粘弹性表面活性剂自转向酸液体系研究进展

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系是最近发展起来的一种非均质地层酸化处理新技术.相比于目前常用的转向酸液体系,该体系具有配制简单、破胶容易、对地层伤害少及缓速、降滤失的优点.在合适的外界条件下,该酸液体系依靠粘弹性表面活性剂排列结构的变化实现酸液的转向、破胶.为了更好地研究粘弹性表面活性剂自转向酸液体系,调研了中外关于粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的研究现状及最新进展,并系统地总结了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向及破胶机理、自转向酸主剂的选择原则、酸液体系的流变性分析.同时,对粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向性能及反应动力学方面的研究也进行了详细说明.最后,提出了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系下一步的工作重点和研究方向.     

粘弹性表面活性剂在酸液中的作用机理与应用

在前置液酸压工艺中,用变粘酸代替常规胶凝酸,不仅可使初期增产明显提高,而且增产时间更长.粘弹性表面活性剂基变粘酸由于具有对地层的低伤害性,比聚合物基变粘酸有更广阔的应用前景.粘弹性表面活性剂的选择对其酸液体系的形成具有举足轻重的作用,两性离子表面活性剂在酸液中具有良好的粘弹性.着重介绍了以粘弹性表面活性剂为基础的变粘酸(VDA)的作用机理、工艺技术和现场应用情况.     

粘弹性表面活性剂压裂液在低渗透储层中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液的引入改变了工业上对压裂作业中压裂液和支撑剂携带能力的看法。由于不使用聚合物，从而形成高传导性支撑剂充填层，不会造成聚合物对地层的伤害。对压裂液两个最为重要的要求是不影响残留渗透率并具有比较好的漏失控制能力。传统和新型的交联凝胶具有较好的防漏能力，却常会对残留渗透率产生负面影响。另外，采用VES压裂液还可以尽可能减小裂缝高度，增加有效缝长度。对于大多数低渗透层来说，水力压裂的最终目的是要产生长的传导缝。硼酸盐或金属交联瓜尔胶压裂液本身具有较高的粘度，会使裂缝高度增加但不会增加裂缝缝长。而采用VES压裂液，其携带支撑剂的能力主要取决于其弹性和结构而不是其粘度。因此，即使VES压裂液粘度较低，也可以有效地携带支撑剂。同时，VES压裂液还可以压出较好的裂缝几何形状，即尽可能小的裂缝高度和尽可能大的缝长。压力瞬变分析和示踪剂研究结果都表明，这种对地层无损害的低粘度压裂液，即使所用液量和支撑剂较少，也可以造出较长的有效缝(图1)。采用VES压裂液的另一个好处是可以减小摩擦压力。因此，通过挠性油管进行压裂时，可选择VES压裂液。这种两组分系统还具备简单、可靠的特点，这也是该压裂液舟对全球石油工业具有很大吸引力的一个原因。VES技术目前已在其它油田推广应用，例如用来进行选择性基质导流，除去滤饼，清洗挠性油管。VES技术使人们可以进行新的水力压裂作业，如通过挠性油管压裂，而采用常规压裂液体是无法完成这种作业的。     

高含水井粘弹性表面活性剂增产技术

科威特北部稳定碳酸盐层双管采油油井受到邻近一些注水井注入水的侵扰，这给采油公司带来了一系列的问题。该地区产油层渗透率分布不均匀，石油需求量增加和表层水处理设施有限进一步突出了此类井增产问题的重要性。在基岩处理中，通常处理液流入高渗透率区或高饱度的高渗透水层将导致油井的高含水，这是由于处理液优先激励了水层而不是油层的缘故。油田现场案例分析的目的就是要使增产液均匀分布在油层的所有的层段，同时暂时保护那些可能受增产液影响而严重出水的层段。有两种不同的粘弹性高分子表面活性剂能够有效堵住出水层段，同时这种增产液能够全面覆盖整个油层。这两种增产液均用小油管注入油层。采油效率表明产油量增加了360％，而含水量下降了40％。     

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。     

粘弹性表面活性剂压裂液的研究应用现状分析

粘弹性表面活性剂（VES）压裂液（又称为清洁压裂液）的使用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。归纳了目前国内现有的VES压裂液体系的组成、作用机理、研究现状及应用情况，总结了清洁压裂液性具有高效、低伤害、配制简单的特点，最后对目前我国开展清洁压裂液的研究提出了一些建议。     

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。     

粘弹性表面活性剂压裂液研究应用进展与展望

粘弹性表面活性剂压裂液与传统水基聚合物压裂液相比具有低伤害、低摩阻、易于彻底破胶等优点,在近年来成为压裂液领域的研究重点。介绍了粘弹性表面活性剂压裂液的粘弹性机理和破胶机理,并综述了粘弹性表面活性剂压裂液在国内外的研究应用现状。针对粘弹性表面活性剂压裂液目前存在的耐温性较差、成本偏高、在渗透率大于200~300mD的地层的滤失量偏大和在气藏不能自动破胶的问题,分析了问题产生的原因,并讨论了解决方案。     

