提高淡水减摩剂在油田循环水中的应用性能

水力压裂是石油和天然气工业中使用的一种从地层中提取碳氢化合物的工艺，否则这些地层由于低渗透性而不经济。在此过程中，压裂液通过高压井泵入地层。这导致地层破裂，形成高渗透通道，使碳氢化合物流入井中。

压裂液的一个关键成分是一种高分子量带电聚合物——减摩剂(FR)，它可以使作业人员在保持地面处理压力较低的情况下以高速率泵送压裂液。水力压裂每口井需要数百万加仑的水，这对淡水资源造成了相当大的压力。解决这一问题的一个潜在的解决方案是，重复利用与碳氢化合物一起生产的水来配制压裂液。这种水被称为再生水或采出水，含有大量的溶解盐，会对FR的性能产生不利影响。

FR生产商已经开发出耐盐FRs，但它们比普通淡水FRs贵得多。Stepan Oilfield Solutions开发了一种创新的解决方案来解决这一配方挑战。PETROSTEP®FRB-5提高了淡水FRs的性能，使它们能够在高盐水中发挥最佳作用。通过使用循环水，这些表面活性剂降低了客户的操作成本，并通过减少淡水资源的压力，提高了压裂作业的可持续性。

严格的实验室测试表明，这些表面活性剂配方在卤水中具有广泛的阴离子和阳离子FRs，其中一些具有超过250000 mg/L的总溶解固体(TDS)。

在Permian盆地一口井的滑溜水压裂中使用了淡水FR。两个阶段仅使用FR完成，四个阶段包括PETROSTEP FRB-5，平均浓度约为FR装载量的5%。混合水含90mg /L TDS。压裂液中其他成分(阻垢剂和杀菌剂)的浓度自始至终保持不变。表面处理压力保持在约8000 psi，以便于进行级间比较。

在使用PETROSTEP FRB-5的压裂段中，作业者能够将泵速提高25%，而达到相同的表面处理压力所需的FR降低了近50%，由于压裂段的持续时间缩短，作业成本和时间显著降低(图1)。

图1:在Permian盆地的一口井中，使用淡水FR加和不加PETROSTEP FRB-5的平均泵排量。PETROSTEP®FRB-5泵速提高25%，FR负载降低50%。

在Permian盆地进行的另一项现场试验评估了PETROSTEP FRB-5的廉价淡水FR与更昂贵的耐盐水FR的性能，该研究包括同一口井的31段压裂。6个压裂段使用耐盐水FR, 25个压裂段使用约5% PETROSTEP FRB-5的淡水FR(相对于FR体积)。混合水TDS含量为11万mg/L。压裂液中其他组分的浓度在压裂段之间保持不变。

在整个研究过程中，分析了两种流体体系的性能(图2)，尽管压裂级和井之间的处理压力和泵速存在差异。此外，两种流体系统的平均FR负载几乎相同。通过这些结果，作业者可以降低成本，将昂贵的耐盐水FR替换为廉价的淡水FR，添加少量PETROSTEP FRB-5。

图2:Permian盆地一口井31段平均泵排量与地面处理压力散点图。含有PETROSTEP FRB-5的淡水FR的性能与耐盐水FR的性能没有区别。

Stepan油田解决方案公司的PETROSTEP FRB-5表面活性剂配方提高了卤水中乳化FRs的性能。它们使作业公司能够在再生水和采出水中配制压裂液，从而降低成本，实现更可持续的作业。PETROSTEP FRB-5提高了低成本淡水FRs的性能，以匹配昂贵的耐盐水FRs，还帮助油公司优化FRs的用量，最大限度地减少压裂液对地层的伤害。

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