清洁压裂液的制备和性能评价

采用单因素实验法优选出清洁压裂液的配方为:4%十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)+2%水杨酸钠+4%KCl。对制得的清洁压裂液的抗剪切、抗温和携砂性能进行了评价,结果表明,该清洁压裂液在90℃时的表观黏度为110 mPa·s,且在60 min连续剪切下,清洁压裂液的表观黏度几乎没有变化;静态悬砂砂比最高可达15%;破胶后黏度几乎与水相同,且没有水不溶物存在。这表明优选配方清洁压裂液具有较好的抗剪切、抗温和携砂性能,完全符合压裂施工要求。     

基于假四子表面活性剂的pH响应型清洁压裂液的研制与性能评价

黏弹性表面活性剂压裂液又被称为清洁压裂液,由于其破胶完全、无残渣、地层伤害小等优点,已在水力压裂领域受到广泛关注。但合成工艺复杂、成本高以及无法重复利用等问题限制了清洁压裂液的实际应用。基于油酸酰胺丙基二甲基叔胺与丁烷四羧酸在特定pH条件下相互作用形成“假”四子表面活性剂,进而自组装形成蠕虫状胶束的特性,构建了表观相态和流变学行为受p H调控的pH响应型清洁压裂液,系统研究了这种清洁压裂液的pH响应行为,包括表观相态、黏度、流变学行为、pH响应循环性以及微观结构等,并评价了其耐温耐剪切以及破胶性能。研究结果表明,通过调节pH,压裂液的零剪切黏度可达240 Pa·s以上,并能够在高黏凝胶状态与低黏水溶液状态间循环切换4次以上。所构建的清洁压裂液在90℃、170 s^-1条件下剪切60 min后,黏度仍保持在200 mPa·s以上,具有良好的耐剪切性能。此外,该压裂液可在1 h内实现完全破胶,且破胶液黏度低、无残渣。     

一种海水基清洁压裂液体系研究

以丙烯酸、丙烯酰胺、阳离子不饱和单体、阴离子不饱和单体等为主要聚合单体,十二烷基苯磺酸钠为乳化剂,过硫酸铵.亚硫酸氢钠为引发荆,制得水溶性聚合物稠化剂BCG-1。该稠化剂能在海水中具有良好的增黏能力,0.6%BCG-1海水溶液的表观黏度大于80 mPa·s。与相关添加剂按组成为0.6%BCG-1+0.4%金属离子螯合剂BCG-5+013%黏度增效剂B-55+0.1%温度稳定剂B-13+0.02%~0.05%胶囊破胶剂BCG-10配制的压裂液30℃下放置一周,表观黏度变化较小,无沉淀产生,常温稳定性良好。该压裂液在170 s~(-1)、140℃下剪切60 min后的黏度为46.9mPa·s,耐温耐剪切性较好;落球黏度为4534.7mPa·s,携砂性较好;破胶彻底,残渣含量小于5mg/L,破胶液表面张力小于26mN/m,破胶液对支撑裂缝导流能力的伤害低于8%,具备清洁压裂液的性能特性。     

不同因素对阳离子型酸性清洁压裂液黏度特性的影响

在酸性环境下,阳离子型清洁压裂液稠化剂VES-1与特殊的胶束促进剂BF形成一种酸性清洁压裂液VES-BF.研究了不同因素对酸性压裂液VES-BF黏度的影响,优选出一种适合在50℃以下储层进行酸化压裂使用的酸性清洁压裂液VES-BF配方:5%VES-1+0.90%BF+1%KC1+(5%～15%)HC1+0.4%缓蚀剂+0.5%WF-1铁离子稳定剂.实验结果表明:酸性清洁压裂液VES-BF在50℃、170 s-1下连续剪切60min,黏度大干40 mPa·s;与常规酸比较,该压裂液具有携砂和高效缓速功能,缓速能力是常规酸的7倍;当柴油加量为0.6%时,该压裂液可自动破胶,破胶液表面张力为25.6mN/m,破乳率大干92%,且与地层水配伍性好,同时还具有变黏的作用.     

