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压裂用有机硅暂堵转向剂的制备及性能评价

刘彝 余成林 李云子 姜喜梅 于洋洋 吴均 刘京

刘彝,余成林,李云子,等. 压裂用有机硅暂堵转向剂的制备及性能评价[J]. 钻井液与完井液,2025,42(2):275-282 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.02.016
引用本文: 刘彝,余成林,李云子,等. 压裂用有机硅暂堵转向剂的制备及性能评价[J]. 钻井液与完井液,2025,42(2):275-282 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.02.016
LIU Yi, YU Chenglin, LI Yunzi, et al.Preparation and evaluation of a temporary plugging organosilicon diverting agent for fracturing fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(2):275-282 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.02.016
Citation: LIU Yi, YU Chenglin, LI Yunzi, et al.Preparation and evaluation of a temporary plugging organosilicon diverting agent for fracturing fluids[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(2):275-282 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.02.016

压裂用有机硅暂堵转向剂的制备及性能评价

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.02.016
基金项目: 勘探与生产分公司科技项目“老区直井/定向井提高重复压裂增产效果技术研究与现场试验”(2022KT1704);油田项目“中低、低渗透油藏压裂驱油技术研究”(CY2023C01)。
详细信息
    作者简介:

    刘彝,1982年生,西南石油大学应用化学专业硕士,高级工程师,现在主要从事储层改造技术研究工作

    通讯作者:

    刘京,1983年生,毕业于江汉石油学院化学工程与工艺专业,高级工程师,从事石油工程研究与应用工作。电话: 15097539616;E-mail:liu0yi@163.com

  • 中图分类号: TE 357.12

Preparation and Evaluation of a Temporary Plugging Organosilicon Diverting Agent for Fracturing Fluids

  • 摘要: 压裂现用颗粒暂堵剂多以刚性颗粒为主,现场实施过程中存在压力升高不明显,稳压时间短,应力不能有效转移的难题。通过引入一种有机硅疏水单体,以丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为主要原料,胶束聚合了一种有机硅水凝胶。考察了不同聚合单体浓度、疏水单体、聚合方法、聚合条件等对LYB聚合物水凝胶的影响,并采用FTIR和元素分析仪对LYB聚合物进行表征。结果显示,LYB聚合物水凝胶的最佳合成工艺:水溶性单体浓度8~10%,有机硅浓度2%,交联剂浓度0.02%,引发剂加量0.2%,反应温度为50~60℃,反应时间为6~8 h。评价了暂堵剂的吸水膨胀、耐盐性、抗剪切、变形性和热降解性。与常规刚性颗粒相比,具有更强抗剪切性、耐盐性和弹性的优势。基于压裂施工曲线和微震监测结果:LYB 暂堵剂到位后,现场起压7~8 MPa, 暂堵后,相同施工压力下,施工排量下降1.5 m3/min, 并通过井下微地震,进一步验证了LYB裂缝转向的有效性。

     

  • 图  1  LYB水凝胶的强拉伸过程

    图  2  LYB水凝胶的分子结构式

    图  3  LYB水凝胶造粒、烘干、粉碎后的示意图

    图  4  不同丙烯酰胺浓度对吸水膨胀倍数的影响

    图  5  不同丙烯酰胺浓度对降解时间的影响

    图  6  有机硅浓度和浸泡时间对LYB水凝胶吸水膨胀的影响

    图  7  有机硅浓度对LYB水凝胶剪切强度影响

    图  8  LYB水凝胶的红外光谱图

    图  9  不同矿化度条件下暂堵颗粒的剪切恢复率

    图  10  QG和LYB凝胶在不同温度下的剪切强度

    图  11  G-P7井第8段压裂施工曲线

    图  12  G-P7井第10段压裂施工曲线

    图  13  G-P7井第八段暂堵前后俯视图

    图  14  G-P7井第十段暂堵前后俯视图

    表  1  不同表面活性剂对胶束共聚反应的影响

    Table  1.   The influence of different surfactants on micellar polymerization reaction

