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。     

黏弹性表面活性剂压裂液的研究与应用进展

黏弹性表面活性剂压裂液是以黏弹性表面活性剂为主剂的清洁压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液体系具有破胶后无残渣、携砂性好、滤失控制性能好等特点,但随着对环保问题的日益重视及钻井深度的不断增加,丰富黏弹性表面活性剂压裂液体系迫在眉睫。本文介绍了黏弹性表面活性剂压裂液的发展和应用。根据压裂液配方不同,将其分为常规黏弹性表面活性剂压裂液和非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液,总结了不同种类的黏弹性表面活性剂压裂液的组成、耐温耐剪切等性能及应用情况。分析表明,降低成本、研制简单的配制工艺是常规黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向;在油田进行大规模实际应用及得到更完善的体系是非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向。     

黏弹性表面活性剂及其在油田中的应用

介绍了黏弹性表面活性剂溶液的性质，确定黏弹性表面活性剂性质的测试方法和实验手段，以及其内部微观结构和流变特性等方面的研究成果。当黏弹性表面活性剂溶液浓度增加到某一临界浓度时，球形胶束开始向蠕虫状胶束转变，溶液黏度突然增大，随着浓度的进一步增大，蠕虫状胶束快速生长、增长并形成线型柔性棒状胶束，柔性棒状胶束相互缠绕、粘附甚至融合，形成某种超分子三维网状结构，溶液黏度急剧增加，并表现出较强的黏弹性。概述了黏弹性表面活性剂在油田中的应用，特别是在压裂液、酸液、钻井液及提高采收率等方面的应用，指出了黏弹性表面活性剂广泛运用的前景和尚未解决的问题。     

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。     

Gemini表面活性剂黏弹性流体的流变性研究

C16-4-C16阳离子Gemini表面活性剂在NaCl和NaSal两种盐的作用下,可以形成蠕虫状胶束的黏弹性流体。采用流变仪研究了浓度、温度、剪切速率、剪切时间等因素对该流体黏度的影响,结果表明,2wt%的C16-4-C16流体在120℃下的零剪切黏度仍可达60mPa·s以上,而在80℃、170s~(-1)下剪切2 h黏度维持160mPa·s基本不变,说明该流体具有较强的耐温耐剪切性。触变实验的结果清楚地显示出该流体在不同的剪切作用下,蠕虫状胶束的形成与破坏是个可逆的过程。蠕虫状胶束间相互缠绕形成的网络结构,使流体具备了优异的黏弹性,高频有利于胶束储存能量,展现弹性形变;随着温度的升高,体系由弹性为主逐渐转变成了黏性较高的黏弹体,在60℃下黏性和弹性相当,展现了理想的Maxwell黏弹性流体的行为。     

新型双子表面活性剂型清洁压裂液增稠剂的合成及性能

以二乙醇胺、溴代十二烷和二溴乙烷为原料,合成了一种双子表面活性剂型增稠剂GD,研究了其对清洁压裂液体系S1、S2和S3黏度和携砂性能的影响。结果表明,GD对S1的黏度性能影响相对较大,加入质量分数为0.04%的GD (100g压裂液中加入0.04g的双子表面活性剂GD)可使S1的黏度增幅高达42.96%。由于GD的加入,清洁压裂液体系S1、S2和S3中均可形成三维网状结构,从而增加体系的携砂性能;当GD质量分数为0.04%时,20～30目砂子在S1、S1和S3体系中的沉降时间增幅分别高达155.6%、179.4%和100%。     

一种高分子表面活性剂压裂液体系的研制

随着油田低渗储层的开发,植物胶压裂液残渣多、对地层伤害大、价格波动大的缺点日益突出;粘弹性表面活性剂压裂液对底层伤害小,但成本高、耐温能力差。针对以上问题合成了一种高分子表面活性剂:FY-01压裂用稠化剂,FY-01压裂用稠化剂与FY-02交联剂复合可以形成高粘度凝胶,用于压裂工艺。     

一种非离子表面活性剂压裂液的实验研究

以芥酸和N,N'-二甲基-1,3-丙二胺为原料,合成了一种芥酸酰胺类非离子表面活性剂,用于配制压裂液。讨论了表面活性剂浓度、交联剂浓度、助溶剂种类和浓度对压裂液表观粘度的影响,用行业标准对产品进行了评价。结果表明,该清洁压裂液抗温能力和携砂能力优良,适用于30~95℃的低温和中高温地层。体系易破胶,且破胶液澄清,无残渣。     

新型非离子黏弹性表面活性剂自转向酸体系研究

研制了一种新型非离子黏弹性表面活性剂变黏酸(SDA-SL)体系。浓度为5%的变黏酸体系初始黏度在20mPa.s左右,在酸液浓度为21%~10%区间出现黏度变化。其变黏特性与盐离子存在无关而仅受酸度影响。配套使用的WWD-2缓蚀剂在5%表面活性剂变黏酸体系中腐蚀速率可达SY/T5405二级标准,缓蚀剂的加入对变黏酸体系的黏度没有明显影响。     

粘弹性表面活性剂基压裂液的研究与分析

粘弹性表面活性剂基压裂液（VES压裂液）作为环保压裂液在国内外油田的应用已经取得良好的效果,对储层无污染,且能提高充填层导流能力。论述了粘弹性表面活性剂基压裂液的体系组成、主要特点和压裂机理。该压裂液及剪切稳定性、零伤害性、自动破胶性和低滤失性于一体,在油田具有广阔的应用前景。特别是纳米技术的应用,进一步优化了VES压裂液体系,使该压裂液也适应于干气气藏。介绍了VES压裂液在国内外的研究进展,提出了其应用的优越性和存在的不足。     

