阳离子表面活性剂清洁压裂液耐温性研究进展

阳离子清洁压裂液是以阳离子黏弹性表面活性剂为主剂的水基压裂液,具有配制简单、不需要交联剂、只需要加入表面活性剂和稳定剂、返排迅速且彻底、伤害低、携砂性好、滤失控制性能好等特点。由于对环保问题的日益重视,与压裂液相关的环保、高效的阳离子清洁压裂液的研究开发成为压裂液发展的重要方向。但随着国内外各油田打井深度的不断加深,对阳离子清洁压裂液的性能要求也变得越来越高,尤其是阳离子清洁压裂液的耐温性能。因此对其耐温性的改良一直是研究的重点。本文介绍了国内外现有的阳离子清洁压裂液的体系组成、耐温性研究现状及应用情况,提出提高耐温耐剪切性能是阳离子清洁压裂液的主要发展方向。对清洁压裂液阳离子体系今后的发展提出建议,以期为相关研究提供借鉴和参考。     

阴离子型清洁压裂液耐温性研究进展

阴离子型清洁压裂液是一种基于阴离子黏弹性表面活性剂的非聚合物水基压裂液,具有配制简单、易返排、无残渣、冻胶黏度低且弹性好、压裂性能稳定等特性。随着低压低渗油田开采困难和油井开采深度的不断增加,阴离子型清洁压裂液(Anionic Viscoelastic Surfactant Fluid,简称AVES)的耐温性成为重要研究课题。对典型非聚AVES压裂液和新型含聚AVES压裂液两大体系的应用性能和特征进行综述,列表阐明各类AVES压裂液在油田应用中的优势与不足。针对国内外AVES压裂液高温下压裂效果不明显、胶束稳定性差及主剂合成复杂等状况,提出改进阴离子侧链、研制不对称结构双子阴离子及开发新型纳米粒子等方法,从而达到简化体系配制、增加其耐温性与稳定性的目的。     

高温海水基压裂液研究与开发进展

随着压裂研究方向的深入和作业方向的多元化,应用海水进行海上压裂是压裂技术发展趋势下的必然要求。与此同时,研究与开发适宜于海上油气藏的高温海水基压裂液,是降低压裂施工成本,提高施工效率和满足压裂增产的关键。国内外在高温海水基压裂液的研究中,主要研究了天然聚合物压裂液、黏弹性表面活性剂压裂液和合成聚合物压裂液三大方面。天然聚合物压裂液由于受酸碱性和高温的影响,超过160℃时耐温耐剪切性能明显不足。黏弹性表面活性剂由于耐温性能较差,限制了在高温海水基压裂液中的应用。合成聚合物由于分子量和改性基团的可控性,展现了较好的应用前景。研究与开发速溶耐温耐盐型的聚合物稠化剂以及高温海水基压裂液体系,是高温海水基压裂液的重要研究方向。     

黏弹性表面活性剂在油田中的应用

以黏弹性表面活性剂(VES)组成结构为基础,详细阐述了胶束的转变机制;通过对黏弹性表面活性剂在国内外油田应用现状的广泛调研,系统介绍了不同类型的VES在清洁压裂液、自转向酸等工艺技术中的作用机理及应用情况,并对实际应用时存在的问题进行了总结分析。VES具有特殊的分子组成和流变性质,在压裂、酸化、三次采油、钻井液以及流体减阻输送等方面有着广阔的应用前景。最后对黏弹性表面活性剂工作重点和研究方向进行了展望。     

清洁压裂液的研究与应用现状及未来发展趋势

黏弹性表面活性剂(VES)压裂液改变了传统聚合物压裂液生产操作方式,可以减少传统压裂液对地层的损害和污染,因此也被称为清洁压裂液。归纳了目前国内外现有的表面活性剂压裂液的体系组成、作用机理、研究现状及应用情况;基于矿场应用中存在的问题,对目前国内表面活性剂压裂液的发展趋势提出了一些建议。     

非常规压裂液体系研究进展

在研究大量文献的基础上,对新型压裂液的发展现状做了综述。根据化学组成成分的不同,将新型压裂液分为黏弹性表面活性剂压裂液、聚合物压裂液、泡沫压裂液、干法CO_2压裂液、其他新型压裂液。总结了不同种类的压裂液特征、存在的问题和适用的油藏环境,以期对压裂液的研究提供相关的借鉴。     

