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一种基于物理交联的多功能携砂驱油压裂液体系

李建申 黄秋实 燕松兵 刘青 王茂功 董景锋 郑苗

李建申,黄秋实,燕松兵,等. 一种基于物理交联的多功能携砂驱油压裂液体系[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.015
引用本文: 李建申,黄秋实,燕松兵,等. 一种基于物理交联的多功能携砂驱油压裂液体系[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.015
LI Jianshen, HUANG Qiushi, YAN Songbing, et al.A multifunctional sand-carrying and oil-displacement fracturing fluid system based on physical cross-linking[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.015
Citation: LI Jianshen, HUANG Qiushi, YAN Songbing, et al.A multifunctional sand-carrying and oil-displacement fracturing fluid system based on physical cross-linking[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):668-676 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.015

一种基于物理交联的多功能携砂驱油压裂液体系

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.015
基金项目: 中国石油科学技术专项中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目“油田用化工新材料产品开发” (2020E-28)资助。
详细信息
    作者简介:

    李建申,博士,高级工程师,研究方向为功能流体在油气田开发中的应用。电话 19113588085;E-mail:1634036607@qq.com。

  • 中图分类号: TE357.12

A Multifunctional Sand-carrying and Oil-displacement Fracturing Fluid System Based on Physical Cross-linking

  • 摘要: 页岩油开采过程中压裂液的高携砂能力、破胶返排性能和地层伤害间的矛盾难以避免。以三嵌段表面活性剂纳米胶束(PN)与四元聚合物(PPS)相协同,依靠聚合物与纳米胶束的物理交联作用强化网络结构,开发了一种兼有高携砂性、低伤害性和高驱油性的新型多功能携砂驱油压裂液体系PN-PPS。PN-PPS依靠致密的网络结构而展现出优异的携砂能力及耐温抗剪切性,陶粒在PN-PPS溶液中携砂时间高达510 min。得益于体系的网络结构由物理交联作用强化,PN-PPS破胶迅速且彻底,破胶液残渣低于34.5 mg/L且其岩心伤害小于18%。进一步地,破胶液作为驱油剂展现出优异的驱油功能,在90 ℃下洗油效率高于99%、渗吸驱油率达20.46%、岩心驱替中采收率在水驱的基础上提高12.54%。因此,PN-PPS的应用能够在保证高效携砂压裂的同时实现不返排原位驱油,通过将压裂和驱油工艺相结合,PN-PPS的应用为页岩油开采提供了创新的解决方案,对压驱一体化技术的发展具有重要意义。

     

  • 图  1  PPS减阻剂的化学结构式

    图  2  纳米胶束超分子交联剂的物理特性

    图  3  携砂驱油压裂液体系的构建

    图  4  PPS和PN-PPS体系的粒径分布

    图  5  PPS和PN-PPS各体系的流变曲线

    图  6  PN-PPS体系的耐温性

    图  7  PN-PPS体系的耐盐性

    图  8  PPS与PN-PPS体系的携砂性能对比

    图  9  油砂的粒径分布

    图  10  岩心驱替试验中的压力和采收率随注入体积的变化

    表  1  不同APS浓度破胶下破胶液的各项参数

    压裂液APS/
    %
    破胶液
    η/
    mPa·s
    残渣含量/
    mg·L−1
    表面张力/
    mN·m−1
    界面张力/
    mN·m−1
    PN-PPS0.055.2834.7928.572.43
    0.104.8534.5227.351.58
    0.154.2933.8627.650.87
    0.203.8433.6326.830.99
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    表  2  破胶驱油剂对岩样基质损害率

    岩样岩心参数渗透率/mD基质损害率/
    %
    直径/
    cm
    长度/
    cm
    孔隙度/
    %
    损伤前损伤后
    1#2.556.281.1500.95816.67
    2#2.555.971.0760.86819.33
    3#2.556.451.2080.99617.55
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    表  3  新疆油砂的成分分析

    次数油砂洗前
    质量/g
    油砂洗前
    质量/g
    质量
    差/g
    含水率/
    %
    含油率/
    %
    15.05494.73200.32291.04505.342
    25.00524.69080.31440.98205.299
    34.99824.68670.31150.87205.361
    平均值5.01944.70320.31620.96635.334
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    表  4  破胶驱油剂的洗油效率测试结果

    T/
    清洗前油砂
    质量/g
    清洗后油砂
    含量/g
    质量
    差/g
    洗油效
    率/%
    50 1.9975 1.8320 0.1655 84.36
    70 1.9945 1.8076 0.1869 95.08
    90 2.0743 1.8920 0.1823 99.57
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    表  5  渗吸驱油效率的测试结果

    驱油剂岩心参数驱油体
    积/mL
    渗吸驱
    油率/%
    直径/cm长度/cm孔隙度/%
    2.55.05.970.3610.32
    破胶驱油剂2.55.06.280.6420.46
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    表  6  xxH1井中返排液的各项性能测试

    实验次数矿化度/
    mg·L−1
    η/
    mPa·s
    表面张力/
    mN.m−1
    界面张力/
    mN·m−1
    118 3402.4727.481.03
    218 2972.7328.630.85
    317 9822.6328.540.73
    均值18 2062.6128.220.87
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-15
  • 修回日期:  2024-04-02
  • 刊出日期:  2024-11-07

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