VES-8O清洁压裂液实验研究

清洁压裂液在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液，清洁压裂液采用特殊的低分子量表面活性剂为稠化剂，基本无水不溶物，对储层伤害很小。VES-80清洁压裂液是一种无聚合物的粘弹性液体．靠一种特殊合成的低分子量表面活性剂．在一定浓度的盐溶液介质条件下，形成蠕虫状胶束并缠结成网状结构而将水增稠。达到交联目的；当遇到有机物或其它亲油性物质时。蠕虫状胶束被分解成小球状胶束。网状结构也被破坏，溶液粘度降低，达到压裂液破胶目的。试验结果表明，VES-80清洁压裂液抗剪切、携砂、破胶性能良好．几乎无水不溶物。对储层无二次伤害；该压裂液组成简单。配制方便，现场施工便利．可满足现场施工要求。     

阴离子蠕虫状胶束的研究进展及油田应用

目前构建蠕虫状胶束主要是使用黏弹性阳离子表面活性剂,而对阴离子蠕虫状胶束的研究和利用还较少。针对这一问题,本文首先介绍了表面活性剂构建蠕虫状胶束的分子几何学特征参数理论;以此为基础,详细阐述了使用无机类反离子和有机类反离子诱导阴离子表面活性剂形成蠕虫状胶束的机理和方法;介绍了黏弹性阴离子蠕虫状胶束溶液在油田开发中的应用;最后指出阴离子表面活性剂构建蠕虫状胶束的发展方向。     

VES-80清洁压裂液实验研究

清洁压裂液在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液,清洁压裂液采用特殊的低分子量表面活性剂为稠化剂,基本无水不溶物,对储层伤害很小.VES-80清洁压裂液是一种无聚合物的粘弹性液体,靠一种特殊合成的低分子量表面活性剂,在一定浓度的盐溶液介质条件下,形成蠕虫状胶束并缠结成网状结构而将水增稠,达到交联目的;当遇到有机物或其它亲油性物质时,蠕虫状胶束被分解成小球状胶束,网状结构也被破坏,溶液粘度降低,达到压裂液破胶目的.试验结果表明,VES-80清洁压裂液抗剪切、携砂、破胶性能良好,几乎无水不溶物,对储层无二次伤害;该压裂液组成简单,配制方便,现场施工便利,可满足现场施工要求.     

粘弹性胶束压裂液的形成与流变性质

由C16、C18烷基三甲基季铵盐和助剂配制了压裂用表面活性剂VES 60。考察了VES 60/水及其他体系形成胶束凝胶的能力。得到了一种蠕虫状胶束和一种片状胶束的环境扫描电镜照片。测定了体积分数(下同)为5%的CTAC与NaSal、NaSal+KNO3水溶液形成的胶束凝胶的粘度(70℃)随剪切速率的变化,讨论了两种盐之间的协同作用。在不同温度(10～40℃)和10s-1下,4%VES 60水溶液形成胶束的动力学包括三个阶段:链分散,低粘度;链缔合,粘度快速增大;链动态平衡,粘度基本稳定。在170s-1下4%VES 60的胶束溶液的粘度随温度升高而下降,在50～80℃区间下降幅度很小,粘度约在60mPa·s上下,在80℃以上急剧降低。20℃时4%VES 60胶束溶液的流变性符合H B模型,k′=8.664Pa·sn′,n′=0.2678,τy=5.4Pa。随表面活性剂体积分数增大(2.0%～5.0%),30℃时VES 60胶束溶液的粘弹性参数G′,G″和η 增大,tanδ减小,即弹性增强而粘性相对减弱。图5表2参6。     

粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性

综述了粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性，论题如下。①组成与微观结构，包括粘弹性表面活性剂压裂液简介。②流变学特性：胶束链长及其影响因素；胶束粘弹性动态特征；粘弹性胶束的松弛时间；粘弹性胶束的零剪切粘度；胶束压裂液的剪切流变行为。③微观结构和物化性能研究方法。图2表1参13。     

阴、阳离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束体系性能研究

在三次采油技术中,聚合物-表面活性剂二元复合驱技术被广泛应用.蠕虫状胶束是表面活性剂分子形成的特殊形态胶束,其兼有增黏性能和界面活性,形成的黏弹性体系被称为黏弹性表面活性剂.本文使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配构筑蠕虫状胶束体系VES?1,在矿化度为20000 mg/L、温度为35℃时,仍然具有良好的增黏性能;该体系与普通聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚合物(HAWP)混合后,能够增强体系黏度.驱油实验表明:HPAM、HAWP与蠕虫状胶束体系复配后,采收率分别增加4.3％和3.8％.     

