一、项目来源

陕西省2017重点研发计划（项目编号：2017GY-163) ，主要应用于油气井开发领域。

二、 项目简介

1. 研究背景：鉴于陕北地处鄂尔多斯盆地，地势复杂，油气藏属于低渗透油气。开采过程中多用水力压裂 ，压裂现场地势环境多样，压裂液残渣含量高，返排不彻底，对地层和支撑剂充填层造成严重堵塞 ，使渗透率下降80%以上，压裂效果降低，压裂成本高，对岩心伤害较大。 根据以上问题需迫切开发地域适应性强，成本低的压裂入井材料以及新型的低残渣压裂液，以解决 目前现场施工过程中存在的如下问题： （1）瓜胶液与交联剂因水质等环境变化形成的冻胶不交联； （2）施工中，助剂和瓜胶液以及水体不配伍，产生絮状物或是胶体沉淀； （3）施工完成后返排液水化不彻底； （4）压裂助剂成本高，适应性和限制性强； （5）现有压裂液体系本身水不溶物高，破胶不彻底产生的交联聚合物不利于返排，岩心伤害大； （6）压裂后既达不到环保高效促增产，又达不到降本减排保增产要求。

2. 主要研究内容： （1）瓜胶液与交联剂因水质等环境变化形成的冻胶不交联问题。 （2）压裂施工中，助剂和瓜胶液以及水体不配伍，产生絮状物或是胶体沉淀问题。 （3）施工完成后返排液水化不彻底问题。 （4）压裂助剂成本高，环境适应性和限制性强问题。 （5）压裂液选用的瓜尔胶粉本身水不溶物偏大（8%～10%），这种压裂液残渣除本身水不溶 物，还有破胶后产生的交联聚合物不利于返排，岩心伤害大问题。 （6）压裂后原油增产效果不明显，需返工，还会间接导致压裂成本增加问题。 （7）整体作业后既达不到环保高效促增产，又达不到降本减排保增产问题。 （8）压裂液制备各成分需求量大，成本高问题。 （9）从生产物料源头开始控制原材料成本和质量问题。 （10）研究环保可靠、环境适应性强的瓜胶低残渣水力压裂液体系产品配方，能够更好地适应 陕北地区各采油厂的压裂施工要求，达到预期效果。

本项目根据现场应用中存在的问题，研究开发出一种新型低残渣瓜胶压裂液体系及其制备方法。这种压裂 液体系优点是成本低，浓度低，环保压力和残渣含量少，返排彻底，对岩心伤害小。充分解决压裂 施工过程中存在的以上问题中的一个或者多个。达到压裂施工环保、增产、增效目的，市场竞争优势显著。

三、 研究结果：

1. 研究出一套适应延长石油地质及水质条件的低残渣压裂液体系应用工艺。

2. 申报项目相关发明专利3项，授权一项，实审中一项，驳回一项。

3. 发表项目相关论文10余篇。

4. 制定企业标准6项。

5. 建成中试线、生产线1条。

6. 低残渣压裂液体系特点如下：

 ⑴该体系对水质不敏感，适用于延长油田各个区域水资源，且体系配伍性能良好。

 ⑵体系残渣量非常低，仅为原粉的9.5%，HPG-Ⅰ的16.5%，HPG-Ⅱ的12.4%，伊可美 ECOPOL18Y2的60%。

 ⑶体系浓度低：增粘剂使用量，新型增稠剂与HPG相比降幅达25%以上。增产效果明显，施工成本低，效率高。

 ⑷体系耐温剪切性能优异：120℃，低残渣体系剪切2hr后粘度仍保持在200mPa·s以上，远优于 HPG体系，而增稠剂用量仅为HPG体系的60%。

 ⑸体系摩阻低：低残渣压裂液体系相对于HPG压裂液体系摩阻降低约30%。该体系施工完成后 返排液水化彻底，降低岩心伤害，残留物低。

⑹整体作业后环保高效促增产，降本减排保增产。

 ⑺该体系环保可靠、环境适应性强，节能增效，能够很好地适应陕北地区各采油厂的压裂施工 要求，达到预期效果。

四、 重要科学发现 ：

1. 陆地石油开采（0711）：发明专利《一种油田用表面活性剂的制备方法2013104785054》研究出一 种新型表面活性剂，适用于油气田，大大降低油水表界面张力，提高了注水替油通道的亲水性，延 长了油气管道的使用寿命，改善了低渗油藏，提高了采收率。

2. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：发明专利《一种压裂返排液处理方法 2018115693720》研究出新型工艺，最大程度使压裂返排液得到二次回收利用，确保压裂返排液得 到无害化处理。将返排液回收再利用，不仅可以缓解西北地区水资源短缺的问题，还可以减少废液 排放，实现非常规的油气田的环保、节能开发。并且可以实现利益最大化，大大降低油气田开发成 本，利润最大化。