    表面活性剂 水溶液乳化和分散后的状态 溶液的均匀
    性、稳定性
    水凝胶的外观
    加入有机硅后出现分层现象
    十二烷基苯磺酸钠
    吐温80 均匀水溶液 均匀、稳定 聚合快,水凝胶中
    有少量块状凝聚物
    十二烷基苯磺酸钠、吐温80 均匀水溶液 均匀、稳定 水凝胶均匀透明,
    无凝聚物。
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    表  2  元素分析结果

    Table  2.   Chemical element analysis results

    元素 质量分数% 摩尔分数%
    碳(C) 51.13 57.35
    氮(N) 18.92 18.20
    氧(O) 27.84 23.45
    硅(Si) 2.10 1.01
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    表  3  LYB凝胶单轴力学实验结果

    Table  3.   Uniaxial mechanics experimental result of QBZU hydrogel

    直径/mm长度/mm杨氏模量/ MPa泊松比
    2449800.48
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    表  4  G-P7井暂堵前后施工参数对比

    Table  4.   :Comparison of construction parameters before and after temporary plugging of Gao-Ping 7 well

    序号 暂堵起
    压/MPa
    暂堵前 暂堵后
    施工压力/
    MPa
    排量/
    m3/min
    施工压力/
    MPa
    排量/
    m3/min
    第8段 7 60~62 14 60~62 12.5
    第10段 8 60~62 11 60~62 9.5
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  • [1] 董志刚, 李黔. 段内暂堵转向缝网压裂技术在页岩气水平复杂井段的应用[J]. 钻采工艺,2017,40(2):38-40.

    DONG Zhigang, LI Qin. Application of in-section temporary plugging and diverting fracture network fracturing technology in complex horizontal shale gas sections[J]. Institute of Drilling and Production, 2017, 40(2):38-40.
    [2] 赵明伟, 高志宾, 戴彩丽,等. 油田转向压裂用暂堵剂研究进展[J]. 油田化学,2018,35(3):539-544.

    ZHAO Mingwei, GAO Zhibin, DAI Caili, et al. Advancement of temporary plugging agent for fracturing in oilfield[J]. Oilfield Chemistry, 2018, 35(3):539-544.
    [3] 王磊, 盛志民, 赵忠祥, 等. 吉木萨尔页岩油水平井大段多簇压裂技术[J]. 石油钻探技术,2021,49(4):106-110.

    WANG Lei, SHENG Zhimin, ZHAO Zongxiang, et al. Large-section and multi-cluster fracturing technology for horizontal wells in the Jimsar shale oil reservoir[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2021, 49(4):106-110.
    [4] 张旺,吕永国,李忠宝,等. 绳结暂堵塞性能研究及现场应用[J]中外能源, 2022,27(12): 63-68.

    ZHANG Wang, LYU Yongguo, LI Zhongbao, et al. Research and field application of knot temporary plugging performance Chinese and foreign energy[J].Sino-global Energy, 2022 27(12): 63-68.
    [5] 郭建春,赵峰,詹立,等. 四川盆地页岩气储层暂堵转向压裂技术进展及发展建议 [J].石油钻探技术, 2023, 51(4):170-183.

    GUO Jianchun, ZHAO Feng, ZHAN Li, et al. Recent advances and development suggestions of temporary plugging and diverting fracturing technology for shale gas reservoirs in the Sichuan basin[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2023, 51(4): 170-183.
    [6] 路智勇. 转向压裂用暂堵剂研究进展与展望[J]. 科学技术与工程,2020,20(31):12692-12701.

    LU Zhiyong. Research and prospect of diversion plugging agent for fracturing[J]. Science technology and Engineering, 2020, 20(31):12692-12701.
    [7] YANG C, ZHOU F J, FENG W, et al. Plugging mechanism of fibers and particulates in hydraulic fracture[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, 176: 396-402.
    [8] 羊勇,杨文飞,韩永泉,等. 超低渗透油藏暂堵压裂技术研究与优化[J]. 石油化工应用,2019,38(9):75-78,82.

