當前位置: 學術進展
【論文】戴彩麗教授團隊在新型壓裂液領域取得係列進展
作者: 發布者:宋爽 發布時間:2024-04-30 訪問次數:359

【本站訊】近日,我校必威app精裝版客服 戴彩麗教授團隊在新型壓裂液領域取得一係列新進展,相關成果先後發表在Advanced Functional Materials、Energy和SPE Journal國際行業頂級期刊,中國石油大學(華東)均為第一通訊單位。該係列工作得到國家自然科學基金基礎科學中心、國際合作重點、優秀青年基金以及山東省泰山學者等項目資助。

石油和天然氣是支撐我國工業和經濟發展的基礎和“壓艙石”。水力壓裂是油氣田開發過程中的一種重要的增產措施,通過“千方砂、萬方液”的水力壓裂對油氣儲層進行改造是目前提高油氣資源采收率的最有效手段之一。壓裂液被稱為壓裂的“血液”,起到傳遞能量、破岩造縫及攜帶支撐劑的核心作用,決定著壓裂成敗。隨著我國油氣勘探開發進程不斷深入,壓裂作業常麵臨低滲/超低滲、頁岩、深層/超深層等苛刻儲層條件,對壓裂液的性能提出了更高的要求。鑒於此,團隊從壓裂工藝需求出發,通過厘清化學結構-宏觀性能間構效關係,優化關鍵材料合成方法,揭示工作液作用機製,最終形成適用於苛刻儲層條件的壓裂工作液技術,為我國苛刻油藏經濟長效開發提供了理論依據和技術支持。

題為《超深層壓裂用新型貽貝仿生耐高溫延遲交聯壓裂液》(Novel Mussel-Inspired High-Temperature Resistant Gel with Delayed Crosslinking Property for Ultra-Deep Reservoir Fracturing)的論文發表在國際材料領域頂級期刊Advanced Functional Materials(2024, 2405111)上。必威app精裝版客服 2021級博士生徐忠正為論文第一作者,戴彩麗教授、趙明偉教授為共同通訊作者。

在這項工作中,研究人員受貽貝仿生自修複特性的啟發,製備了一種適用於深層/超深層油氣壓裂開發的超分子作用強化凍膠壓裂液。所製備的貽貝仿生聚合物含有大量兒茶酚基團,以提供多重超分子作用來構建非共價聚合物網絡,並可與有機鋯交聯劑結合實現延遲交聯,從而形成具有雙重交聯聚合物網絡的凍膠壓裂液。所製備的貽貝仿生凍膠壓裂液同時具有在井筒中減阻和在儲層中耐溫耐剪切的特性,通過構建共價-非共價複合網絡,而非簡單地增加化學交聯密度來適應深層/超深層水力壓裂的苛刻條件,將在超深層油氣資源高效開發中表現出優異的應用潛力。

題為《具有從超分子力到化學交聯梯級強化網絡結構的超深層凍膠壓裂液》(Ultra-deepReservoirsGelFracturingFluid withStepwiseReinforcementNetwork fromSupramolecularForce toChemicalCrosslinking)的論文發表在國際能源領域頂級期刊Energy(2024, 293, 130632)上。必威app精裝版客服 吳一寧副教授為第一作者,戴彩麗教授為通訊作者。

我國深層壓裂常用的常規胍膠及凍膠壓裂液成膠速度過快,在井筒內高速流動會產生較高摩阻,導致壓裂施工安全壓力窗口窄;此外,壓裂液破膠後殘渣含量高,對儲層傷害大。為實現高效壓裂開發,亟需研製一種緩交聯、低摩阻、低傷害的耐高溫壓裂液體係。鑒於此,團隊向聚合物中引入超分子作用,形成物理網絡結構,利用該結構提高聚合物增黏能力,並起到延緩化學交聯的作用,實現了壓裂液在中淺層時,不形成凍膠僅依靠聚合物物理網絡增黏攜砂,在深層超高溫作用下快速成膠,進一步依靠凍膠在目標儲層耐溫攜砂,為我國深層/超深層壓裂液研發提供理論支持和技術保障。

題為《納米強化水基乳液壓裂液提高非常規油藏滲吸采收率:性能和機理研究》(Nanoparticle-Enhanced Water-Based-Emulsion Fracturing Fluid for Improved Imbibition Recovery in Unconventional Reservoirs: Performance and Mechanism)的論文發表在國際石油領域權威期刊SPE Journal(SPE-219739-PA)上。必威app精裝版客服 2021級博士生曹夢嬌為第一作者,戴彩麗教授、吳一寧副教授為共同通訊作者。

該工作緊密結合非常規油氣儲層特征及縫控儲量改造技術工藝,針對現有滑溜水“油包水”乳液減阻劑汙染大、成本高、穩定性差、活性低的問題,通過水分散聚合法合成一種納米顆粒強化的水基乳液減阻劑,基於此構建了低成本、在線連續混配、高效滲吸排驅的新型納米強化壓裂液體係,並係統探究了其滲吸置換機製。該體係具有速溶性(~38s)、長期穩定性(>6個月)、出色的減阻性(~76%)和滲吸排油性能,采收率比傳統體係提高10%,滲吸深度比傳統體係提升1.2倍,為低滲、頁岩等非常規油氣壓裂增產工作液研發提供了技術支撐。

戴彩麗教授團隊致力於高含水油田化學控水增油和非常規油氣壓裂增產工作液應用基礎研究和技術攻關,始終以效益約束的提高采收率為目標,承擔國家重點研發、油氣重大專項、國家基金重點、國合重點、聯合重點等國家科技任務13項,引育國家級青年人才6人。在理論方法、關鍵材料、工藝技術等取得創新突破,獲國家科技進步二等獎1項,教育部、山東省、新疆自治區政府類一等獎4項、中國石油和化學工業聯合會一等獎3項;獲日內瓦國際發明展最高獎“特別嘉許金獎”1項,中國專利優秀獎4項、山東省專利一等獎2項,核心專利技術許可28家油服公司,規模應用至29個國內及6個國外油田,為國家油氣安全做出突出貢獻,助力我國提高采收率技術走在世界前列。

論文鏈接如下:

1.https://doi.org/10.1002/adfm.202405111

2.https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130632

3.https://doi.org/10.2118/219739-PA