油水井增产增注技术第四章资料讲解.ppt

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1、油水井增产增注技术第四章1.1水基压裂液1.1水基压裂液胍胶分子结构胍胶（Guar）胍胶是一种有甘露糖和半乳糖组成的长链高分子聚合物。1.1水基压裂液羟丙基胍胶（HPG）在生产胍胶粉的过程中，利用丙烯氧化物可得到胍胶的衍生物，即羟丙基胍胶（HPG）：羟丙基的取代作用使HPG在高温下比胍胶更稳定，故HPG更适用于高温井（大于150ºC）1.1水基压裂液衍生物（derivatives）羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)也是一种胍胶衍生物。这种“双重衍生”的胍胶既含有HPG的羟丙基官能团，也含有羧酸取代基。纤维素衍生物也用于压裂液中。如羟乙基纤维素(HEC)或羟丙基纤维素(HPC)

2、。1.1水基压裂液羟乙基纤维素衍生物1.1水基压裂液生物高聚物-黄胞胶1.1水基压裂液粘弹性表面活性剂（VES）粘弹性表面活性剂（VES）可改善聚合物在高温环境的性能。1.1水基压裂液VES的作用机理加入水中可缔合成胶束结构（胶束缔合物），使液体既有粘性又有弹性。1.1水基压裂液VES的作用机理VES的分裂机制—与烃类接触和由水成液体稀释。VES的优点—洗井后无残渣、对地层伤害小、渗透率增加较明显、无需添加泡沫剂。1.2油基压裂液60年代：羧酸铝盐；70年代：铝磷酸酯盐；目前：铝磷酸酯化学剂；铝磷酸酯聚合物链1.2油基压裂液铝磷酯凝胶：改变铝化合物和磷酸酯的用量可控制其粘度

3、；增加聚合物用量可提高其粘度。1.3泡沫压裂液泡沫是由不溶性或微溶性的气体分散于液体中所形成的分散体系。由液体薄膜包围着的气体就形成了单个的气泡，大量的气泡聚集在一起则形成泡沫，其中气体是分散相（不连续相），液体是分散介质（连续相）。泡沫流体的稳定性（衰变）：–泡沫中液体的流失；气体透过液膜扩散。1.3泡沫压裂液（1）泡沫质量在一定的压力和温度条件下，单位体积泡沫中含有的气体体积，即泡沫中的气体体积含量：（2）液体滞留量（也称为泡沫湿度）在一定的压力和温度条件下，单位体积泡沫中含有的液体体积，即泡沫中的液体体积含量：1.3泡沫压裂液泡沫质量影响：泡沫质量在一般在52%-95

4、%之间：>52%时，泡沫的气泡不再是球形，而逐渐过渡到菱形，最后变为六边形的集合体，此时膜之间的夹角为120度，稳定性好。>95%时，泡沫的稳定性随着泡沫质量的增加而增加，但当泡沫质量超过95%时，泡沫雾化而稳定性变差。提高气泡的稳定性：1.聚合物稠化液相；2.胍胶、HPG及黄原胶；3.交联聚合物中的水相。1.4乳化液两种不融和相的分散体系。高度粘稠溶液，具有良好的传输性。常用的乳化剂压裂液为聚乳化液。1.聚乳化液由67%的碳氢化合物作内相，33%的稠化盐水作外相；2.根据Roodhart(1986)的的研究，聚乳化液对地层的伤害小，可快速清洗；3.不足在于摩擦压力较高，液体

5、的费用较高；4.不宜用于高温井。1.5压裂液添加剂压裂液作业时要使用各种添加剂来实现破胶，控制液体滤失，降低地层伤害，以实现油井的最优产能。1.交联剂（Crosslinking）很多金属离子都可以用来交联水溶性聚合物。硼酸盐、钛、锆及铝化合物都是常用的交联剂。交联机理：硼酸盐化合物和过渡金属复合物，通过半乳糖边链上的顺式-OH对胍胶和HPG反应生成复合物。当分子重叠时，复合物便与其它的聚合物反应生成交联网。1.5压裂液添加剂1.交联剂（Crosslinking）交联机理1.5压裂液添加剂1.交联剂（Crosslinking）硼酸盐离子与胍胶和HPG反应生成的凝胶，硼酸盐离子

6、是最简单的交联剂之一。硼离子B(OH)4-也是一种交联物。要求有较高的pH值以调整平衡：H3BO3+OH-B(OH)-硼酸盐（B(OH)4-）浓度随pH值的变化1.5压裂液添加剂1.交联剂（Crosslinking）交联剂在剪切和温度下都将变得稀薄：（1）硼酸交联是可逆的，形成交联，后又破胶，然后再次交联；（2）若聚合物是非热降解的，可逆将持续进行以适应剪切速率和温度的变化；（3）过渡金属（钛、锆）聚合物对剪切较敏感。1.5压裂液添加剂1.交联剂（Crosslinking）剪切和交联速度对粘度的影响1.5压裂液添加剂2.延迟交联为避免管道内的高剪切速率的不利影响，通常减缓压

7、裂液的交联速度以限制液体粘度的增长，控制交联速度的因素有：1.5压裂液添加剂2.延迟交联延迟交联压裂液优点：1）高温下有较好的稳定性；2）能降低聚合物的配量；3）减少摩擦压力；4）提高注入速度并减少所需功率。延迟交联压裂液缺点：1）过度延迟交联速度会导致近井筒出现脱砂；2）在低剪切和/或浅层作业中，不提倡用延迟交联的方法来消除剪切影响。1.5压裂液添加剂2.延迟交联1）胶联剂浓度胶联浓度太低，胶联速度较慢，粘度增长比预期的要慢；胶联浓度太高，胶联速度较快，最终粘度可能较低。2）控制pH值若不能保持特定p