复合型CMV清洁压裂液的研制与性能评价

为了得到成本低廉、性能优异的清洁压裂液,将季铵盐阳离子表面活性剂CTAB与磺酸盐阴离子表面活性剂MES进行复配,以KCl为黏土稳定剂,配制了一种复合型CMV清洁压裂液,确定了最佳配方并评价了该压裂液耐温抗剪切性、携砂性及破胶性。研究结果表明:优化配方2.5%~3.5%CTAB+2.0%MES+1.0%黏土稳定剂KCl的复合型CMV清洁压裂液对酸度不敏感,应用范围很广。在低温剪切下,体系表现出剪切增稠现象;分别在90℃、120℃下,持续剪切(剪切速率170 s~(-1))1 h后,CMV清洁压裂液的表观黏度分别为85和40 mPa·s,适合中温储层。CMV清洁压裂液的携砂能力优于0.3%羟丙基胍胶压裂液的,在温度90℃、砂比为10%时,陶粒(20~40目)在前者中的沉降速率(0.634 mm/s)明显低于在后者中的(0.9258 mm/s);在30℃下,不同体积比(1∶10~1∶5)的CMV清洁压裂液与柴油混合体系均可在3 h内自动破胶,破胶液的表面张力均小于28.0 mN/m,返排能力提高,对地层的伤害性少且原料成本远低于很多现用的清洁压裂液。     

含砂压裂液流变规律实验研究

为了达到较理想的压裂效果,现场施工会泵注携带支撑剂的压裂液进入地层,研究含砂压裂液的流变规律可以为压裂液在管道和裂缝中的携砂能力预测提供更加准确的理论依据。将压裂液和支撑剂看作整体进行流变实验,研究混合流体表观黏度随剪切速率变化的规律和机理。含砂压裂液流变实验结果显示,压裂液在加入支撑剂后,在一定剪切条件下黏度低于压裂液本身黏度,另外实验还观察到含砂压裂液表观黏度随剪切强度的变化呈现先降低后升高的“V”形趋势,这是由于固液混合流体的内部结构变化与支撑剂颗粒扰动共同作用的结果。含砂压裂液特有的流变行为同样受到支撑剂浓度、粒径和液体温度等因素的影响。强剪切条件下颗粒碰撞作用明显,含砂压裂液表观黏度随浓度增大而增大,弱剪切条件下,含砂压裂液由于支撑剂造成的附加剪切破坏,表观黏度随浓度增加会先下降后升高。并且含砂压裂液黏度与颗粒粒径以及流体温度呈现反相关关系。      

多功能清洁压裂液F-VES性能评价

针对目前阳离子清洁压裂液存在的成本高、吸附造成的伤害大的问题,研发出了一种小分子阴离子型、抗剪切、低伤害、多功能的环保型清洁压裂液体系,其配方为:4%F-VES+0.5%KCl。室内性能评价结果表明,该压裂液的耐温耐剪切性良好,在80℃的表观黏度为40 mPa.s,在60℃连续剪切70 min后的黏度为67 mPa.s;在常温下与原油混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,表面张力为25 mN/m;静态悬砂速度为0.02～0.04cm/s;对岩心的伤害率为14.5%,比瓜胶压裂液和VES压裂液分别下降了58.6%和45.5%;对支撑剂导流能力的伤害率为9%,较VES压裂液下降了近74%;破胶液的驱油率为65%,与驱油剂WP-1相当。     

化学剂对阳离子型清洁压裂液破胶作用的影响

研究了柴油、水、无机盐、饱和烷烃和醇等化学物质对清洁压裂液破胶液黏度的影响。结果表明:在30℃下,当柴油加量为10%时,清洁压裂液可在2.5h内破胶,当柴油加量小于10%时,柴油加量增加对压裂液的黏度影响不大,并且随着实验温度升高,压裂液破胶所需柴油加量越小;在清洁压裂液中水加量大于60%时,水对压裂液才具有显著的稀释作用;无机盐对压裂液的黏度有降低作用;饱和烷烃和醇对压裂液的黏度有明显地降低作用,当30%醇和70%烷烃复配后,加入0.1%复合物的压裂液破胶时间较加入单剂的破胶时间缩短近3h,可实现清洁压裂液在无原油存在下的破胶。     

复合型清洁压裂液的性能评价

运用RS300型流变仪对以铵盐阳离子、磺酸盐阴离子表面活性剂及助剂为原料配制的新型清洁压裂液进行流变能评价。结果表明:该压裂液的流体类型属于假塑性非牛顿流体。在170s-1,90℃下,体系表观黏度仍可以达到85.63mPa·s,随着剪切速率降低,黏度可以恢复。比值约为15.3,具有较高弹性。对压裂液在25~300s~(-1)范围内来回剪切,结果发现,滞回曲线并未重合,证明具有触变性。流变性测试可知,该压裂液体系同时具有剪切稀释性及剪切恢复性,是一种低黏高弹的中低温清洁压裂液,放置时间长达5个月。     

