煤层用表面活性剂清洁压裂液体系研究

【摘要】：中国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一,煤层气经济开发在中国具有很大的潜力。实践证明,水力压裂是提高煤层气经济有效开发的主要增产措施之一,但针对煤层气储层存在杨氏模量低、泊松比高、地层温度低且具有特殊的双孔隙结构及割理发育特征,以及更大的各向异性和不均质性,使其在压裂改造过程中,压裂液对储层的伤害严重。为了解决煤层气井压裂这一瓶颈技术,本文首先通过资料收集、文献调研、实验研究等基础上,得出煤层气储层受到外来流体的潜在伤害类型及其微观机理。然后,根据不同类型表面活性剂对煤层气储层的伤害程度、煤层气储层的潜在伤害类型与机理、清洁压裂液成胶机理等,开发研究了一种煤层用表面活性剂清洁压裂液体系。SF-A为清洁压裂液的主剂,SF-B为清洁压裂液的助剂,且创新性地开发研究了一种清洁压裂液破胶剂SF-C,该破胶剂与调节剂KSPJ123配合使用能够较好的控制清洁压裂液的破胶时间,解决了清洁压裂液在天然气或煤层气井应用时不可破胶、破胶时间不可控制的难题；最后,对该清洁压裂液体系进行了性能评价。结果表明：该体系不仅具有剪切稳定性好、携砂性能强、与地层水配伍性良好、破胶液表面张力低、无残渣等优点,更重要的特点是其针对煤层气储层更加低伤害、低成本,同时也证明了弹性模量应该是衡量清洁压裂液携砂性能的主要指标。 【关键词】：煤层气 伤害 清洁压裂液 破胶剂 粘弹性
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TE357.12
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究的目的及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 压裂液研究现状8-9
• 1.2.2 煤层用压裂液研究现状9-10
• 1.3 主要研究内容及技术路线10-11
• 1.3.1 主要内容10
• 1.3.2 技术路线10-11
• 1.4 主要研究成果及创新点11-13
• 1.4.1 主要成果11-12
• 1.4.2 创新点12-13
• 第二章 煤层气储层基本特征13-36
• 2.1 煤及煤层气的生成13-17
• 2.1.1 煤的成因类型13
• 2.1.2 煤的生成13-15
• 2.1.3 煤层气的生成15-17
• 2.2 煤层气的组分17
• 2.3 煤层气储层岩性特征17-23
• 2.3.1 全岩分析17-21
• 2.3.2 粘土矿物类型分析21
• 2.3.3 粘土矿物扫描电镜分析21-23
• 2.4 煤层气储层孔裂隙结构特征23-29
• 2.4.1 孔隙类型23
• 2.4.2 基质孔隙微观特征23-25
• 2.4.3 割理孔隙特征25-29
• 2.5 煤层气储层孔隙度与渗透率29-30
• 2.6 煤层气储层吸附特征30-32
• 2.7 煤层气储层含气性32-33
• 2.8 煤层气储层压力与温度33
• 2.9 煤层气储层水质分析33-34
• 2.10 本章小结34-36
• 第三章 表面活性剂清洁压裂液成胶及破胶机理36-43
• 3.1 清洁压裂液成胶机理36-41
• 3.1.1 表面活性剂胶束的形成36-38
• 3.1.2 胶束聚集数的影响因素38-39
• 3.1.3 清洁压裂液成胶机理39-41
• 3.2 清洁压裂液破胶机理41-43
• 第四章 新型煤层用表面活性剂清洁压裂液体系研究43-57
• 4.1 煤层气储层的潜在伤害类型43-47
• 4.1.1 吸附伤害44-45
• 4.1.2 敏感性伤害45
• 4.1.3 割理裂缝堵塞伤害45-46
• 4.1.4 压裂液滤失伤害46-47
• 4.2 新型煤层用清洁压裂液表面活性剂及其助剂筛选47-49
• 4.3 新型煤层用清洁压裂液配方设计及筛选49-50
• 4.4 新型煤层用表面活性剂清洁压裂液微观结构50-52
• 4.4.1 实验方法51
• 4.4.2 实验结果51-52
• 4.5 新型煤层用表面活性剂清洁压裂液破胶剂的研发52-55
• 4.5.1 试验材料与方法52
• 4.5.2 研发用清洁压裂液配方及性能52-53
• 4.5.3 APS破胶性能53
• 4.5.4 磺酸盐类破胶剂SP-1破胶性能53-54
• 4.5.5 新型清洁压裂液破胶剂SF-C破胶性能54-55
• 4.5.6 破胶液表面张力、残渣含量以及与地层水的配伍性55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 新型煤层用清洁压裂液性能评价57-75
• 5.1 不同温度、不同浓度助剂SF-B清洁压裂液粘度57
• 5.2 不同温度、不同浓度主剂SF-A清洁压裂液粘度57-58
• 5.3 KCl溶液与自来水配液的粘度比较58-59
• 5.4 煤层用表面活性剂清洁压裂液耐温耐剪切性能59-61
• 5.5 清洁压裂液与KCl的配伍性61-63
• 5.6 清洁压裂液流变特性63-66
• 5.7 煤层用表面活性剂清洁压裂液体系粘弹性评价66-69
• 5.8 清洁压裂液滤失性评价69-70
• 5.9 清洁压裂液的动态伤害评价70-72
• 5.9.1 实验方法70
• 5.9.2 实验装置70
• 5.9.3 实验结果70-72
• 5.10 悬砂性能评价72-73
• 5.11 动态线性膨胀评价73
• 5.12 润湿吸附性评价73-74
• 5.13 本章小结74-75
• 第六章 结论及建议75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-82
• 详细摘要82-94

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