基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术

吕振虎 邬国栋 郑苗 杨建强 向英杰

吕振虎, 邬国栋, 郑苗, 杨建强, 向英杰. 基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术[J]. 石油钻探技术, 2019, 47(4): 104-109. doi: 10.11911/syztjs.2019018
引用本文: 吕振虎, 邬国栋, 郑苗, 杨建强, 向英杰. 基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术[J]. 石油钻探技术, 2019, 47(4): 104-109. doi: 10.11911/syztjs.2019018
LYU Zhenhu, WU Guodong, ZHENG Miao, YANG Jianqiang, XIANG Yingjie. An Instantly Dissolving Fracturing Fluid Technology Using Hydrophobic Associating Polymers Based on Swelling-Curing Mechanisms[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(4): 104-109. doi: 10.11911/syztjs.2019018
Citation: LYU Zhenhu, WU Guodong, ZHENG Miao, YANG Jianqiang, XIANG Yingjie. An Instantly Dissolving Fracturing Fluid Technology Using Hydrophobic Associating Polymers Based on Swelling-Curing Mechanisms[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(4): 104-109. doi: 10.11911/syztjs.2019018

基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术

doi: 10.11911/syztjs.2019018
基金项目: 

中国石油天然气股份有限公司油气开发重大科技项目“新疆油田和吐哈油田勘探开发关键技术研究与应用”课题14“降本提效试油及采油关键技术研究与应用”(编号:2017E-0414)资助

详细信息
    作者简介:

    吕振虎(1990—),男,新疆奇台人,2012年毕业于西南石油大学石油工程专业,2015年获西南石油大学油气井工程专业硕士学位,工程师,主要从事井下控制与测量及储层改造方面的研究工作。E-mail:lvzhenhu2016@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE357.1+2

An Instantly Dissolving Fracturing Fluid Technology Using Hydrophobic Associating Polymers Based on Swelling-Curing Mechanisms

  • 摘要: 针对疏水缔合聚合物配制压裂液时分散性能差、溶胀时间长和不适合现场连续混配的问题,综合机械与化学方法,研究了疏水缔合聚合物速溶压裂液技术。通过优化助溶剂加量,减小配液用水的溶度参数,利用负熵因素加快聚合物溶胀速率;同时,设计了同轴双向搅拌装置,提高了固液混合物紊流程度,缩短了聚合物熟化时间。试验结果表明:溶度参数与溶胀胶团直径是影响聚合物溶胀与熟化的关键因素;4%助溶剂可使疏水缔合聚合物的溶胀率在4 min内达到92%;搅拌速率对疏水缔合聚合物熟化时间的影响较小,搅拌方式是影响疏水缔合聚合物熟化速度的主要因素,同轴双向搅拌6 min时的溶胀率达到86%;形成的疏水缔合聚合物速溶压裂液在90 ℃条件下的抗剪切性能大于180 mPa·s,满足现场施工要求。疏水缔合聚合物速溶压裂液技术实现了聚合物压裂液连续混配,降低了聚合物压裂液残液、余液对环境的影响,为大规模体积压裂工厂化作业提供了技术支撑。
  • 图  1  助溶剂不同加量下混合物的溶度参数

    Figure  1.  Solubility parameters of mixtures with different dosage of cosolvent

    图  2  同轴双向搅拌装置及其传动机构

    Figure  2.  The coaxial bi-directional stirring device and its transmission mechanism

    图  3  质量分数为0.4%的疏水缔合聚合物在不同pH值条件下的溶胀特性

    Figure  3.  Swelling characteristics of hydrophobic associating polymers with a mass fraction of 0.4% at different pH values

    图  4  助溶剂加量对疏水缔合聚合物溶胀性能的影响

    Figure  4.  Effect of solvent addition on swelling effect of hydrophobically associated polymers

    图  5  不同转速下疏水缔合聚合物的熟化时间

    Figure  5.  Curing time of hydrophobic associatingpolymers at different rotary speeds

    图  6  不同搅拌方式下疏水缔合聚合物的熟化时间

    Figure  6.  Curing time of hydrophobic associatingpolymersin different mixing modes

    图  7  压裂液耐温耐剪切性能评价试验结果

    Figure  7.  Evaluation test results of temperature and shear resistance of fracturing fluid