压裂液中表面活性剂的应用

表面活性剂压裂液因其不添加交联剂、破胶剂和其他化学添加剂的特性且具有低黏度、良好的返排能力、对储层的伤害小等优点,近年来备受国内外研究者的广泛关注。在选用压裂液表面活性剂时应该选择低成本、制作简单且污染少的表面活性剂体系,所以,简单的制作工艺且减少成本是研制表面活性剂压裂液的主要发展方向。本文通过全面了解现有的表面活性剂作为添加剂在压裂液中的应用,根据现有的成果,建议进一步研究不同种类的表面活性剂对压裂液性能的改变以及评价,以应对不同的地质情况。     

压裂液中表面活性剂的应用

表面活性剂压裂液因其不添加交联剂、破胶剂和其他化学添加剂的特性,且具有低黏度、良好的返排能力、对储层的伤害小等优点,近年来备受国内外的广泛关注。在选用压裂液表面活性剂时应该选择低成本、制作简单且污染少的表面活性剂体系,所以简单的制作工艺且减少成本是研制表面活性剂压裂液的主要发展方向。通过全面了解现有的表面活性剂作为添加剂在压裂液中的应用,根据现有的成果,还需进一步研究不同种类的表面活性剂对压裂液性能的改变,以应对不同的地质情况。     

黏弹性双子表面活性剂压裂液的制备及性能评价

考察了阴离子双子表面活性剂SA系列及水杨酸钠对阳离子双子表面活性剂SC-18溶液黏弹性的影响。黏弹性表面活性剂的基础配方为:1%SA-12+1%SC-18+0.5%水杨酸钠。该压裂液体系可满足井温小于100℃的低渗透油藏的压裂改造。该压裂液具有较好的抗剪切能力,170s~(-1)下剪切2h后,黏度保留率大于80%;破胶后黏度小于5 mPa·s,表明该配方具备优异的破胶性能;破胶后均无残渣;石英砂在压裂液的沉降速度满足压裂液性能要求。     

具有高温流变学稳定的VES压裂液性能的分析研究

针对目前黏弹性表面活性剂压裂液耐温性不足、成本高的缺点,研制了双子阳离子表面活性剂FL-25,并以其作为稠化剂配制成压裂液.FL-25无须添加任何有机或无机盐,便可在水中形成黏弹性流体.对新型双子阳离子表面活性剂的流变性质和热稳定性进行实验研究.结果表明:F-25溶液具有较好的稳定性、黏弹性、触变性和抗剪切性.在温度为110℃、剪切速率为170 s?1时,剪切90 min黏度保持在69 mPa·s,表现出良好的耐高温性能.     

压裂酸化用粘弹性表面活性剂溶液研究进展

粘弹性表面活性剂溶液的高表面活性及独特的流变特性可以作为理想的压裂、酸化、砾石充填等增产改造以及三次采油措施流体。详细介绍了粘弹性表面活性剂流体的组成、制备与表征方法,阐述了典型粘弹性表面活性剂流体流变特性研究现状;概述了粘弹性表面活性剂流体在压裂、酸化等增产措施中的应用进展,并指出了粘弹性表面活性剂流体矿场推广应用尚需解决的问题。     

双子表面活性剂类清洁压裂液的研究进展

压裂技术是提高低渗透油气藏生产能力和油气井采收率的重要手段,而压裂液是影响压裂效果的关键因素。相较于水基植物胶压裂液和以单链表面活性剂为稠化剂的传统清洁压裂液,双子表面活性剂类清洁压裂液在耐温、携砂和保护油气层等使用性能上更具优势,是新一代清洁压裂液发展重点。本文综述了双子表面活性剂类清洁压裂液制备、性能及应用的研究进展,分析比较了阳离子双子表面活性剂类清洁压裂液、阴离子双子表面活性剂类清洁压裂液、两性双子表面活性剂类清洁压裂液等的优缺点,讨论了双子表面活性剂类清洁压裂液在油田领域的应用现状：阳离子双子表面活性剂类清洁压裂液的制备方法成熟,耐温性能较好,可以应用于中高温油田,但是其生产成本较高;阴离子双子表面活性剂类清洁压裂液能有效减少表面活性剂在地层的吸附损失,降低储层渗透率伤害,但是其合成条件苛刻,耐温性不高,适用于中低温油田;两性双子表面活性剂类清洁压裂溶液的耐温性好,但是其制备过程繁琐、成本高,难以大规模推广应用。对双子表面活性剂类清洁压裂液的研究前景进行了展望：发展低成本的合成方法及耐高温双子表面活性剂类清洁压裂液的制备及应用。     