一种含PEO基双子表面活性剂压裂液的性能评价

以丙撑基双［（十八烷基聚氧乙烯基）氯化铵］（HY）为稠化剂、水杨酸钠为反离子盐配制了清洁压裂液,研究了该压裂液的黏弹性、变形恢复性能、携砂性能、耐温抗剪切性能及破胶性能。在60℃下,该清洁压裂液的黏度随稠化剂量的增加而增加,水杨酸钠加量为1%时的黏度达到最大值,较好的HY压裂液的配方为3%HY+1%水杨酸钠。压裂液中的稠化剂HY在反离子盐的作用下自组装成良好的三维网状结构。该压裂液具有良好的变形恢复能力,高剪切速率下压裂液的黏度迅速下降但随着剪切速率减小黏度几乎又全部恢复。HY压裂液在角频率0.03～100 rad/s 时的弹性模量大于损耗模量,表现出较好的弹性特征。同时,该压裂液具有良好的耐温抗剪切性,在90℃、170 s^-1下剪切90 min 后的黏度大于50 mPa·s。HY压裂液的携砂性较好,在25℃和90℃下,携砂量30%时,石英砂在该压裂液中的沉降速率分别为0.075 和15.25 mm/min。压裂液与煤油按体积比5∶1 混合后在210 min 左右破胶,黏度降至5 mPa·s 以下,破胶液表面张力为22.92 mN/m,界面张力为0.51 mN/m,残渣含量为56 mg/L,可满足现场施工要求。图8 参8     

油气层保护用清洁压裂液的性能评价

清洁压裂液体系是由新型双子表面活性剂与水杨酸钠在无机盐溶液中作用而成.通过对清洁压裂液体系进行综合性能评价发现:该清洁压裂液体系具有组成简单、无固相残渣、携砂性能好、遇水或油自动破胶(破胶时间小于2h)、破胶液的表面张力和界面张力均小于所要求的技术指标、配制及施工简单等特点,在60℃时黏度达624 mPa·s,满足中高...     

清洁压裂液在七里村采油厂的应用

根据国内外关于压裂液和表面活性剂的研究成果,运用表面化学、流变学和说理压裂工程等多学科知识和方法来解决清洁压裂液的理论与实践问题。研究了较完整的清洁压裂液体系及其应用技术:清洁压裂液的组成和配方,清洁压裂液的性能,清洁压裂液的成胶机理等。最终开发出能适用于油矿实际的清洁压裂液体系及应用技术,解决胍尔胶压裂液对地层伤害较大的缺点,使油矿低渗透油藏的压裂增产效果获得提高。将清洁压裂液应用到延长油矿七里村采油厂的16口井中,成功率达100%。     

改善清洁压裂液耐温携砂性能的方法研究

介绍了粘弹性表面活性剂(VES)体系形成过程和特点.针对该清洁压裂液体系存在的问题,采用阳离子季铵盐和复合离子表面活性剂甜菜碱作为清洁压裂液主剂,使用邻羟基苯甲酸钠作为促冻剂,配制了VES冻胶体系,该体系可使油藏温度使用范围由60℃提高到70～100℃,清洁压裂液耐温性明显改善.考察了水溶性纤维对清洁压裂液中压裂砂支撑...     

延长气田微弱伤害胍胶压裂液体系的研究应用

本文针对延长气田(深井)开发的微弱伤害胍胶压裂液体系为:0.35%胍胶+0.50%黏土稳定剂+0.50%起泡助排剂+0.15%温度稳定剂+0.14%Na2CO3+0.10%杀菌剂+0.015%压裂专用螯合剂,压裂液体系交联剂为专利产品,施工过程中采用了专利产品高分子断裂催化剂取代了尾追的过硫酸铵。该压裂液体系具有良好的性能,在130℃时体系经过120 min剪切黏度仍可维持在100 mPa·s左右,在90℃的条件下测定压裂砂沉降速度为0.008 37 cm/s,沉降速度大幅度降低。与目前现场使用的胍胶压裂液体系相比,胍胶用量降低率大于30%,岩心伤害率下降率为59.87%。经过现场应用表明当地层温度达到133℃时仍可按设计顺利加砂,平均砂比可达到21.5%,对生产数据进行统计发现返排效果、产气效果与邻井相比提升明显,产气提升量最低达到了0.196 2×10^4m^3/d,提升率最低达到了35.09%,该压裂液体系不仅具有良好的性能优势,且可实现降本增效的作用,具有良好的应用价值。     

APV缔合型清洁压裂液室内评价

清洁压裂液作为一类新型的低伤害压裂液,因其优良的特性在储层压裂改造中有良好的发展应用前景。为了对压裂施工设计提供必要的参数,通过室内试验的方法对APV缔合型清洁压裂液体系中温区配方进行了评价。结果表明:APV具有很好的耐温耐剪切特性和时间稳定性,在中温地层中能很好地满足施工的粘度要求。通过粘弹性测试得出该流体为强冻胶,在整个扫描过程中损耗模量低于储能模量,表现出以弹性行为为主,在相对低粘度时仍具有良好携砂性能。少量的破胶剂即可使此压裂液在4 h后完全破胶,随着破胶剂份量的增加,在一定程度上可以提高破胶速度,破胶液粘度小于3 mPa.s,具有很好的破胶性能,与地层配伍性良好。在实际使用中,可以采用改变破胶剂浓度来控制此清洁压裂液的破胶速度,更好地满足压裂施工的要求。     

