探讨压裂、酸化液添加剂性能及效果

2022-09-10

压裂、酸化作为一种能够提高油气生产的主要措施, 已经得到了迅速的发展和应用。高质量、低伤害和低成本的的压裂液已经成为发展的趋势。在国外, 一些压裂公司从大量的压裂液的交联、破胶及其伤害机理中研制出了新型的压裂液添加剂, 一个新的压裂液添加剂的发展, 形成了一个完整的压裂液和串联系统。国内压裂液体系的研究液取得了重大进展, 发展有机硼交联剂、胶囊破胶剂和其它高质量和低伤害压裂液添加剂, 已经广泛应用于油田, 能够满足高温超深井压裂和酸化的需要。不同的压裂、酸化液添加剂具有不同的性能和优点, 以6下我们对其进行有效的分析。

一、压裂、酸化液添加剂的性能及其效果分析

1. 胶凝剂

胶凝剂是配制凝胶液的主剂, 它可以使流体的粘度增加。其分子本身是一种长链聚合物, 水溶性、酸溶性比较好。胶凝的增粘效果很大程度上取决于分子链排列和聚合, 胶凝剂工作的性能和流体性质的制备本身有着直接的关系。目前, 应用比较广泛的胶凝剂主要有CT9—1胶凝剂, 这是一种新开发的水性凝胶剂, 颜色有淡黄色和深黄色, 堆积密度为1000kg/m3。这种胶凝剂能够使得生物降解速度变慢, 溶解在水中呈水溶胶剂, 水溶胶剂是不溶于酒精和有机溶剂。胶体液的表观粘度十分稳定, 在2.5%的KCl的水溶液中, 30℃无杀菌剂的条件下, 可以放置3天, 并且液体的粘度不变。另外一种是SGCA—HT胶凝剂, 这是一种高温胶凝剂, 这种物质是一种阳离子聚合物。在酸液中能够抵抗的温度为204℃, 其作用是能够使酸液稠化, 增加H+传质的阻力, 还能够增加振动裂缝宽度, 降低酸岩反应速度, 能够增加酸液的有效作用距离, 防止酸化液对地层进行损害。

2. 缓蚀剂

缓蚀剂是酸化液中一种最重要的添加剂, 这种添加剂占酸液总成本的比例是很大的, 而且在井底温度很高的环境下, 酸与油接触的时间很长, 容易对管道和设备进行腐蚀。在某些情况下, 采用对产量没有影响的缓蚀处理, 这是一种最经济的酸处理方式。在进行压裂、酸化的施工中, HAI一75缓蚀剂蚀已经得到了广泛的应用。在15%的HCl溶液中, 使用的温度为93—149℃, 在特殊情况下也可以在163℃下进行工作。28%的HCl溶液的环境下, 设计温度为93—121℃。当添加一定的特殊增效剂以后, 15%的HCl溶液可达到177℃, 在特殊情况下使用温度能够达到204℃。另外一种是HII—500增效缓蚀剂, 这种增效缓蚀剂是一种无色粘稠液体, 相对密度为1.36, 其中还含有一定的水分:它能够增加HAI一75缓蚀剂的高温性能, 对于15%的HCl溶液, 温度最高可以达到204℃, HII—500增效缓蚀剂还要和氟化氢铵配合进行使用。CT1—2缓蚀剂、CT 1—3缓蚀剂也得到了很好的应用, 这两种腐蚀抑制剂都市红棕色透明液体, 带有杏仁刺激气味, 凝固点低于-10℃, C T1—2的闪点是36.5℃, 相对密度为1.04。C T1—3的闪光点是33℃, 相对密度为1.03。在15%的盐酸溶液中, 在温度小于150℃的时候, 加CT1—2缓蚀剂、CT 1—3缓蚀剂的腐蚀速率比加HAI一75缓蚀剂要快50%左右, 但在高温、高浓度的酸溶液的条件下, 加CT1—2缓蚀剂、CT1—3缓蚀剂的缓蚀效果会更好。

3. 交联剂

为了能够提高压裂液和酸化液的粘度, 往往需要在液体中添加一定的交联剂, 使长链分子凝胶形成一定的网状的结构, 能够对液体中的水分子和酸分子产生一定的束缚作用, 其用量很小, 但改变液体性质的效果很明显。在进行压裂、酸化的作业中, 常用交联剂主要有硼砂、Ba2+、Cr3+ (交联含竣基的高聚物) 、A s3+、N b5+等。现场大部分使用的是硼冻胶, 这种冻胶具有良好的弹性, 但缺点就是会产生大量的废渣, 这是破胶粘土膨胀后残留的原因。其他的交联剂产生的冻胶的弹性比硼冻胶要弱, 残液不能防止粘土出现膨胀。国外已经采用有机钛凝胶用于高温地层当做, 该胶具有粘度高的优势, 还有摩擦阻力小, 过滤之后无残留, 不乳化的有点, 比硼凝胶的应用效果更好。无机钛凝胶的研究, 认为该胶具有粘度高的优势, 低摩擦阻力小, 过滤, 无残留, 不乳化, 易返排, 优于硼凝胶, 但是这种胶体的价格比较昂贵。在使用交联剂的之前, 需要对施工现场进行勘测, 对现场进行分析以后, 然后采用科学合理的配比方式, 选择良好的缓蚀交联剂, 应根据现场使用的条件下来控制交联时间, 促使交联剂能够发挥更好的效果, 使得施工对地层的损害降到最低, 还能够有效提高施工现场的产量。

4. 降滤失剂

在进行压裂、酸化的施工过程中, 工作液对裂缝壁的虑失是一个非常严重的问题, 有时甚至会导致施工的不成功。因此需要减少沿着缝壁的虑失是非常重要的。加入降虑失剂的加入是减少虑失的一种有效的方式。根据哈里伯顿公司出版的专著来进行分析, 降滤失剂分为无机和有机两类化合物。无机物是用惰性的粉末制成的, 有机物是利用天然的或合成的聚合物制成的。降滤失剂能够减少流体损失, 提高流体的利用效率及其造壁性能。在降滤失剂的选择上, 需要重视其水溶性、油溶性等性质, 选择良好的降虑失剂, 有效保障壁体的完整。