析可知,溶胀时BHC-2稠化剂结合成丝片状,随着稠化剂浓度增加时可形成致密网状结构,表明稠化剂分子发生了自交联的作用。随着浓度增加时,表面活性剂单分子会聚集形成
13、胶团,而后形成棒状或虫状胶束。当浓度进一步增加并大于其CMC值时,胶束便会发生缠绕、交织作用,形成网状结构,从而产生了黏弹性作用10 。其机理如图3所示。9单分子胶团图3NHC清洁压裂液表面活性剂分子交联示意从图1、图3可知,该清洁压裂液产生多糖自交联作用,同时随着稠化剂浓度的增加产生了胶束的缠绕与交织作用,使所形成的压裂液具有较佳的弹性,提高了压裂液的抗剪切能力12.2 NHC清洁压裂液性能1)清水配制压裂液耐温性能评价向实验用水中加入0.4%0.8%BHC-2,搅拌,配制成压裂液,其耐温抗剪切性能评价结果见图4。从图4可知,当稠化剂浓度从0.4%增加至0.8%时,NHC清洁压裂液耐温抗剪切
14、能力从7 0 增加至Vol.33No.46溶胀自交联胶束胶束立体结构2023年8 月90807060(S edu)/鞋83020100图4不同浓度BHC-2配制的压裂液流变性能90,耐温能力呈上升趋势。压裂液在剪切时黏度呈先增加后降低趋势,且黏度均保持在7 0 mPas以上,耐温抗剪切性较好。2)回收液耐温性能取2 5 0 mL回收液,经简单过滤除去机械杂质、油分等,加人0.7%BHC-2,重新配制压裂液。向工业用水中加人0.8%BHC-2,配制压裂液。将2 种配制好的压裂液置于流变仪中,考察压裂液抗剪切性能,实验结果见图5,压裂液微观结构见图6。从图5 可知,NHC压裂液返排液经简单处理后加
15、人0.7%BHC-2后交联性能较好,抗剪切能力与0.8%BHC-2新鲜压裂液接近,黏度均保持在7 0 mPas以上,表明该压裂液具有良好的可回收性,在其回收液中加人一定量的稠化剂后即可形成有效的交联,且具有较好的抗剪切性12-13。从图6 可知,新鲜压裂液与回收压裂液微观网络均存在显著的三维网络结构,表1石破胶液黏度5%原油破胶后黏度压裂液配方破胶时间/h0.51.00.4%BHC-2(70)10.83250.6%BHC-2(80)未破胶0.8%BHC-2(90)未破胶从表1可知,当原油或凝析油用量为5%时,0.4%0.8%BH C-2 压裂液在相应的储层温度下1.5h后均会破胶,且破胶液黏度
16、小于2.36 7 4mPas,说明该压裂液在与地层油流接触时可实现破胶。4)残渣含量取破胶液,在40 0 0 r/min转速下离心0.5 h,并陈亚联等:NHC环保型清洁压裂液性能评价及现场应用7100908070605040300.6%压裂液黏温曲线一8 0 升温曲线0.8%压裂液黏温曲线90升温曲线70升温曲线0.4%压裂液黏温曲线1020时间/min3790r710080907080(S dul)/7060+回收液黏度5040302020101000304060一新鲜液黏度50一时间403020100102050601.65826.52889.891 530时间/min图50.8%BHC
17、-2清水配液与0.7%BHC-2回收液配液流变性能对比100 um(a)新鲜压裂液图6压裂液微观结构表明该压裂液回收利用时有效的保持了压裂液黏弹模型,具有良好的可回收性。3)破胶性能长庆油田压裂返排时均伴有一定量的凝析油或者原油,因此采用现场的原油及凝析油样品对NHC压裂液进行破胶实验,考察压裂液的破胶性,实验结果见表1141mPas5%凝析油破胶后黏度破胶时间/h1.50.51.21368.15781.5288未破胶2.3674未破胶对沉淀物进行多次清洗、离心后,烘干至恒重,冷却至室温后称重,测定压裂液残渣含量,实验结果见表2。从实验数据可知,采用原油、凝析油破胶后不同浓度压裂液的残渣含量均
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