可回收压裂液技术.doc

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1、可循环使用压裂液技术一、简介水基聚合物压裂液所应用的瓜尔胶及其衍生物（如HPG）,由于它低廉的费用和较好的流变控制特性，在压裂液方面已经应用了许多年。尤其是羟丙基瓜尔胶（HPG）---硼所形成的水基冻胶压裂液（HPGF）,因为其具有抗剪切性好、热稳定性好、水不溶物和破胶残渣较低、控制滤失能力强等诸多优点，在国内外受到普遍使用。然而，和其它众多的水基压裂液一样，HPGF仍具有不可避免的不足：一是难以满足施工规模及快速破胶返排二者对压裂液性能要求之间的矛盾：二是压裂液在地层易残留高分子，对地层孔喉和微裂缝造成持久的伤害；三是压

2、裂液破胶后返排的液体是不可再利用的，排放会污染环境，要求进行处理。通过对低粘缔合增稠剂的开发、逆向缔合交联技术、交联缔合网络结构的破坏与恢复技术，以及返排液回收再利用技术的研究，开发了一种可以回收循环利用的压裂液体系。该压裂液具备如下特点：1、压裂返排液的回收利用，做到了变废为宝，节约化工材料和水资源，减少排污，减轻井下作业用水压力。2、采用低粘稠化剂，分子量小，压裂液对裂缝导流能力伤害较低，没有高分子聚合物链所引起的对孔隙的堵塞或对裂缝导流能力造成的持久性伤害，有助于提高低渗油气藏的改造效果。3、滤饼由小分子量的聚合物组

3、成，有较好的滤失控制性能，且容易自动被破坏和清除，和传统聚合物形成的滤饼有较大的区别。二、核心技术1、低粘缔合增稠剂的开发2、改变稠化剂的分子结构和链节长度，降低基液粘度；提高稠化剂的水溶性和链节的伸展度，增加稠化剂链节的活性和活性基团的利用率。见图l。3、开发适合低粘稠化剂的可逆交联技术，保证压裂液的稳定流变特性。见图2。4、通过缓慢破胶技术和交联调节剂来实现压裂液体系的粘度由基液态<--->胶态<--->基液态的可逆转化。氧化性破胶剂可以强化可循环使用压裂液的破胶效果，但是破坏了稠化剂的空间结构导致无法二次使用。5、返

4、排液二次利用，PH值改变温和，避免压裂液体系的瞬间增稠，造成的摩阻增大和携砂不匀及性能降低。6、压裂液对温度不敏感，可避免在泵送过程中的持续降粘。7、压裂液在裂缝壁面易被破坏，避免对地层孔喉和微裂缝造成持久的伤害。同等质量羟丙基瓜尔胶在水中的溶解同等质量低粘稠化剂在水中的溶解图1：同等质量稠化剂分别在水中的溶解示意图2：可循环使用压裂液体系的交联及可逆过程8、返排液的回收再利用技术利用返排液回收处理设备对返排液进行油气、泥砂分离，提高压裂返排液的使用性能。三、压裂液回收利用技术室内试验该压裂液和其它聚合物压裂液相比，具有较

5、好的耐温抗剪切能力，同一温度下压裂液可保持恒定的粘度而不下降：施工过程中不需要氧化破胶剂就可以实现破胶返排，并能有效降低对裂缝导流能力的伤害：重要的是，对压裂液的返排液进行回收后，可以作为压裂液重新使用。1、增稠液的粘度可循环使用压裂液较常规压裂液的增稠液有较低的粘度，它和其它压裂液增稠液的粘度对比见表l。可循环使用压裂液增稠液的粘度只有15mPa.s左右，而常规的压裂液现场一般应用的粘度在36mPa.s以上。表l不同压裂液增稠液的粘度压裂液类型不同浓度(%)下的粘度(mPa.s)0.300.350.4可循环使用压裂液12

6、1518HPG303645注：试验条件：温度30℃，剪切速率170s：2、压裂液的残渣压裂液回收利用技术在破胶降粘后产生较低的残渣。表2为不同类型压裂液的残渣性能对比，图3为可回收循环使用压裂液与常规瓜尔胶压裂液外观对比。液体类型残渣含量(mg/l)可循环使用压裂液82.9低浓度有机硼压裂液274.3常规硼砂交联压裂液496表2不同压裂液的残渣对比数据图3：可回收循环使用压裂液与瓜尔胶压裂液外观对比3、压裂液的流变性能压裂液回收利用技术中起增稠作用的稠化剂，由于链伸展完全、活性基团含量高，和硼离子交联后能形成致密的、更密集

7、的聚合物网络结构，因而其交联液具有更好的粘性和弹性，提高了压裂液的携砂性能。图4是80℃下可回收循环使用压裂液的流变曲线。在一定温度条件下，随着时间的延长，可回收循环使用压裂液的粘度几乎是立即形成的，并且在恒温后粘度保持稳定，可以保证整个施工过种的稳定性，图5、图6和图7分别是为90℃、100℃和120℃下可循环使用压裂液的流变曲线图。图4:80℃下可循环使用压裂液的流变曲线图图5:90℃下可循环使用压裂液的流变曲线图图6:100℃下可循环使用压裂液的流变曲线图图7:120℃下可循环使用压裂液的流变曲线图4、压裂液的破胶压

8、裂液回收利用技术破胶是采用缓慢破胶技术，表3是一定温度下、不同破胶活化剂、不同加量下的破胶情况试验结果，破交后瓜胶的空间结构并未发生变化。这样，返排液中再加入交联调节剂时就可以交联，体系粘度会很快升高而形成高粘的压裂液回收利用技术压裂液。压裂液回收利用技术中的压裂液也可以使用氧化破胶剂来降低液体的粘度，