鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子模拟及室内研究.pdf
《鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子模拟及室内研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子模拟及室内研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、化学工程师Sum335No.8ChemicalEngineer油田化学DOI:10.16247/ki.23-1171/tq.20230865鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子2023年第8 期模拟及室内研究?徐岗,李鹏程,张小东(延长油田股份有限公司子长采油厂,陕西子长7 16 0 0 0)摘要:本文结合计算机分子动力学模拟,设计以1,8-二羟基萘为连接基,超长疏水尾链为黏弹性表面活性剂(VES)分子结构。HNMR表明,成功合成VES分子结构(zW),室温下ZW的临界胶束浓度为48.84molL-,耐盐性测试表明,zW在6(wt)%的NaCl和CaC12溶液中黏度保持率分别为6 7%和8 8%,验
2、证了zW分子模拟对盐的低敏感性结果;选取矿化度为10 56 8 0 mgL-和510 32 mgL-的鄂尔多斯盆地油田地层产出水,将ZW配制成两种VES压裂液(B和A)并进行压裂液性能考察,在12 0、17 0 s剪切2 h后,B和A体系黏度分别稳定在40 mPas和7 0 mPas左右,30%陶粒在B和A体系中的沉降速度均小于0.2 mms1,两种体系减阻率可达7 0%以上;岩芯伤害测试结果表明,B和A对岩芯渗透率的破坏率均小于10%,满足现场要求。关键词:分子模拟;耐高温;清洁压裂液;耐盐性;低伤害中图分类号:TE357.2Molecular simulation and indoor s
3、tudy of salt-tolerant clean fracturing in Erdos oil*(zichang Oil Production Plant,Yanchang Oilfield Company Limited,zichang 716000,China)Abstract:In this paper,the molecular structure of a viscoelastic surfactant(VEs)with 1,8-dihydroxynaphthalene as the linker and an ultra-long mustard amide unsatur
4、ated aliphatic chain as the hydrophobictail chain was designed by combining computer molecular dynamics simulations.H NMR showed that the VESmolecular structure(zw)was successfully synthesized with a critical micelle concentration of 48.84 molL-1 atroom temperature.The salt tolerance test showed tha
5、t the viscosity retention of zW was 67%and 88%in 6(wt)%Nacl and CaCl2 solutions,respectively,which verified the low sensitivity of zW molecular simulation to salt;theproduced water from the oilfield in Ordos Basin with mineralization of 105680mg L-1 and 51032mg L-1 wasselected,and zZW was formulated
6、 into two VES fracturing fluids(B and A)and the fracturing fluid performancewas investigated at 120,17 0 s-a f t e r s h e a r i n g f o r 2 h o u r s,t h e v i s c o s i t i e s o f B a n d A w e r e s t a b i l i z e d a t 40 m Pa sand 70 mPas,respectively,and the settling rate of 30%ceramic parti
7、cles in both B and A was less than 0.2mms-1,and the drag reduction rate of both systems could reach over 70%;the results of core damgae test showed that thedamage rate of B and A on core permeablity was less than 10%,which met the field requirements.Key words:molecular simulation high temperature re
8、sistance;clean fracturing fluid;salt resistance;low damage水力压裂在非常规油气增产改造施工中发挥着重要作用11-4)。与传统压裂液相比,VEs压裂液具有制备简单、悬浮性好、对储层伤害小等优点。尽管VES压裂液具有许多优点,但研究表明,传统的单链表面活性剂在深层油气藏中表现出较低的耐温性和抗盐性15-7)。此外,由于单链表面活性剂临界胶束浓度(CMC)高,形成高黏弹性压裂液所需要的表面收稿日期:2 0 2 2-0 9-2 7基金项目:延长石油重大科技项目(No.KT3016SFW0002)作者简介:徐岗(197 8-),男,汉,陕西子长人
9、,高级工程师,2 0 11年毕业于西安石油大学,大学本科,研究方向:油田开发。文献标识码:AXU Gang,LI Peng-cheng,ZHANG Xiao-dong活性剂浓度也高,从而导致成本增加18-10 1。与单链表面活性剂相比,双链表面活性剂CMC较低,具有较强的降低表面张力和提高黏度的能力。在高矿化度环境中,VES压裂液会迅速集聚、浑浊,产生相分离现象,从而使得流体不具备黏弹性,导致支撑剂的快速沉降以及压裂作业的失败文11,12 1。此外,按人均计算,中国约占世界人均用水量的四分之一,在40 多个严重缺水的国家中名列前茅。压裂作业地区大多为山地、丘陵等水资源缺乏地区,无论是水资源的获
