【摘要】：壓裂作為一項(xiàng)提高儲層油氣資源產(chǎn)量的重要技術(shù),在非常規(guī)油氣藏中的應(yīng)用一直備受關(guān)注。交聯(lián)劑作為壓裂液中重要的添加劑之一,對壓裂的效果起著十分重要的作用。高性能(耐溫性,懸砂性能)、低傷害、低成本的交聯(lián)劑一直是人們研究的熱點(diǎn)。本課題組前期將硼酸修飾到功能化二氧化硅表面,制備了高效的硼交聯(lián)劑,表現(xiàn)出較好的交聯(lián)效果。本文在前期研究的基礎(chǔ)上,選擇硅溶膠為基體對其表面修飾含硼硅烷修飾劑制備了水分散性納米交聯(lián)劑(W-NC);以季戊四醇、γ 氨丙基三乙氧基硅烷、硼酸、鈦酸乙酯為原料,采用表面修飾技術(shù)分別制備了低傷害硼交聯(lián)劑(PB)、耐溫性優(yōu)異的復(fù)合硼鈦交聯(lián)劑(PBT)。具體研究內(nèi)容如下:(1)以硅溶膠為基體,采用表面修飾技術(shù)對其修飾含硼硅烷修飾劑,制備了水分散性納米交聯(lián)劑(W-NC)。探究了反應(yīng)因素(反應(yīng)時間、溫度、修飾劑用量、pH)對W-NC交聯(lián)性能的影響,結(jié)果顯示制備W-NC最佳反應(yīng)條件為含硼硅烷修飾劑:硅溶膠為0.6:10、反應(yīng)溫度80℃、pH為12、反應(yīng)時間3 h。通過透射電子顯微鏡對W-NC的形貌進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示該交聯(lián)劑為球形結(jié)構(gòu),水分散性較好。流變測試結(jié)果顯示542ppm W-NC與0.3%胍膠交聯(lián)形成的凍膠,經(jīng)過170 s~(-1)剪切速率作用,仍保持較高的粘度,且交聯(lián)體系具有較好粘彈性能。陶粒在W-NC交聯(lián)體系中的沉降速率為0.012 cm/min。W-NC交聯(lián)體系經(jīng)過破膠后,破膠液的粘度較低(3 mPa·s),固體殘?jiān)枯^少(162mg/L)。(2)利用季戊四醇與γ 氨丙基三乙氧基硅烷反應(yīng)制備多胺基中間體,然后將硼酸修飾到多胺基中間體表面,制備了低傷害硼交聯(lián)劑(PB)。探究了反應(yīng)條件(溫度、時間、物料配比)對其交聯(lián)效果的影響,結(jié)果表明制備PB的最佳條件為硼酸:γ 氨丙基三乙氧基硅烷:季戊四醇修飾比為5:5:1、反應(yīng)時間3 h、反應(yīng)溫度80℃。通過紅外分析和熱重分析對PB的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示硼酸對季戊四醇進(jìn)行了有效改性。通過掃描電子顯微鏡對PB交聯(lián)胍膠體系的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果表明PB交聯(lián)體系比硼酸交聯(lián)體系相比,交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密,有利于提高壓裂液的攜砂造縫能力。流變性能測試結(jié)果顯示,PB交聯(lián)體系與硼酸交聯(lián)體系相比,表現(xiàn)出優(yōu)異流變性能(耐溫性,粘彈性)。418 ppm PB與0.3%胍膠交聯(lián)形成的凍膠經(jīng)過170 s~(-1)剪切速率作用,70℃粘度保持在90 mPa·s左右;且具有較好的粘彈性能。418 ppm PB與0.25%胍膠交聯(lián)形成的凍膠經(jīng)過170 s~(-1)剪切速率作用,70℃體系粘度保持70 mPa·s左右,且粘彈性能優(yōu)異,將胍膠的用量降低了16.7%。PB交聯(lián)體系經(jīng)破膠后,體系的粘度和殘?jiān)枯^低,破膠液與模擬水配伍性能良好。巖心傷害測試顯示PB體系對儲層的傷害率為13.7%,相比硼酸交聯(lián)體系(24.1%),對儲層傷害較小。(3)硼交聯(lián)劑普遍存在耐剪切但耐溫性差的特點(diǎn)。鈦交聯(lián)劑具有較好的耐溫性,但不耐剪切。本章將鈦酸乙酯和硼酸同時修飾到多胺基中間體上,制備了復(fù)合硼鈦交聯(lián)劑(PBT)。探究了硼酸和鈦酸乙酯的不同修飾比對交聯(lián)性能的影響,硼酸與鈦酸乙酯修飾比為1:4,制備的PBT交聯(lián)劑交聯(lián)性能較好。對PBT進(jìn)行了紅外表征,結(jié)果顯示硼和鈦對季戊四醇進(jìn)行了有效改性。流變測試結(jié)果表明PBT交聯(lián)體系與硼酸交聯(lián)體系,鈦酸乙酯交聯(lián)體系相比,耐溫,耐剪切性能更加優(yōu)異。418 ppm PBT與0.3%的胍膠交聯(lián)形成的凍膠經(jīng)過170 s~(-1)剪切速率作用,70℃粘度保持在180 mPa·s左右;降低16.7%胍膠用量,418 ppm PBT與0.25%胍膠交聯(lián)體系經(jīng)過剪切作用后,70℃粘度保持在130 mPa·s左右,且體系的粘彈性較好,有效地減少了壓裂液對儲層的損害。SEM對PBT交聯(lián)胍膠體系的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果顯示PBT交聯(lián)體系具有更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有利于提高壓裂液的攜砂造縫能力。懸砂測試結(jié)果顯示支撐劑在PBT交聯(lián)體系具有較低的沉降速率(0.069 cm/min)。PBT破膠體系的粘度及殘?jiān)烤陀趪鴺?biāo)要求。破膠液與模擬水配伍性能良好,對巖心的傷害為17.4%。
【圖文】：