粘弹性表面活性剂压裂液的研究应用现状分析

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液(又称为清洁压裂液)的使用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。归纳了目前国内现有的VES压裂液体系的组成、作用机理、研究现状及应用情况,总结了清洁压裂液性具有高效、低伤害、配制简单的特点,最后对目前我国开展清洁压裂液的研究提出了一些建议。     

中高密度粘弹性表面活性剂压裂液的研制与应用

青海涩北气藏地层压力系数在1.3左右,盐敏性强,临界矿化度为8×104mg/L.针对该气藏及类似油气藏研制了中高密度(1.05～1.70 g/cm3)VES压裂液.讨论了VES压裂液的形成及破胶机理.压裂液密度由盐水提供,给出了盐水密度与无机盐种类、浓度关系式.所用表面活性剂是专门研制的,代号CFP-Ⅲ,在基本配方中用量15～40 g/L.密度1.30 g/cm3、CFP-Ⅲ浓度30 g/L的VES压裂液的性能如下20℃下的流变性显示剪切变稀特性;在20～45℃粘度基本恒定,在45～90℃粘度随温度上升而增大,＞90℃后粘度下降,在110℃时为53 mPa·s,因此该VES压裂液可用于120℃地层;在20℃、170 s-1下剪切60分钟使粘度降低25%,继续剪切时粘度不变;加入0.5%多烃类处理剂时彻底破胶,破胶液粘度与盐水相当;对储层岩心渗透率的伤害率仅为6.08%～11.14%.使用该VES压裂液在涩北13口气井进行压裂防砂先导性试验,气井不出砂日产气量增加75%～180%;给出了一口井的施工参数曲线图.图7表1参6.     

季铵盐双子表面活性剂类变黏分流酸的实验研究

季铵盐双子表面活性剂GQA-2的黏弹特性能使酸化时达到均匀布酸的目的。本文研究了变黏分流酸体系。通过室内实验考察了酸液变黏特性;GQA-2浓度、温度、剪切速率对酸液黏弹性的影响;反应时间、原油、地层水对降低残酸黏度的影响。通过双岩心流动实验考察了变黏分流酸的分流能力。实验结果表明该酸液体系适用于非均质碳酸盐岩、砂岩地层,或高含水油井的酸化施工。     

用于酸化处理的粘弹性表面分流液是否需要层内分解

基质酸化和酸化压裂处理已经广泛运用于提高油气田的产量。成功的酸化处理需要均匀地使酸化液通过长的处理层段或区域,尤其那些裸眼多层水平井和垂直井到达的区域。粘弹性表面活性剂（VES）液作为一种好的酸化液其最大的特性是能堵住酸液流向高渗透层段,这样就可以使增产液流向低渗透层段。SPE最近发表的一些文章表明,对于需要较长反排期的基质酸化和酸化压裂来说,用于导流的VES液已经引起了地层损害,尤其是对低渗透层和枯竭气藏。针对压裂和分层压裂处理,提出了一种VES液内部分解技术。内部分解物能够控制分解同时能够到达VES流过的任何地方,把VES分解成易于采出的流体。本文将介绍一种用于处理碳酸盐岩油气藏并带有复配了内部分解物的VES有机酸液。VES有机酸体系十分独特,在酸液注入完以前这种VES有机酸不会有明显的粘度变化。当酸液全部注入完,VES的粘度达到最高值并把新的酸液导流到新的地方。酸化处理后,内部分解物开始分解VES胶质,有机酸体系粘度开始下降。在采油过程中这种液体将会被采出,把对油气藏的伤害降到最低。本文中将讨论实验数据以证实VES在低剪切速率下注入酸液的过程中将产生很高的粘度,而且VES液只有和烃类物质接触后才会分解。进一步证实内部分解物在可控的时间内可以降低注入有机酸的粘度。碳酸盐岩心溶洞流动实验表明,在溶洞中没有分解物的VES比分解了的VES在反排过程中需要更高的压力降。     

表面活性剂驱的驱油机理与应用

通过对表面活性剂分子在油水界面的作用特征、水驱后残余油的受力情况以及表面活性剂对残余油受力状况影响的分析,对表面活性剂的驱油机理进行了评述。根据对国内驱油用表面活性剂研究现状的分析,结合目前开展的研究工作,认为开发研制廉价、高效表面活性剂是开展表面活性剂驱油及其相关驱油技术的关键,并对表面活性剂及其相关驱油技术的应用前景进行了展望。     

VDA-08表面活性剂盐酸体系变粘特性研究

对用VDA-08两性表面活性配制的鲜酸和残酸进行了评价,实验发现VDA-08酸与碳酸盐反应过程中,酸液有两次变粘现象,当残酸PH值大于2.5后,残酸在120℃高温下粘度达到100mPa.s以上,残酸粘度与表面活性剂的浓度、剪切速率、温度等有关.VDA-08酸具缓速性能好、低摩阻、低滤失等特点,10%VDA-08酸可以满足高温深井酸化、酸压的需求.     