清洁压裂液——减少油层污染的新技术

清洁压裂液是借助于具有一定特性的粘弹性表面活性剂，在一定环境条件下，形成稳定的棒状或蚯蚓状胶束增加液体粘弹特性以达到压裂液携悬砂的目的。该体系压裂液不仅克服了水基压裂液体系的不足，简化压裂施工工序、添加剂种类少，配液方便、压裂液性能稳定、携砂能力强，而且对储层伤害小等特点而倍受人们重视。     

Study on rheology and thermal stability of mixed (nonionic–anionic) surfactant based fracturing fluids

Mixed surfactant systems have gained significant importance in the development of fracturing fluid due to polymorphism of self‐assembly structures that have combined properties of the surfactants in the mixture. In this article, a comparative study on the phase behavior and viscoelastic properties of mixed surfactant based fluids, prepared from Tween 80+NaOA/2‐ethyl hexanol/clove oil/water and Tween 20+NaOA/2‐ethyl hexanol/clove oil/water quaternary system is investigated in details. The viscoelastic surfactant (VES) based fluids prepared from the former system offered superior rheological properties than the latter system. The addition of 0.1% NaOH and 500 ppm ZnO nano‐particles in the VES fluids presented enhanced viscoelastic properties as concluded by static and dynamic rheological tests. Miscibility test indicated the miscibility of the VES fluids with water, unlike in the presence of diesel oil and satisfactory proppant suspension capabilities were exhibited by the developed fluids. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 2177–2187, 2016     

A review of fracturing fluid systems used for hydraulic fracturing of oil and gas wells

Hydraulic fracturing has been used by the oil and gas industry as a way to boost hydrocarbon production since 1947. Recent advances in fracturing technologies, such as multistage fracturing in horizontal wells, are responsible for the latest hydrocarbon production boom in the US. Linear or crosslinked guars are the most commonly used fluids in traditional fracturing operations. The main functions of these fluids are to open/propagate the fractures and transport proppants into the fractures. Proppants are usually applied to form a thin layer between fracture faces to prop the fractures open at the end of the fracturing process. Chemical breakers are used to break the polymers at the end of the fracturing process so as to provide highly conductive fractures. Concerns over fracture conductivity damage by viscous fluids in ultra‐tight formations found in unconventional reservoirs prompted the industry to develop an alternative fracturing fluid called “slickwater”. It consists mainly of water with a very low concentration of linear polymer. The low concentration polymer serves primarily to reduce the friction loss along the flow lines. Proppant‐carrying capability of this type of fluids is still a subject of debate among industry experts. Constraints on local water availability and the potential for damage to formations have led the industry to develop other types of fracturing fluids such as viscoelastic surfactants and energized fluids. This article reviews both the traditional viscous fluids used in conventional hydraulic fracturing operations as well as the new family of fluids being developed for both traditional and unconventional reservoirs. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40735.     

新型连续混配型清洁压裂液体系研究

通过对粘弹性表面活性剂分子结构的分析,筛选出了低温下溶解性能好、易成胶的长链烷基季铵盐表面活性剂VES-1、VES-2,并通过与激活剂(水杨酸钠)、聚合醇等进行配方优化组合,确定了YCQJ-2清洁压裂液稠化剂的配方,同时评价了1.0%～5.0%YCQJ-2清洁压裂液的性能。结果显示,YCQJ-2清洁压裂液稠化剂与清水按照一定比例混合,即可形成粘弹性较好的冻胶,破胶容易,表/界面张力低,对岩心的伤害率低于15.0%,而且可以实现就地连续混配、连续施工,简化了施工程序,节约成本,保护环境。     

Viscoelastic surfactant fluids filtration in porous media: A pore-scale study

We investigated the flow of viscoelastic surfactant (VES) solutions, an important type of fracturing fluids for unconventional hydrocarbon recovery, through a diverging–converging microfluidic channel that mimics realistic unit in porous media. Newtonian fluid and viscoelastic hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) solution were used as control groups. We vary Deborah numbers (De) up to 61.2, and found that the flow patterns of HPAM and VES solutions become very different once De ≥ 6.12. This is attributed to different generation mechanisms of viscoelasticity, thus different responses to extensional rates at pore-throats, for HPAM and VES solutions. It results in significantly smaller pressure drop of VES solutions through the microchannel compared to HPAM solution. It interprets higher filtration loss of VES solution than HPAM in core experiments and in field observations. The set-up can be generalized as a prototype to effectively evaluate the filtration of fracturing fluids.     

清洁压裂液的研究现状及发展趋势

清洁压裂液是一种以粘弹性表面活性剂为增稠剂,且具有对地层伤害小、残渣少、几乎无污染等特点。简要地综述了压裂液的发展概况及其基本性能,对其国内外清洁压裂液的研究现状进行了详细的概括,展望了清洁压裂液的发展前景。