10、取还是储存都将增加成本13-151,因此,就地选取高矿化度水(地层水)配制压裂液意义非乙醇66凡。本文结合计算机分子动力学模拟,设计耐温抗盐型VES分子结构ZW。1H NM R 结果表明,合成了目标VES分子结构ZW。耐盐性测试表明,ZW对CaCl2和NaC1不敏感,验证了zW分子模拟对盐的低敏感性结果;选取鄂尔多斯盆地某油田地层产出水配制VES清洁压裂液,进行压裂液性能考察,结果表明,该VES压裂液具有良好的耐高温性能、携砂性能、减阻性以及低伤害。实验部分11.1分子模拟评估ZW的耐盐性分子动力学模拟(MD)采用Materials Studio2019分子模拟软件,综合使用Amorphous
11、 Cell与Forcite等模块,在COMPASS 力场的基础上,对体系进行构建和计算。采用Amorphous Cell(Ac)模块按比例利用水分子结构、VES分子结构以及无机盐离子构建出VES水溶液体系,其中含5 10 个VES分子,2000个水分子结构,无机盐离子个数根据0(wt)%、2(wt)%、4(w t)%、6(w t)%的质量比进行配制。采用Forcite模块中GeometryOptimization对模型进行几何优化。优化次数根据收敛情况和总能量变化大小确定,如果多次优化后体系总能量基本不变,说明模型能量已基本稳定,通常优化次数为1 3次。模型经过能量优化之后,在Forcite模
12、块中选择Dynamics进行动力学模拟,模拟步数为10 0 0 0 0 0,步长为1fs,模拟时间为10 0 0 ps,每50 0 0 步输出一顿。1.2试剂与仪器1,8-二羟基萘、二氯亚砜、无水乙醇、芥酸酰胺丙基二甲基叔胺,均为分析纯,上海阿拉丁试剂公司;CaCl2、Na C1,分析纯,西安顺亿生化科技有限公司;岩芯和地层水取自鄂尔多斯盆地镇泾地区。BrukerAvanceIIIHD400型核磁分析仪(瑞士布鲁克);KrussDSA30s型张力计(德国克吕士),NDJ-95A型六速旋转黏度仪(中国上海);HAAK-ERS600型流变仪(德国哈克)。1.3合成方法表面活性剂稠化剂zW合成路线见
13、图1。1.3.1中间体合成将40 mmo1的1,8-二羟基萘与40mmol二氯亚砜溶于无水乙醇,体系始终处于N2保护中,在50 反应6 h,反应结束后减压蒸馏除去原料,从而得到淡黄色液体为中间体1,8-二氯萘。徐岗等:鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子模拟及室内研究*O+OHC1C1+SO2+HC1C1C1/R=C.Hi-CH=CH-CnH2-图1稠化剂ZW合成路线Fig.1 Synthets route of thickenerZw1.4表征将双尾表面活性剂zW用氙水溶解,用BrukerAvanceIIHD400型核磁分析仪测量zW的核磁共振质子谱(H NMR)。表面活性剂溶液的浓度为8 00
14、0mgL-。1.5表面张力测试将双尾表面活性剂ZW配制一定浓度梯度的溶液,在2 5、45、6 5下,用KrussDSA30s型张力计测定ZW溶液的表面张力。1.6耐盐性测试将ZW溶解于不同浓度的CaCl和NaC1溶液中,室温下使用NDJ-95A型六速旋转黏度计记录ZW表观黏度随盐浓度的变化规律并进行研究。1.7压裂液性能评价鄂尔多斯盆地镇泾地区延安组A和B地层水离子含量见表1,分别使用A和B地层水配制质量分数为3(wt)%的zW溶液,充分搅拌至溶液呈黏弹性体系为止,命名为A和B。按石油天然气行业标准SY/T63762 0 0 8 水基压裂液性能评价方法评价体系的耐温性、减阻性、携砂性及岩芯伤害
15、。2023年第8 期1.3.2双尾表面活性剂zW合成将50 mmol的1,8-二氯萘和10 0 mmol的芥酸酰胺丙基二甲基叔胺加人至10 0 mL乙醇中,然后在6 5下回流反应18 h,减压蒸馏除去乙醇,从而得到双尾表面活性剂ZW。OHS冷凝回流C1HR冷凝回流HNRHNR乙醇2023年第8 期表1铁镇泾地区地层水离子含量(mgL-)Tab.1Ionic content of stratigraphic waterin Zhenjing area(mgL-1)Nat17462K128Mg2347Ca21103C1-26299HCO3460SOF52332结果与讨论2.1分子模拟实验结果为明确
16、合成VES的耐盐优势,将zW构建的体系的盐浓度最高设定为6(wt)%。通过RDF分析来反映VES分子极性头周围水分子的聚集情况,本文以zW分子亲水头基上的氧原子为set1,周围水分子为set2,由于氧原子可以和水分子的氢原子形成氢键,因此,通过RDF分析可以获取亲水头基周围的第一、第二或更多的水化层分布。通过改变体系盐浓度分析盐对水化层的破坏情况。见图2。kih徐岗等:鄂尔多斯石油耐盐型清洁压裂分子模拟及室内研究*AB34548218637540064564163150Che。C673.50(wt)%NaCl3.0-2(wt)%Nacl4(wt)%Nacl2.56(wt)%Nacl二2.001
17、.51.00.50.00图2 盐浓度对ZW亲水头基与水分子RDF的影响Fig.2Effect of salt concentration on the zw hydrophilic headgroup and the RDF of water molecules由图2 可见,耐盐型zW结构亲水基团与水分子的RDF曲线,随盐浓度的增加有较大幅度的变化,随着盐浓度增加,第一峰高度逐渐下降、峰宽逐渐增加,证明亲水端的水化层受到部分破坏,水化层厚度有所增加,然而,在 6(wt)%的盐浓度下,第一峰、第二峰依然明显存在,证明耐盐型ZW结构上的相邻双羟基结构赋予VES分子一定的耐盐性。2.2表征图3为C,
18、D.OS中zW的HNMR光谱。beb5b10/Ab1520ea1hkn人8.0由图3可见,3.3410 6 和2.50 10 的质子信号为溶剂质子(C,D:Os),其他质子峰位如下:0.8 6(t,6H,2CH;CH2),1.32(m 56H,2CH(CH2)CH2CH=CHCH2(CH2),1.61(s,4H,2CH2CH2C=O),1.69(s,4H,2CH2CH2C=O),2.20-1.98(m,12H,2CH2CH=CHCH2,2CH2CH2NH),3.37(s,12H,4NCH,),3.42(s,4H,3.7(m,8H,CH,CH,NHCH,CH2),3.78-3.80,4.22 和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 鄂尔多斯 石油 耐盐型 清洁 分子 模拟 室内 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。