Катионный антифрикционный агент для жидкости гидроразрыва пласта

Условия применения катионных противотурбулентных присадок должны быть всесторонне оценены в сочетании с характеристиками пласта, системами жидкостей гидроразрыва, методами строительства и экологическими требованиями. Ключевым моментом является адаптация к сложным сценариям за счет использования "специальных функций катионных групп дддххх и "hстабильности противотурбулентной эффективности дддхххх. 

Конкретные применимые условия следующие: 

1. Геологические условия пласта 

1). Водохранилища, богатые глинистыми минералами

Он применим к песчаниковым коллекторам с содержанием глины ≥ 5%, особенно если коллектор содержит расширяющиеся глины (монтмориллонит, иллит - смектит смешанного слоя) или легко мигрирующие мелкие частицы (каолинит, хлорит). 

Причина: Катионные группы могут препятствовать набуханию глины посредством электростатической адсорбции и закреплять дисперсные частицы, снижая чувствительность жидкости гидроразрыва пласта к воде, что обеспечивает синергетическую защиту с функцией антифрикционной присадки. 

2). Высокосоленые формации

Он применим к резервуарам с общей соленостью пластовой воды ≥ 10⁴ мг/л (особенно тем, которые содержат двухвалентные ионы, такие как Ca²⁺ и Мг²⁺), таким как межсолевые нефтяные и газовые резервуары и прибрежно-фационные песчаники. 

Причина: Положительно заряженные группы молекулярной цепи катионного антифрикционного присадки меньше подвержены воздействию экранирования ионами соли и могут сохранять вытянутое состояние в среде с высоким содержанием соли, сохраняя эффективность снижения сопротивления (превосходящую проблему образования спирали и выхода из строя анионного антифрикционного присадки в условиях с высоким содержанием соли). 

3). Низкопроницаемые коллекторы 

Он применим к плотным коллекторам с проницаемостью матрицы < 10 мД, таким как сланцевый газ и плотные нефтяные пласты. 

Причина: Низкопроницаемые коллекторы более чувствительны к закупориванию пор. Двойная функция катионного антифриза — разбухание и снижение сопротивления — может снизить повреждение проницаемости, вызванное проникновением фильтрата жидкости гидроразрыва, и защитить проводимость коллектора. 

2. Характеристики систем жидкостей гидроразрыва 

1). Системы жидкостей гидроразрыва на водной основе 

Он применим только к антифрикционным присадкам на водной основе для жидкостей гидроразрыва (включая линейные гели, сшитые гели, реагенты-понизители трения и т. д.) и не применим к жидкостям гидроразрыва на масляной или спиртовой основе. 

Причина: Для достижения антифрикционного эффекта полимерные цепи катионного антифрикционного агента должны раствориться и вытянуться в водном растворе. Масляная фаза приводит к скручиванию молекулярных цепей или их осаждению. 

2). Сложные системы с несколькими добавками

Применяется в качестве антифрикционной присадки для систем жидкостей гидроразрыва пласта, содержащих сшивающие агенты (такие как бура, органический цирконий), гелеразрушители (такие как персульфаты, ферменты), бактерициды и другие добавки. 

Причина: Катионный антифрикционный агент должен быть совместим с другими добавками (например, не препятствовать образованию поперечных связей в геле и не подвергаться преждевременному разрушению под действием гелеразрушителя). После молекулярной разработки он может адаптироваться к сложным рецептурам и сохранять стабильность на протяжении всего процесса. 3. Требования к технологии производства 

1). Гидроразрыв пласта в длинном горизонтальном разрезе или в глубоких скважинах

Применимо к горизонтальным скважинам с длиной горизонтального участка до 1000 м или к глубоким скважинам с ГРП с вертикальной глубиной до 3000 м. 

Причина: Сопротивление трения вдоль длинного горизонтального участка/глубокой скважины высокое (потери на сопротивление трения могут достигать 30–50% от общего давления насоса). Катионный антифрикционный агент может снизить турбулентное сопротивление трения на 40–70%, уменьшая потери давления насоса и обеспечивая равномерное поступление жидкости гидроразрыва в каждый кластер трещин в соответствии с проектным вытеснением. 

2). Сценарии строительства с большим смещением 

Он применим для крупномасштабного гидроразрыва (например, объемного гидроразрыва) с производительностью конструкции тссссс 10 м³/мин. 

Причина: При больших объёмах потока интенсивность турбулентности жидкости выше, и потребность в снижении сопротивления становится более острой. Длинноцепочечные молекулы катионного антифрикционного агента могут более эффективно подавлять вихри и поддерживать состояние с низким сопротивлением трению. 

4. Требования к окружающей среде и стабильности 

1). Средне- и высокотемпературные резервуары (требующие модификации для повышения термостойкости). Обычные продукты применимы для резервуаров с температурой ≤ 120 ℃. После модификации для повышения термостойкости (например, введения ароматических колец и гетероциклических групп) они могут применяться для резервуаров с температурой 120–180 ℃. 

Причина: Высокие температуры могут вызывать термоокислительную деградацию полимерных цепей. Для повышения термостойкости и предотвращения снижения эффективности антифрикционной присадки для жидкости гидроразрыва из-за разрыва молекулярной цепи требуется особая структура молекул. 

2. Низкий рН или нейтральная среда для гидроразрыва пласта 

Противотурбулентная присадка может использоваться в системах жидкостей гидроразрыва пласта с рН от 5 до 9. Сильнокислая (рН < 3) или сильнощелочная (pH < 11) среда может привести к разрушению катионных групп (например, к несбалансированному протонированию аминов). 

Краткое содержание 

Основная логика применения катионного антифрикционного реагента для жидкостей гидроразрыва заключается в следующем: исходя из потребности в снижении сопротивления, а также в ситуациях, когда пласту требуется защита от набухания/солеустойчивости, оптимальным сценарием является: пласт с высокой соленостью и низкой проницаемостью, содержащий расширяющиеся глины, с использованием антифрикционного реагента для жидкости гидроразрыва при строительстве длинного горизонтального участка и гидроразрыва с большим смещением пласта, при этом температура пласта находится в пределах его температурной стойкости.