粘弹性表面活性剂压裂液的化学和流变学原理

综述。前言讲述了压裂液发展史及粘弹性表面活性剂（VES）压裂液的产生。微观结构原理一节讲述了表面活性剂肢束的各种形态、可形成蠕虫状肢束的各类表面活性刺，尤其是美国Schlumberger公司的ClearFrac压裂液中使用的由芥酸合成的季铵盐类。稠化原理一节给出了蠕虫状肢束数量C（L）和平均长度艺表达式，讨论了表面活性剂体积分数、温度、肢束分离能对L的影响，图示了VES压裂液稠化过程。破肢原理一节介绍了烃等油类和亲油物质在蠕虫状胶束内增溶，引起VES压裂液破肢的过程。图3参15。     

国外黏弹性表面活性剂压裂液研究进展及应用展望

黏弹性表面活性剂压裂液在纯水介质中形成球形胶束,在盐介质中,分子中的电荷被屏蔽,球形胶束演变成蠕虫状或柔性棒状胶束,进而形成高黏弹性的空间网状结构,实现对支撑剂的携带和造缝;遇地层中的油和水,胶束膨胀而崩解成低黏度的球形胶束,实现压裂液的自动破胶。国外黏弹性表面活性剂压裂液研究进展主要表现在4个方面:成胶破胶机理研究与认识、流变性的研究、伤害性的评价、研制新的疏水缔合聚合物与表面活性剂复合型压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液具有摩阻低、伤害小、携砂性好和破胶黏度低等优点,在国外获得了广泛的应用。提高表面活性剂压裂液剪切后黏度的恢复能力和加强疏水缔合聚合物与表面活性剂复合压裂液的现场应用是表面活性剂压裂液研究发展的方向。     

pH调控蠕虫状胶束研究进展

介绍了近年来pH响应型蠕虫状胶束的研究进展,包括pH响应型阳离子表面活性剂体系、pH响应型阴离子表面活性剂体系、CO_2响应型表面活性剂体系以及pH响应型两性表面活性剂体系,并对其发展前景进行了展望。pH响应型蠕虫状胶束具有易于控制、过程可逆、实现方便等一系列优点。新型耐温抗盐pH响应型蠕虫状胶束能满足驱油剂的黏度要求,具有很好的降低界面张力的能力,而且还可以减少在地层的吸附损失,在提高采收率领域更具有研究价值。     

纳米ZnO对CTAC蠕虫状胶束流变性能的影响

纳米材料独特的表面性质可以使材料改性,从而生产出性能优越、满足不同需要的油田化学添加剂。以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为主要原料,研究了纳米ZnO通过拟交联作用,对CTAC蠕虫状胶束黏度、耐温和降滤失性能的影响,分析了其作用机理。研究结果表明,水杨酸钠与CTAC的物质的量比为1.25:1时,体系形成最大长度的蠕虫状胶束,黏度达到最大;纳米ZnO能够改善CTAC黏弹性胶束溶液的黏度、热稳定性和剪切稳定性,尤其在中低温增黏效果显著,90℃高温时仍有增黏作用,改性体系黏度可以保持在60 mPa·s;优化得出纳米ZnO的质量分数为0.2%时对体系增黏效果最好;具有极高比表面积的纳米ZnO很容易吸附在胶束表面,屏蔽了胶束之间的静电排斥作用,使CTAC胶束形成一种更加稳定的三维网状结构;改性体系符合Maxwell流体模型,是具有单一松弛时间的线性黏弹性流体。      