3. 陆地天然气开采（0711）：发明专利《一种自带能量的泡排剂及其制备方法201810940540.6》研究 出一种自带能量的泡排剂及其制备方法，不仅能产生热量，又因自身产生热量能解决近井带堵塞问 题，提高了油气产量。而一般处理积液的措施是用泡排车从气管中排进一定量的泡沫剂，或者在井 口投入泡排棒，使其气层周围液体密度减小，从而把气层以上的液体托出，使气井恢复产量。但是 上技术采用的泡沫剂自身是无能量的，不能解决近井堵塞问题。

4. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：发明专利《一种低残渣瓜胶压裂液及其制备方法 201810962886.6》研究开发出一种新型低残渣瓜胶压裂液体系及其制备方法，优点是成本低，浓度 低，环保压力和残渣含量少，返排彻底，对岩心伤害小。充分解决压裂施工过程中存在的以上问题 中的一个或者多个。达到压裂施工环保、增产、增效目的，市场竞争优势显著。

5. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：论文《羟丙基瓜尔胶的催化氧化降解研究》[《化 工技术与开发》2019,048(008)]中制备了3种金属配合物催化剂,对其进行红外和紫外表征,评价了其催 化氧化降解羟丙基瓜尔胶的性能.结果显示,所制备的3种金属配合物催化剂中,铁离子的效果最佳,当 温度为45℃、pH为7、催化剂用量为0.5％ 、H2O2用量为8％时,可以将羟丙基瓜尔胶溶液的相对黏 度从26降低至0.87.

6. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：论文《酸化交联体系助剂的优化分析 》[《胶体与聚合物》2021,039(004)] 对酸液所需的缓蚀剂、铁离子稳定剂和助排剂进行了优选,结果 显示,当缓蚀剂为WDEH,加量为3.0％时,酸液对N80钢片的腐蚀速率最低,仅为2.54 g/m2·h,缓蚀率高 达91.2％;DY作为铁离子稳定剂,浓度为1.0％时,稳定能力最好;浓度为0.8％时,助排剂XP的效果最好。

7. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：论文《压裂返排液回收再利用技术的应用研究》 [《化工技术与开发》2018,047(007)]对延长油田压裂返排液的成分和含量进行分析,考察各成分对压 裂液体系性能的影响.将自主研发和设计的回收处理工艺和返排液处理方法相结合,处理掉返排液中 有害且污染地层和环境的成分,将保留的有用组分直接用于二次配液,实现了有用成分的再次循环利 用,减少了返排液处理量,节省了拉运、存储、水处理等成本,达到了压裂返排液回收再利用的目的.

8. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：论文《含油污泥热解处理技术研究》[《胶体与聚 合物》2021,039(003)]对延长油田四种含油污泥样品组分和金属含量进行分析.并对含油污泥进行灼 烧实验,结果表明:在100-450℃挥发量较大,450-550℃挥发量较小,550℃以上基本不变,650℃以后剩余 残渣为红色沙土物质.最后对生成的液、气和固体进行了研究.

9. 石油和天然气开采专业及辅助性活动（1120）：论文《低残渣压裂液体系的形成及性能评价》 [《化工技术与开发》2018,047(006)] 通过在大分子半乳聚糖上接入新的化学基团,制备得到改性的羟 丙基瓜胶.研究了反应时间、反应温度和酸碱度对所形成体系的影响,评价了该体系的稳定性、携砂 性能和破胶性能,认为所形成的低残渣压裂液体系具有.良好的热稳定性、强的携砂能力和破胶性能。

五、 成果应用效果：

与国内外同类技术比较 经过半个多世纪的发展，随着科技的不断进步，压裂液体系也向多元化方向迈进，出现了水 基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、清洁压裂液等。目前，国外压裂液体系朝 着地层伤害小、环境友好型的方向发展，并不断提高其耐温耐剪切抗盐能力，已形成门类齐全 ，适用于各种地层和环境条件下的压裂液体系，并得到广泛应用。 国内在油气田低残渣压裂液 体系和环保方面研究和应用还处在起步阶段。各个科研院所开发的成果也只是在某个油田小范 围内应用。 由于国内相关项目开发处于起步阶段，该项目技术水平处于领先地位。

 直接经济效益和社会意义：

    1. 整体比市场上一般压裂液成本更低廉，更环保，对岩心伤害小，交联和破胶效果更好。

2. 一定程度上降低了施工成本和压裂中存在的压裂液残渣含量高，返排不彻底，不配伍，不交 联，环境适应性差，成本高等技术问题。

3. 该项目的研发及推广，填补了延长油田压裂现场地势环境多样导致各区块对低残渣压裂液体 系应用的空白，有利于减轻对脆弱环境的伤害。

 4.项目研发及推广后，实现相关销售收入3000万元，实现年利税800余万元，达到增产增效的目的。

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