    YANG Yong, YANG Wenfei, HAN Yongquan, et al. Research and optimization of temporary plugging fracturing technology for ultra-low permeability reservoirs[J]. Petrochemical Industry Application, 2019, 38(9): 75-78, 82.
    [9] 张雄,王晓之,郭天魁,等. 顺北油田缝内转向压裂暂堵剂评价实验[J]. 岩性油气藏,2020,32(5):170-176.

    ZHANG Xiong, WANG Xiaozhi, GUO Tiankui, et al. Experiment on evaluation of temporary plugging agent for in-fracture steering fracturing in Shunbei oilfield[J]. Lithologic Reservoirs, 2020, 32(5): 170-176.
    [10] 夏海帮. 页岩气井双暂堵压裂技术研究与现场试验[J]. 石油钻探技术,2020,48(3):90-96.

    XIA Haibang. The research and field testing of dual temporary plugging fracturing technology for shale gas wells[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(3): 90-96.
    [11] 韩福勇,倪攀,孟海龙. 宽带暂堵转向多缝压裂技术在苏里格气田的应用[J]. 钻井液与完井液,2020,37(2):257-263.

    HAN Fuyong, NI Pan, MENG Hailong. Application of diversion through broadband temporary plugging Multi-Fracture fracturing technology in sulige gas field[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2020, 37(2): 257-263.
    [12] 赵明伟,高志宾,戴彩丽,等. 油田转向压裂用暂堵剂研究进展[J]. 油田化学,2018,35(3):538-544.

    ZHAO Mingwei, GAO Zhibin, DAI Caili, et al. Advancement of temporary plugging agent for fracturing in oilfield[J]. Oilfield Chemistry, 2018, 35(3): 538-544.
    [13] 曾斌,徐太平,周京伟,等. 一种绿色全可溶高强度化学封隔器及其制备方法: CN 201811466563.4[P]. 2018-12-03.

    ZENG Bin, XU Taiping, ZHOU Jingwei, et al. The preparation method of a green fully soluble high strength chemical packer: CN 201811466563.4[P]. 2018-12-03.
    [14] 吴晓燕, 康万利, 孟令伟, 等 一种疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成及流变性能评价[J]. 高分子材料科学与工程, 2011, 27(6): 22-25.

    WU Xiaoyan, KANG Wanli, MENG Lingwei. Synthesis and rheological property evaluation of a hydrophobic associating acrylamide copolymer[J]. Polymer Materials Science and Engineering. 2011, 27(6): 22-25.
    [15] 刘多容, 林永茂, 兰林, 等. 一种射孔炮眼暂堵用可溶降解暂堵球及其制备方法: CN 201710881398.8[P]. 2017-09-26.

    LIU Duorong, LIN Yongmao, LAN Lin, et al. The preparation method of a soluble degradable temporary plugging ball for perforating hole: CN 201710881398.8[P]. 2017-09-26.
    [16] 王峻源, 徐太平, 周京伟, 等. 高强度长效暂堵剂在水平井重复压裂上的应用[J]. 化工设计通讯,2020,46(8):83-85.

    WANG Junyuan, XU Taiping, ZHOU Jingwei, et al. Application of a high-strength and long-acting temporary plugging agent in horizontal well re-fracturing[J]. Chemical Engineering Design Communications, 2020, 46(8):83-85.
    [17] 顾明勇, 夏跃海, 王 维, 等. 大庆低渗透水平井重复压裂技术及现场试验[J]. 石油地质与 工程, 2018 32(4):95-97, 100.

    GU Mingyong, XIA Yuehai, WANG Wei, et al. Field test of refracturing technology in low permeability horizontal well of Daqing oil field[J]. Petroleum Geology and Engineering. 2018 32(4): 95-97, 100.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-07
  • 修回日期:  2024-11-25
  • 录用日期:  2024-11-25
  • 刊出日期:  2025-04-17

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