煤层气井用黏弹性表面活性剂压裂液性能评价

研究了季铵盐型黏弹性表面活性剂用作煤层压裂液的增稠性能、携砂性能、滤失性能、流变稳定性能,并首次根据煤样的声波时差结果分析了煤样饱和各种流体前后的力学参数。试验结果表明,黏弹性表面活性剂VES-2-16和VES-4-16系列具有很好的增黏性能,在170s-1下可达到30mPa·s以上,并在高剪切速率下能够长时间保持较强的结构;陶粒在该类体系中的沉降速度为清水中的0.027%～0.3%;该类表面活性剂体系无残渣,初滤失量较大,滤失系数较小。煤样饱和液体后比没有饱和液体的煤样抗压抗剪切强度高,饱和该类压裂液后煤样的抗压抗剪切强度要比饱和水的煤样好。     

The Effect of Alkali and Surfactant on Polymer Molecular Structure

Abstract

With the technical development of enhanced oil recovery (EOR), the alkali/surfactant/polymer (ASP) compound flooding technique has been the necessary choice in Daqing oilfield. Compared to average polymer flooding, ASP compound solution decreases the interfacial tension (IFT) between water and crude oil; however, the viscosity and viscoelasticity of ASP solution were performed by surfactant and alkali, both of which could affect the polymer moleculal structure and the oil recovery of ASP flooding. Considering practical requirements in oilfield development, much effort has been focused on the effect of alkali and surfactants on polymer solution by laboratory experiment and theoretical analysis. The results indicate that alkali and surfactants cause the interfacial tension decrease; at the same time, the molecular structure of the polymer is changed and the viscosity and viscoelasticity of polymer solutions are decreased. In addition, alkali neutralizes with negative ion on polymer molecular and causes the polymer molecular chains to curl up, forming a “band” molecular structure. Those actions could make viscoelastic behavior and rheological property of ASP solution weak.     

自转向酸酸化体系的室内研究及现场应用

长庆三叠系油藏非均质性强,微裂缝发育,常规酸化时酸液易进入高渗带或微裂缝,进一步扩大出水通道,酸化后含水大幅度上升。针对这一问题,研制出一种新型黏弹性表面活性剂SUA-3—Gemini季铵盐自转向酸液体系,由于SUA-3分子结构中含有两个烷基和两个季铵盐,所以用其配置的胶束流体具有良好的黏弹性。该体系在60℃时与碳酸钙反应过程中黏度能迅速达到460 mPa.s,待体系pH值升高到6时,遇油黏度迅速降低至78 mPa.s,在地层中能够形成自转向,达到均匀布酸,自动破胶的目的。在现场进行了初步的应用,增产效果显著。     

粘弹性表面活性剂（VES）压裂液

粘弹性表面活性剂（VES）压裂液是Schlumberger Dowell公司开发的新型无聚合物压裂液,商品名ClearFrac,由表面活性剂长链脂肪酸的季铵盐溶解在盐水中而成。长链季铵盐分子在盐水中形成高度缠结的蚯吲状成刚性长棒状胶束,使压裂液具有了一定的粘度和弹性,压裂液冻胶遇到烃类（原油、天然气）便会破胶。VES压裂液不需要破胶剂、交联剂、杀菌剂等,用量少,对地层伤害小。本综述分章介绍VES压裂液的开发简史,组成及结构;流变性;滤失性;导流能力;国外国内应用概况。     

粘弹性表面活性剂在酸化增产中的运用

粘弹性表面活性剂是近年来发展起来的一种新型表面活性剂,这类表面活性剂的特点是与盐类化合 物接触时能形成非常高的粘度,而与烃类物质接触时会降解,粘度降低,易于返排,因而在水力压裂中被用 作压裂液(称为清洁压裂液),并取得了成功。最近几年,人们又逐渐把粘弹性表面活性剂的运用扩展到酸 化增产作业中,到目前为止,应用范围包括选择性酸化、基质酸化时进行转向、酸压时进行滤失控制等。     

