过去十年来用于中到超低渗透率地层的水力压裂液的重要回顾

• 作者: Ghaithan A.Al-Muntasheri 杜东
• 来源期刊: 石油科技动态
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 页码范围: 6-26
• 页数: 21页
• 语种: 中文

摘要

水力压裂是增加油气井产能的成熟方法.在造缝和后续的携带支撑剂和/或砂子时应用压裂液.压裂液中存在数种化学剂.本文总结了过去十年来公开发表的文献(超过100篇技术文献),列出了超低到中等渗透率地层水基压裂液设计的进展(非压裂充填应用).在温度低于300°F (148.9°C)井的压裂处理中仍在使用瓜尔胶类聚合物.为了最小化与该类聚合物相关的伤害作用,行业已经尝试了数种方法,包括在配制压裂液时使用较低浓度的聚合物和改变交联剂化学组成,这样就可以在较低的聚合物用量条件下产生较高的粘度值.而且,行业转向使用更清洁的瓜尔胶类聚合物,原因是商用瓜尔胶含有最小为5wt％的残渣,这能够对支撑剂填充层造成伤害.本回顾还揭示了剪切和压力对硼酸盐交联凝胶流变性的影响是显著的.虽然这些压裂液在剪切后恢复了它们的粘度,但是已经观察到在高压下它们的粘度降低很多.在高温深层环境下的压裂处理中,就要求使用一种具有耐热性的新型聚合物.因此,行业转向使用聚丙烯酰胺类聚合物.这些合成聚合物在高达450°F (232°C)条件下提供了足够的粘度.实例包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)以及部分水解聚丙烯酰胺-AMPS-乙烯基磷酸盐的共聚物.为了应对地面高压泵送要求方面的挑战,已经使用了高密度盐水将静液压力增加了30％.破胶剂的化学组成方面已经引入了新物质.这些破胶剂通过与交联剂发生反应将凝胶破胶.它们与金属交联剂形成配体,取代了其与瓜尔胶类聚合物形成的交联键.这些破胶剂的实例包括聚琥珀酰亚胺和木质素磺酸盐.为了最小化大量使用淡水对环境的影响和最小化与处理返排水相关的成本,已有报道在水力压裂处理中使用了返排水.此外,本文还列出了滑溜水应用中的进展,它使用了减阻剂(聚丙烯酰胺类聚合物)来最小化管内摩阻.论文强调第一次使用破胶剂是为了提高这些减阻剂的返排效率.对于泡沫压裂液,讨论了与二氧化碳具有配伍性的新型粘弹性表面活性剂.本文还阐明了新型高效水力压裂液设计中新兴技术的应用,比如纳米技术.举例来说,使用了纳米硅乳液来减小常规交联剂硼的浓度.纳米技术中另一项进展是悬浮在瓜尔胶凝胶中20nm二氧化硅颗粒的应用.本文提供了对所有这些进展的全面性回顾.