耐温VES压裂液SCF的性能

长链脂肪酸在酸存在下与胺缩合再经季铵化,得到季铵盐型表面活性剂,引入无机和有机阴离子,得到粘弹性表面活性剂,溶于水中制成VES压裂液SCF。测定了体积分数4.0%的SCF压裂液170s-1下40～150℃的粘温曲线,温度升至150℃时粘度为68mPa·s,降温至90℃并维持130min后粘度为88mPa·s;在130℃剪切95min时粘度>80mPa·s,在150℃剪切45min时粘度～70mPa·s。在60℃、100～500s-1区间,上行和下行粘度～剪切速率曲线几乎重叠。少量水和互溶剂、少量原油、大量水可使SCF压裂液完全破胶。残渣率为176mg/L。砂比为10%时,粒径0.5～0.8mm石英砂在SCF压裂液中的悬浮率>90%。SCF压裂液对粘土的防膨率为80.5%。在原油与SCF体积比为1∶4和1∶1时,原油30℃粘度由1832mPa·s分别降至100和48.7mPa·s。图4表2参1。     

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。     

新型吉米奇季铵盐在VES清洁压裂液中的应用研究

采用吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂NGA——乙烯撑基双(十八烷基二甲基溴化铵)和氯化钠配制了一种VES清洁压裂液,使用控制应力流变仪对配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:NGA 2.0%(w),NaCl 4.0%(w)配制的VES清洁压裂液体系具有良好的粘弹性及抗温稳定性能,最高抗温可达95℃,解决了传统季铵盐类清洁压裂液体系的添加量高、耐温性能差的缺点,具有良好的应用前景。     

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.     

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。     

粘弹性表面活性剂压裂液VES-70工艺性能研究

粘弹性表面活性剂VES 70压裂液由复配表面活性剂VES 70和粘土稳定剂组成 ,其中VES 70为C16、C18烷基三甲基季铵盐与有机酸、异丙醇等的复配物。实验考察了VES 70胶束凝胶压裂液的应用性能。在 30℃下 ,VES 70溶液的表观粘度 (170s-1)随VES 70体积分数的增加而增大并趋于恒定值 :2 %溶液为 5 7mPa·s,4 %溶液为 175mPa·s,5 %溶液为 180mPa·s;4 %VES 70溶液的表现粘度随 pH值增大而增大 ,pH =1时不增粘 ,pH为 2～7时迅速增粘 ,pH为 9～ 11时增粘减慢。在 6 5℃、170s-1进行的 90min耐温剪切测试中 ,4 %VES 70溶液粘度降至 6 0mPa·s左右并保持稳定 ,这是VES压裂液的一个特点。在振荡频率为 6 .2 4rad/s时 ,随温度升高 (2 5～70℃ ) ,4 %VES 70压裂液的G′减少 ,G″增大 ,在 5 3℃时由G′ >G″变为G″ >G′ ,但G′值均 >2 .0Pa。 4 %VES 70压裂液以不同体积比与吉林原油混合 ,在 6 5℃破胶时间为 31.2～ 14 .1min ,破胶液粘度 5 .6～ 6 .1mPa·s ;与柴油等体积混合 ,6 5℃破胶时间 13.6min ,破胶液粘度 2 .7mPa·s ,表面张力 2 9.6mN/m ,界面张力 0 .33mN/m。在 6 5℃、3.5MPa下 4 %VES压裂液在低渗 (0 .0 80 7× 10 -3 μm2 )储层岩心中动态滤失系数为 7.5 2× 10 -4m/min0 .5,初滤失量为 2 .11× 10 -4     

粘弹性表面活性剂压裂液的破胶作用

压裂液在压裂过程中起传递压力和携带支撑剂的作用,但聚合物压裂液中聚合物因降解不完全会给储集层带来损害,严重时甚至造成油气井减产。表面活性剂分子是由亲水头基和亲油尾基构成的,溶于水时可聚集为胶束。粘弹性表面活性剂在某些盐存在时,可在低含量时形成类似于聚合物分子那样的棒状胶束,并相互缠绕,而产生粘弹性。粘弹性表面活性剂压裂液因不存在聚合物残渣,对裂缝损害小,而视为清洁压裂液。一般认为,这种压裂液遇到地层中原油或天然气时可破胶,无须外加破胶剂。然而研究表明,天然气并不能使该压裂液破胶,压裂气井时必须外加破胶剂,并为此研究出了一种适合的高分子破胶剂。     

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。     

VES-100高温清洁压裂液的性能评价

研究了不同浓度的WT-100表面活性剂作为增稠剂的清洁压裂液的流变性能,以及在不同类型的盐溶液中的粘度变化。用流变仪测定了60℃时3%NH4CL体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在较好的粘弹性。4%WT-100+3%NH4CL体系在100℃,170 s-1条件下表观粘度达到36 mPa.s,该体系具有较好的悬砂性能,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排,而且还具有一定的耐酸性,可以配制成酸性压裂液。     

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。     

FRC-1清洁压裂液体系的性能和应用

FRC-1清洁型水基压裂液由2.5%粘弹性表面活性剂、0.1%特殊稳定剂和4.0%氯化物的盐水组成,室温高速搅拌成为粘弹态,在常温、170 s-1剪切速率下,表观粘度140 mPa·s.FRC-1型压裂液携砂能力强,与烃类接触或被地层水稀释会自动破胶不留下任何残渣,不会造成裂缝导流能力的损害.该压裂液体系在pH大于5.0、使用温度60℃以下时,压裂效果好,在长庆油田现场应用已取得较好效果.     