清洁压裂液在煤层气井压裂中的应用

清洁压裂液自1997年首次被斯伦贝谢公司研制出以来，已经在国内外油气井的压裂改造中取得了良好的效果。由于清洁压裂液易于彻底破胶、流变性好、携砂能力强，可以提高压裂规模且对地层伤害较小，中联煤层气有限责任公司在陕西省韩城地区选用清洁压裂液对煤层进行了压裂试验，共压裂3口井、8层煤层，施工成功率100%，并取得了良好的压裂效果，压完后的火把高度2～4 m，平均砂比均在30%以上，最高单层加砂68 m³，压后放喷液显示完全破胶（未添加任何破胶剂），放喷初期黏度一般低于10 mPa·s，放喷4 ｈ后黏度均低于5 mPa·s。此次清洁压裂液成功应用于煤层压裂改造在国内外尚属首次，为大规模改造煤层同时尽量降低煤层伤害提供了一条新的途径，文章对清洁压裂液及煤层特点所做的室内研究情况及现场应用情况进行了详细的介绍。     

CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液研究与试验

目前常用的压裂液存在与非常规油气储层配伍性差、破胶返排困难和容易对储层造成二次伤害等问题,无法满足非常规油气井压裂施工的需求。为此,结合清洁压裂液和泡沫压裂液的特点,研制了新型双子表面活性剂WG-2,形成了一种CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液,并对其综合性能进行了评价。评价结果表明:该压裂液具有较强的泡沫稳定性、良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、破胶性能和低伤害特性。CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液在X-3井进行了现场试验,该井压裂施工过程顺利,压裂后的日产油量是采用羟丙基胍胶压裂液邻井X-4井的2倍多,增产效果显著。室内与现场试验结果表明,该压裂液能够满足非常规油气储层的压裂施工作业,具有良好的推广应用前景。      

清洁压裂液性能与破胶研究

采用阳离子季铵盐与水杨酸钠复配制备粘弹性体系——清洁压裂液,考察其性能及破胶情况。研究了水、原油、液化石油气及煤气对清洁压裂液粘弹体系的影响。结果表明,水对其稀释作用有限,原油可以使其破胶。制备了3种不同使用温度的清洁压裂液,破胶后体系黏度小于3 mPa·s,破胶时间0.5～6 h。清洁压裂液自身对粘土有抑制膨胀作用,抑制率73.6%,与 KCl 复配后抑制率达86.6%。研究表明,清洁压裂液对煤芯伤害率为41.13%,明显小于对照组线性瓜胶的伤害率78.64%。在阜新煤田压裂现场应用表明,清洁压裂液携砂性能良好,使用破胶剂返排效果理想。     

桐47区块复合压裂工艺

桐47区块前期压裂未达到预期增产目的,为此针对储层强水敏的地质特性优选了胍胶+清洁压裂液复合压裂工艺。胍胶具有较好的耐温、造缝能力;清洁压裂液具有低污染、很强的抑制黏土膨胀能力、较强的携砂能力。在高温、水敏地层中将清洁压裂液和胍胶压裂液的优点完美组合起来,达到很好的增产效果。进行了体系性能室内试验和现场施工参数、裂缝几何形态的优选试验,施工成功率达到100%,压后均自喷,取得了很好的增产效果。     

压裂液伤害性研究

文章对油田使用的3种压裂液（羟丙基瓜胶、聚合物及表面活性剂）产生的二次地层伤害进行评定，通过吸附实验、固体残渣测定及岩心流动实验，定量和定性地说明了３种压裂液对地层的伤害。结果表明：增稠剂CTAB和聚合物KTU在４种吸附剂上的吸附量大小顺序为蒙脱土＞高岭土＞岩心砂＞石英砂，而阳离子表面活性剂在高岭土和蒙脱土上的吸附量均高于KTU；清洁压裂液对地层的伤害最小，损害率为12.5%， 聚合物压裂液次之，为35%，而瓜胶压裂液伤害最大达到43.7% ；瓜胶压裂液破胶后在地层的残余量最大，为333.3 mg/Ｌ，清洁压裂液和聚合物压裂液几乎没有残渣。通过膨胀性测试可以看出，清洁压裂液的粘土防膨性能最佳，粘土膨胀率仅有5.7%；聚合物压裂液次之，为9.47%；瓜胶压裂液最差，为43.54%。