温度响应的黏弹性表面活性剂研究

基于相反电性表面活性剂之间的协同作用,采用烷基磺酸盐CnSO3Na(n=8,12,14,16)与两性离子型表面活性剂十八烷基羧基甜菜碱(BS-18)合成黏弹性表面活性剂,考察了碳链长度对BS-18表观黏度的影响及温度对合成的黏弹性表面活性剂表观黏度的影响,并研究了BS-18/C12SO3Na体系溶液的稳态流变性能。实验结果表明,碳链增加,增黏范围变窄,其中,C12SO3Na表现出最佳的增黏效果和相对较宽的增黏范围;在C₁₂SO₃Na摩尔分数为10%、BS-18/C₁₂SO₃Na体系含量为0.5%(w)时,相对BS-18,BS-18/C₁₂SO₃Na体系在55℃和85℃的表观黏度增加了5.7和16.3倍,且混合体系胶束呈现温度响应性特征,BS-18/C₁₂SO₃Na含量越高表观黏度的温度感应性越显著。     

粘弹性表面活性剂胶束酸在砂岩储层分流酸化中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)技术已在碳酸盐岩油气藏压裂、酸化中得到成功的应用,同样VES技术可应用于砂岩酸化。实验合成出新型粘弹性表面活性剂-芥子酰胺丙基甜菜碱(SAP-BET),由于SAP-BET为具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,所以用其配制的胶束流体具有良好的粘弹性行为,可用其配制具有自主分流、控滤失等特性的酸液或清洁压裂液。根据粘性表皮系数,建立了砂岩VES胶束流体分流酸化技术。该酸化工艺适合高温非均质多层砂岩油藏分流酸化。     

表面活性剂对聚合物溶液流变性的影响

采用流变方法研究了胜利油田常用阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂对聚丙烯酰胺流变性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸盐和非离子表面活性剂TW-80与聚合物混合溶液随着剪切速率的增加,溶液呈现假塑性流体;随着表面活性剂浓度的增大,溶液更接近牛顿流体。但非离子表面活性剂聚氧乙烯(9)月桂醇醚不同。通过研究盐度对聚合物溶液流变性的影响,发现单一聚合物体系的表观黏度随着盐度的增大而降低,混合溶液加入高浓度的盐后变为牛顿流体,剪切应力与速率基本呈线性关系。     

VDA变黏酸机理

VDA变黏酸是近年来发展起来的一种新型酸化增产作业体系，该体系由盐酸、黏弹性表面活性剂和一些普通酸压助剂组成，目前主要应用在对碳酸盐岩层的选择性酸化、基质酸化时进行的自动转向和酸压时进行的滤失控制。介绍了VDA变黏酸的发展过程及变黏过程，着重分析了变黏酸（VDA）的变黏机理和黏弹性表面活性剂的作用机理。当pH值在2～4时，酸液黏度由30 mＰa·s升高到1 000 mＰa·s，pH值大于4之后体系的黏度下降到5 mＰa·s以下。在整个变黏过程中，黏弹性表面活性剂具有决定性的作用，对于具有亲水基和长链疏水基的甜菜碱类两性离子表面活性剂可以满足VDA变黏酸的要求。该体系具有现场配制简单、无伤害、自动转向、低滤失、缓速等显著优点，在科威特石油公司(KOC)经营的北部油田得到应用，油田增产效果显著。     

黏弹性表面活性剂压裂液流变性研究

鉴于早期VES压裂液在现场应用中存在的问题,制备了VES-SL黏弹性表面活性剂压裂液并研究了其流变性。VES-SL黏弹性表面活性剂由SL表面活性剂和助剂Ⅰ合成,SL表面活性剂烃基结构对VES-SL压裂液黏度的影响较小,SL表面活性剂的浓度较低时,VES-SL压裂液仍然保持较高的黏度,助剂Ⅰ的使用可以明显提高VES-SL压裂液的黏度,无机盐在一定浓度范围内对压裂液有增黏作用。VES-SL压裂液的抗热降解和剪切降解的能力强于HPG压裂液,且具有很好的流动性。实验结果表明,该压裂液黏度高、成本低,对岩心基质伤害率低,因此,其性能明显优于HPG压裂液。胜利油田营543区块现场试验效果对比表明,VES-SL压裂液的性能明显优于HPG压裂液,取得了良好的增油效果。图6表2参11