受温度激发的自转向压裂液研究

【摘要】：本论文开发出了可受温度激发的自转向压裂液,进而提出了一种全新的水力压裂工艺措施——自转向压裂技术。该压裂液在常温下具有良好的注入性,在不加入其它外来材料的情况下,注入地层后受地层的加热可形成凝胶、暂堵裂缝、将裂缝有效封堵并提高裂缝内液体净压力,进而转向产生新裂缝,且生成的凝胶受地层进一步加热作用可自行破胶,恢复裂缝产能。此种压裂液的成胶、破胶温度与时间精准可控,通过优化设计可在单次水力压裂过程中将产生的裂缝多次封堵并转向,在单次压裂施工后得到多条油气渗流的高速通道;该压裂液同时具有压开储层与携带支撑剂的作用,也可与常规压裂液搭配使用。因此,以该压裂液为施工液体的自转向压裂技术可实现压裂与转向并举。该技术不仅为转向(暂堵)压裂、重复压裂等技术提供了新的方向,其更大意义在于解决现有增加裂缝改造体积的技术普遍存在的受限于储层条件、对工具材料要求高、工艺复杂、成本高,难以实现有效提高改造效果的技术难题。主要开展的研究工作如下:(1)对现有的增加裂缝改造体积的压裂理论与技术、暂堵剂材料研究现状、研发自转向压裂液所需要的超分子化学原理、超分子凝胶化学材料的发展现状进行了综述,分析了现有技术与材料所存在的局限性;提出了研发自转向压裂技术的意义,明确了本文的研究思路与需要开展的具体工作。(2)从主客体化学与超分子化学的原理出发,利用分子间多种非共价键作用力的协同作用构筑了多组分凝胶体系;通过研究凝胶体系中客体分子和盐类对此体系凝胶化温度的影响,得到了调控凝胶化温度的方法;构筑五种并筛选出两种凝胶体系,为自转向压裂技术的研究提供了液体基础;最后以FT-IR、XRD、SEM等测试分析方法对构筑的凝胶体系进行了表征,并探究了体系的成胶与破胶机理。(3)对筛选出的自转向压裂液的流变性进行了测试与分析;对这两种体系在原油、地层水、金属离子、盐类、氧化剂和不同pH值存在环境下的配伍性做了详细测试;对自转向压裂液与常用的高分子试剂的水溶液的适应性做了详细测试,确定了这两种自转向压裂液的应用条件。(4)对两种体系的自转向压裂液的暂堵性能、转向性能、抗滤失性能、携砂性能等现场应用性能进行了系统评价;并在现有两种自转向压裂液的特点和优势的基础上,对自转向压裂技术的工艺实施方式进行了具体分析,提出了自转向压裂技术三种可行的工艺方案。