圖 1-1 壓裂施工示意圖 壓裂液基本性能要求液被注入地下儲層的過程會受到一定剪切力的作用，且隨著井深的增加溫，因此要求壓裂液具有一定的穩(wěn)定性（剪切穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性）。此外壓較好的攜帶支撐劑的能力，來保證支撐劑被順利的輸送到裂縫當(dāng)中，防止裂完成后要保證壓裂液在破膠劑的作用下能夠快速破膠，使高粘度的液體液體，易于返排到地面，因此要求壓裂液具有易破膠和易返排的特性；由雜，儲層水礦化度較高，破膠液避免不了與地層水接觸，，因此要求壓裂液伍性能。儲層巖心致密，孔隙度低，要求破膠體系具有較低的殘?jiān)�，減性，即要求壓裂液具有較低的巖心傷害。除此之外還要考慮壓裂液的成本液的添加劑（稠化劑、破膠劑、交聯(lián)劑）來源廣泛，價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。綜上性質(zhì)需要滿足以下要求：（1）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；（2）高表觀粘度以確保支撐劑

胍膠壓裂液交聯(lián)劑的制備及其性研究工作的研究發(fā)現(xiàn)，將硼聯(lián)劑與稠化劑的交聯(lián)速率，有機(jī)硼交聯(lián)劑，在一定程度上物膠分子的絡(luò)合作用增強(qiáng)，圖 1-4 所示）是由于 LGD(分子發(fā)生作用時，溶液中游用葡萄糖、葡萄糖酸鈉、乙二硼酸鹽通過絡(luò)合作用，制備有聯(lián)和耐高溫的特性[79-81]。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE357.12

【參考文獻(xiàn)】

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1 張世嶺;郭繼香;楊w掮

本文編號：2640454