微泡沫酸性清洁压裂液的制备及性能

合成一种非离子表面活性剂脂肪酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺(SCF-18)作为增稠剂,以NaHCO3为起泡剂,在酸性条件下交联,制得一种微泡沫酸性清洁压裂液。对该体系的性能进行了室内评价,结果表明,质量分数分别为3%SCF-18+0.5%缓蚀剂ATMP+3.6%NH4Cl+1%冰乙酸+0.5%NaHCO3,90℃、170 s-1剪切60min,压裂液的黏度为75 mPa.s,具有较好的耐温耐剪切性;在温度低于70℃时,储能模量远大于耗能模量,黏弹性良好;90℃体系的砂降速度为0.766 1 mm/s,具有很强的携砂能力;加入质量分数5%的原油,40 min即可破胶,破胶液黏度为2.84 mPa.s。通过化学反应形成的CO2微泡沫可以有效地降低压裂液的滤失量,同时可以提高返排率,降低对底层的伤害,改善压裂效果。     

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。     

Rheology of Quaternary Ammonium Gemini Surfactant Solutions: Effects of Surfactant Concentration and Counterions

To prepare high‐performance clean fracturing fluids, cationic surfactants with a Gemini structure were synthesized as thickening agents. Distinct elastic characteristics at a sweep frequency of 0.1–10 Hz and shear resistance at high temperature were shown. Viscosity remained at about 150 mPa s after shearing for 60 min at 140 °C and 170 s^?1. Stability investigation on cationic Gemini surfactant solution revealed that both viscosity and viscoelasticity were greatly affected by the surfactant concentration, temperature, and the amount of inorganic salt (potassium chloride). Complete formulation of a surfactant micelle structure in an aqueous solution requires a certain amount of time.     

中高温清洁压裂液研究及应用进展

介绍了清洁压裂液的特点,叙述了目前国内外清洁压裂液适用温度在80℃以上中高温清洁压裂液的研究进展和在油井中的应用、煤层气井现场应用情况。最后对目前开展中高温清洁压裂液的研究提出了一些建议。认为今后应研制出适合天然气破胶的破胶剂或者破胶促进剂．开发出适用于不同地层条件的完整的清洁压裂液体系。应降低VES合成成本、降低用量,加强复合压裂液的研究,进一步拓宽清洁压裂液技术的应用范围。     

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。     

压裂液技术研究

压裂技术是提高油气井生产能力以及注水井增注的主要措施,并且会对改造后的油气层有较大的影响。在压裂过程中,压裂液必须要着重考虑以下两个方面:压裂液是否满足于油气层的配伍性,以及是否会伤害油气层。这样才能优选出优质的压裂液体系。     

CO2泡沫压裂液的流变性及井筒摩阻计算方法研究

进行了CO2泡沫压裂液的室内配制、流变性测定以及摩阻计算方法研究。室内实验中观测了CO2泡沫压裂液的形成、动态变化、泡沫结构,测定了CO2泡沫压裂液的流变性,发现其属于假塑性非牛顿流体。推导了CO2泡沫压裂液在油管内流动的摩阻计算公式,计算了不同管径、不同排量、不同泡沫质量时的摩阻曲线,进行了井筒内CO2泡沫压裂液摩阻压降实测,与计算方法相比误差在工程应用允许范围内。该研究所得到的CO2泡沫压裂液流动特性、摩阻压降计算方法、经验图版等,可供工程应用中参考。     

粘弹性清洁压裂液的性能评价与应用

采用一种长链脂肪酸季铵盐类阳离子表面活性剂配制成粘弹性清洁压裂液,室内性能评价结果表明,该压裂液的最佳使用浓度为1.5%².0%;60℃时静态滤失系数为3.15×10-4m/min1/2;静态悬砂速度为0.25 mm/s,常温下与原油混合可迅速破胶;具有良好的耐温性能(65℃)、稳定性和抗剪切性能,与地层水配伍性良好;岩心伤害率9.9%2.0%;60℃时静态滤失系数为3.15×10-4m/min1/2;静态悬砂速度为0.25 mm/s,常温下与原油混合可迅速破胶;具有良好的耐温性能(65℃)、稳定性和抗剪切性能,与地层水配伍性良好;岩心伤害率9.9%¹0.3%,比瓜胶压裂液下降了65%。在同类井况条件下,粘弹性清洁压裂液和瓜胶压裂液现场应用对比实验结果表明,该清洁压裂液在增油效果上具有一定优势,推广应用前景良好。     

煤层气压裂液伤害对比实验研究

我国煤层气储层条件较差,具有低渗、低孔、非均质性强的特点,均存在的问题就是一般开采方式效果不好。压裂是煤层岩增产的主要技术之一,而压裂的关键在于压裂液体系的选择,压裂液对储层的伤害将会导致达不到理想的产量。通过室内实验研究,进行煤层气压裂伤害评价实验,对压裂液体系的进行优选,选择浓度低,低摩阻的清洁压裂液,提高煤层气单井产量,改善井底渗流条件,提高煤层气渗透率以及储层渗透能力。解决宁武地区煤层气井压裂改造成功率低的问题,取得了巨大的突破,增产效果明显。