    图  8  X001井现场施工曲线

    Figure  8.  On-site operation curves in Well X001

    表  1  压裂液破胶试验结果

    Table  1.   Experimental results of fracturing fluid

    序号胶囊破胶剂加量,%过硫酸钠加量,%不同破胶时间下的破胶状态
    0.5 h1.0 h1.5 h2.0 h2.5 h3.0 h4.0 h
    10.2冻胶冻胶冻胶冻胶冻胶冻胶冻胶
    20.2(碾碎)冻胶拉丝轻微拉丝破胶破胶破胶破胶
    30.8冻胶拉丝轻微拉丝轻微拉丝基本破胶基本破胶基本破胶
    41.0冻胶拉丝轻微拉丝基本破胶破胶破胶破胶
    51.5冻胶拉丝基本破胶破胶破胶破胶破胶
     注:胶囊破胶剂为过硫酸钠外层包裹一层胶囊的高温井用破胶剂,其主要破胶成分为过硫酸钠。
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  • [1] 孙蒙. 疏水缔合物稠化剂的合成及评价[D]. 大庆: 东北石油大学, 2014.

    SUN Meng. The synthesis and evaluation of hydrophobic association thickener[D]. Daqing: Northeast Petroleum University, 2014.
    [2] 肖兵, 范明福, 王延平, 等. 低摩阻超高温压裂液研究及应用[J]. 断块油气田, 2018, 25(4): 533–536.

    XIAO Bing, FAN Mingfu, WANG Yanping, et al. Study and application of low-friction high-temperature fracturing fluid[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2018, 25(4): 533–536.
    [3] 崔玉淼, 章敬, 李佳琦, 等. 玛湖凹陷白云质岩致密油藏改造技术研究与应用[J]. 新疆石油地质, 2014, 35(1): 101–104.

    CUI Yumiao, ZHANG Jing, LI Jiaqi, et al. Fracturing technology research and application on tight dolomite reservoir in Mahu Sag in Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2014, 35(1): 101–104.
    [4] 郭兴. 低粘压裂液体系及低粘压裂液用疏水缔合聚合物的制备与性能研究[D]. 西安: 陕西科技大学, 2017.

    GUO Xing. Preparation and property of low viscosity fracturing fluid and hydrophobically associating polymer for low viscosity fracturing fluid[D]. Xi’an: Shaanxi University of Science & Technology, 2017.
    [5] 叶登胜, 王素兵, 蔡远红, 等. 连续混配压裂液及连续混配工艺应用实践[J]. 天然气工业, 2013, 33(10): 47–51. doi:  10.3787/j.issn.1000-0976.2013.10.007

    YE Dengsheng, WANG Subing, CAI Yuanhong, et al. Application of continuously mixing fracturing fluid and such flow process[J]. Natural Gas Industry, 2013, 33(10): 47–51. doi:  10.3787/j.issn.1000-0976.2013.10.007
    [6] 杜涛, 姚奕明, 蒋廷学, 等. 合成聚合物压裂液最新研究及应用进展[J]. 精细石油化工进展, 2016, 17(1): 1–5. doi:  10.3969/j.issn.1009-8348.2016.01.001

    DU Tao, YAO Yiming, JIANG Tingxue, et al. Recent progress of research on synthetic polymer fracturing fluids and their application[J]. Advance in Fine Petrochemicals, 2016, 17(1): 1–5. doi:  10.3969/j.issn.1009-8348.2016.01.001
    [7] YALKOWSKY S H, VALVANI S C. Solubility and partitioning I: solubility of nonelectrolytes in water[J]. Journal of Pharmaceutical Sciences, 1980, 69(8): 912–922. doi:  10.1002/jps.2600690814
    [8] ASMUSSEN F, UEBERREITER K. Velocity of dissolution of polymers. Part II[J]. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 1962, 57(165): 199–208.
    [9] 唐康泰, 张自成. 极性聚合物聚丙烯酰胺的溶解Ⅰ[J]. 油田化学, 1988, 5(4): 249–257.

    TANG Kangtai, ZHANG Zicheng. Dissolution of polar polymer polyacrylamide: I[J]. Oilfield Chemistry, 1988, 5(4): 249–257.
    [10] EZZELL S A, McCORMICK C L. Water-soluble copolymers. 39. synthesis and solution properties of associative acrylamido copoly-mers with pyrenesulfonamide fluorescence labels[J]. Macromole-cules, 1992, 25(7): 1881. doi:  10.1021/ma00033a007
    [11] 钟传蓉. 疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成与性能及在溶液中的结构形态[D]. 成都: 四川大学, 2004.

    ZHONG Chuanrong. Study on the synthesis and properties of hydrophobically modified Polyacrylamides and its associating morphology in solution [D]. Chengdu: Sichuan University, 2004.
    [12] 毛金成, 杨小江, 宋志峰, 等. 耐高温清洁压裂液体系HT-160的研制及性能评价[J]. 石油钻探技术, 2017, 45(6): 105–109.