甜菜碱类变粘分流酸流变性的影响因素研究

根据VES理论,利用甜菜碱类两性表面活性剂制备出变粘分流酸.通过实验考察了两性表面活性剂浓度、温度、酸液添加剂、Fe3+和无机盐含量等因素对体系变粘特性的影响,结合酸液体系的变粘机理分析,总结了酸液体系随着酸岩反应粘度逐渐增加的影响因素,为现场应用提供理论指导.     

变粘分流酸主剂油酸酰胺丙基甜菜碱的合成

针对聚合物基稠化酸体系对地层存在潜在伤害的问题,研制出一种表观粘度随pH值升高而增大的新型两性表面活性剂-油酸酰胺丙基甜菜碱.该表面活性剂在非均质储层分流酸化中应用,随酸岩反应进行酸液体系自动变粘,具有分流酸化的作用,且不会对地层造成二次伤害.     

两性表面活性剂芥子酰胺丙基甜菜碱的合成与应用

针对非均质储层或者特殊性储层（高温、高渗、含H2S、裂缝性）酸化时对酸液的有效置放和克服基于聚合物的酸液体系对地层潜在伤害的问题,研制出了一种能较好解决上述问题的酸液体系,它的主要物质是合成出的一种新型两性表面活性剂--芥子酰胺丙基甜菜碱,简称SAP-BET.SAP-BET属于具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,用其配制的流体具有良好的粘弹性行为.恰当配方的SAP-BET酸液体系,在高温地层条件下与储层矿物反应后,会形成足够高的粘度,使其具有分流、控制滤失、增加有效作用距离等作用;这种高粘度的流体遇到地层中的碳氢化合物时自动破胶,因此不会对地层造成二次伤害.研究了SAP-BET酸液的粘弹性行为和流变性,以及各种酸液添加剂对其流变性的影响,从研究酸岩反应和酸液变粘机理入手,采用SAP-BET配制出了适用于砂岩酸化的分流酸和适用于碳酸盐岩酸化的清洁变粘酸,介绍了SAP-BET酸液在现场应用中应注意的问题.     

多功能表面活性剂在致密气藏压裂中的应用

川西地区致密砂岩气藏低孔低渗、孔喉结构差、粘土含量高、水锁严重,且气田进入开发中后期,地层压力下降,造成压裂过程中储层易伤害,压后返排效果差。为此,在压裂液中加入了一种具有起泡性能优良、表面张力低、防膨性能好等诸多优点的多功能表面活性剂,大大降低了压裂液对储层的伤害,促进了液体的返排。该压裂液现场应用返排率和返排速度均有显著提高,增产效良好。     

表面活性剂在油田中的应用及展望

表面活性剂对于油田开发有着举足轻重的地位,其种类繁多,在油田各个方面应用十分广泛。基于石油生产,本文系统介绍了表面活性剂在钻井、采油及集输三个方面的主要应用,及相应的作用原理,并对未来表面活性剂的研究发展进行归纳展望,为我国对于表面活性剂的创新研究提供理论基础及新的思路。     

VES自转向盐酸液变粘特性研究

实验研究了未指名孪二连型粘弹性表面活性剂(VES)自转向盐酸液的变粘特性。5%VES HCl CaCl2模拟酸液的粘度在pH值高于-0.57后迅速上升,pH值1~2时有最大值,这与前人的实验结果略有不同。将2%~6%VES 1%HCl 18.25?Cl2模拟酸液的pH值调至~2,得到的凝胶粘度随VES浓度增大而增大,随温度升高(25~70℃)经历不同的极大值(30~50℃)。5%VES 20%HCl酸液与CaCO3完全反应、pH升至4~5时,形成的凝胶粘度也随温度升高而经历极大值(67℃),但在30~40℃区间粘度急剧波动。G′和G″的频率关系曲线表明0.1%HCl 5%VES 18.25?Cl2模拟酸液的弹性和粘性均大于含0.01%和1.0%HCl的模拟酸液。pH值改变(0.17~13.0)不会使6%VES溶液增粘;加入56~219 g/L CaCl2不会使20%HCl 6%VES酸液增粘;加入3.4mol/L Na 并调pH值至中性或加入2.3 mol/L Ca2 并调pH值至弱酸性,使0.1%HCl 5%VES酸液粘度增大至78~80 mPa.s;因此同时加大pH值和阳离子(Ca2 或Na )浓度,才能使VES酸液增粘。图7表2参10。