一种新型酸基粘弹性压裂液的研究及应用

为了提高低渗透、难动用储层的开发效益,在前人研究成果基础上研发改进了酸基粘弹性压裂液体系,它以粘弹性表面活性剂为稠化剂,通过在酸液中交联得到酸基清洁液压裂液体系。该体系继承原有粘弹性表面活性剂压裂液的优点,且根据酸岩反应进程实现自主转向酸压,真正实现了低渗透储层的深度改造。     

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。     

中低温清洁压裂液BVES-80的性能评价

开发了一种新型甜菜碱表面活性剂压裂液BVES-80。该压裂液优化配方为2.5% 甜菜碱表面活性剂DBA2-12+4.0% KCl+0.5%水杨酸钠+1.0%异丙醇+自来水。对BVES-80 压裂液性能的评价结果表明,NaCl、CaCl₂、MgCl₂加量为3%时,压裂液的黏度分别为337、370、394 mPa·s,耐盐性较好。压裂液静置7 d后的黏度为321 mPa·s,变化较小,稳定性较好。在170 s^-1下连续剪切1 h后的黏度分别大于50（60℃）和30（80℃）mPa·s,在中低温下的耐温抗剪切能力良好。在30℃、0.01~10 Hz条件下,压裂液储能模量G′始终大于耗能模量G″,且G′大于10 Pa,G″大于0.3 Pa,黏弹性较好。60℃下,陶粒在BVES-80清洁压裂液中的沉降速度为0.14 mm/s,远小于0.5%胍胶压裂液的值（1.50 mm/s）,携砂性能较好。在30℃下与煤油混合可在12 h内彻底破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,残渣含量23.46~54.37 mg/L,破胶液表面张力26.3~27.5 mN/m,破胶液与煤油的界面张力0.55~0.62 mN/m。该体系在80℃下的滤失系数为4.75×10-4 m/min^0.5,对岩心的渗透率伤害率仅为7.4%,适合不超过80℃的中低温低渗地层的储层改造。     

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。     

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。     

新型超分子压裂液的流变性能研究及应用

由于常规清洁压裂液中表面活性剂加量大、成本高且耐温性能差,难以大范围推广应用。根据超分子化学原理,利用疏水聚合物与新型表面活性剂研发了一种新型超分子结构的清洁压裂液,该压裂液中粘弹性表面活性剂用量少、成本低、耐温性能提高。对新型超分子压裂液配方进行优化,确定新型超分子压裂液由质量分数为0.2%的疏水聚合物PX-A和0.5%粘弹性表面活性剂J201构成。对超分子形成机理进行分析发现,表面活性剂与聚合物疏水基团形成混合胶束,随着胶束的增多,胶束结构更加密集,强度增加,相互之间发生缠结、架桥等形成密集三维网状结构,宏观上表现为溶液粘度快速上升。新型超分子压裂液的性能评价结果表明,其耐温、耐剪切性能良好,可以耐130℃高温,储能模量整体高于耗能模量,粘弹性好,携砂性能良好,摩阻低,无残渣,伤害小,且组成简单,配液方便。矿场试验结果表明,采用新型超分子压裂液压裂施工后,苏东38-64C4井测试产气量为10×104m3/d,是采用胍胶压裂液邻井产量的2倍,可节约成本25%,并在长庆油区应用4口井,效果均较好。     

高温清洁压裂液体系室内研究

介绍了一种双子型表面活性剂合成方法,通过室内实验优化出耐高温的清洁压裂液配方,并对其进行了性能评价。实验结果表明,该高温清洁压裂液在120℃剪切80min粘度可保持在50mPa·s以上,并且遇油遇水自动破胶,岩心伤害率12.5%,对地层伤害小。     

粘弹性清洁压裂液的研究与应用

针对吉林油田油藏特点,优化出了VES-70粘弹性清洁压裂液配方体系。分析了粘弹性清洁压裂液的水溶液增粘特性、耐温耐剪切性能、破胶性能、动态滤失与损害性能,介绍了现场应用工艺和应用效果。研究结果表明,该清洁压裂液应用简便,直接将粘弹性表面活性剂加入清水中,即可形成粘弹性凝胶,具有明显的网络结构,粘弹性好、剪切稳定性强、支撑悬浮力好、施工摩阻低,可控制裂缝的有效延伸,增产效果显著。