    MAO Jincheng, YANG Xiaojiang, SONG Zhifeng, et al. Development and performance evaluation of hightemperature resi-stant clean fracturing fluid system HT-160[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2017, 45(6): 105–109.
    [13] 唐康泰, 张自成. 极性聚合物聚丙烯酰胺的溶解Ⅱ[J]. 油田化学, 1989, 6(1): 6–11.

    TANG Kangtai, ZHANG Zicheng. Dissolution of polar polymer polyacrylamide: Ⅱ[J]. Oilfield Chemistry, 1989, 6(1): 6–11.
    [14] HILDEBRAND J H. Solubility of non-electrolytes[M]. 3rd ed. New York: Reinhold, 1936.
    [15] 王刚, 孙刚, 刘洪兵. 超高分子量聚合物性能评价方法研究[J]. 大庆石油地质与开发, 2001, 20(2): 101–104. doi:  10.3969/j.issn.1000-3754.2001.02.033

    WANG Gang, SUN Gang, LIU Hongbing. Extra high molecular polymer evaluation method[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2001, 20(2): 101–104. doi:  10.3969/j.issn.1000-3754.2001.02.033
    [16] 吴宗泽, 王序云, 高志. 机械设计[M]. 北京: 高等教育出版社, 2002: 38-55.

    WU Zongze, WANG Xuyun, GAO Zhi. Mechanical Design[M]. Beijing: Higher Education Press, 2002: 38-55.
    [17] 刘景亮. 粘稠体系下同心双轴搅拌器气液分散和混合特性的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2015.

    LIU Jingliang. Gas dispersion and mixing characteristics of co-axial mixers in viscous systems[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2015.
  • [1] 贾光亮, 邵彤, 殷晓霞, 姜尚明, 徐文斯, 王玉柱.  杭锦旗区块致密气藏混合水体积压裂技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018143
    [2] 董林芳, 陈新阳.  自悬浮支撑剂的性能评价与现场应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.2018144
    [3] 袁海平, 陶长州, 高燕, 夏玉磊.  提高胍胶压裂液摩阻计算精度的方法, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201705019
    [4] 翁定为, 付海峰, 卢拥军, 郑力会, 马建军.  储层改造体积预测模型的研究与应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201601018
    [5] 张耀元, 马双政, 王冠翔, 韩旭, 崔杰.  抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液研究及现场试验, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201606010
    [6] 王中华.  国内钻井液处理剂研发现状与发展趋势, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201603001
    [7] 高应运.  延川南煤层气田V形水平井组压裂技术, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201603015
    [8] 徐辉.  超高分子缔合聚合物溶液特性及驱油效果研究, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201502014
    [9] 何涛, 郭建春, 卢聪, 景芋荃.  利用压力递减分析法优选第一二次压裂间停泵时间, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201502019
    [10] 赵金洲, 刘鹏, 李勇明, 毛金成.  适用于页岩的低分子烷烃无水压裂液性能研究, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201505003
    [11] 万绪新.  低渗储层近井地带聚合物伤害模拟评价, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201504010
    [12] 刘立宏, 王娟娟, 高春华.  多元改性速溶胍胶压裂液研究与应用, 石油钻探技术. doi: 10.11911/syztjs.201503021
    [13] 张浩, 张斌, 徐国金.  两性离子聚合物HRH钻井液在临盘油田的应用, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.02.012
    [14] 周德华, 焦方正, 贾长贵, 蒋廷学, 李真祥.  JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.01.015
    [15] 蒋官澄, 张志行, 张弘.  KCl聚合物钻井液防水锁性能优化研究, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.04.013
    [16] 刘彦学, 王宝峰, 刘建坤.  压裂液对低渗砂岩气藏的水敏性伤害实验研究, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.01.014
    [17] 范落成, 杨兴福, 王华, 孙明杰.  阳离子乳液聚合物钻井液在页岩气井的应用, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.04.008
    [18] 赵辉, 戴彩丽, 梁利, 王欣, 赵福麟.  煤层气井用非离子聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液优选, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.01.013
    [19] 杨小华, 钱晓琳, 王琳, 王显光, 董晓强.  抗高温聚合物降滤失剂PFL-L的研制与应用, 石油钻探技术. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.06.002
    [20] 孙金声, 刘雨晴, 屈沅治, 杨贤友, 周保中, 郝宗保.  正电胶阳离子聚合物低界面张力钻井液技术研究, 石油钻探技术.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-12
  • 修回日期:  2018-12-18
  • 网络出版日期:  2019-04-18
  • 刊出日期:  2019-07-01

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