关于新型压裂液进展的研究与分析

压裂液是压裂技术的重要组成部分,是决定压裂成败的关键,随着时代的发展,压裂液体系也经历了聚合物压裂液,聚合物交联压裂液,泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个发展阶段的变革.而高效,低伤害,低成本,是压裂液技术发展的方向,也是当下研究压裂液的首要问题,本文结合目前国内外对当下压裂液体系的发展情况以及现在压裂液存在的问题。针对这些问题出现了一种新型压裂液体系粘弹性表面活性剂(VES)基压裂液(又称清洁压裂液),通过对国外清洁压裂液和聚合物压裂液体系的性能对比研究发现;清洁的压裂液具备高效能,低伤害,低成本的优势,迎合了压裂液未来发展的潮流,也是未来新型压裂液发展的方向。     

粘弹性表面活性剂压裂液在低渗油田的应用现状

结合粘弹性表面活性剂压裂液作用机理,介绍了3种典型的粘弹性表面活性剂压裂液体系(无聚合物型、抗温型、双子表面活性剂型),并综述了粘弹性表面活性剂压裂液国内外应用现状,指出研制合成工艺简单且成本较低的阴离子双子表面活性剂,开发疏水缔合聚合物/双子表面活性剂压裂液体系,提高抗温性,采用纳米技术是未来压裂液发展趋势。     

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。     

专利文献

一种高分子表面活性剂压裂液：刘善祥，CN103173202M／2013—06—26 本发明涉及一种油田压裂用高分子表面活性剂压裂液，属于压裂工艺的一种工作液。本发明与VES一样同属于表面活性剂压裂液体系，具有无不溶物、破胶无残渣及对地层伤害小的优点，克服了植物胶压裂液残渣多对地层伤害大的缺点。另外本发明通过加长FY-01压裂液稠化剂的分子链以及增加特殊官能团等方式，克服了VES不耐高温的缺点。本发明主要用于油田压裂工艺，也可以用于压裂防砂工艺。     

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。     

清洁压裂液的研究现状与展望

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液是一种无聚合物压裂液,又被称为清洁压裂液。它与传统的压裂液相比较具有破胶彻底、对地层伤害低、摩阻压力小等特点。介绍了VES压裂液的基本原理,综述了国内外的研究与应用现状,探讨了VES压裂液目前还存在的缺陷并对未来的发展趋势做了展望。     

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。     

VES清洁压裂液的研制及应用

VES清洁压裂液由1.5%的粘弹性表面活性剂LRZ-1、0.30%激活剂LRZ-2和0.2%破胶剂LRZ-3组成。室内性能评价表明,清洁压裂液具有配制简便、携砂性能良好、摩阻小、低滤失、低伤害等优点,破胶后的表面张力小于30 mN/m。该清洁压裂液在延长油田进行了现场应用,取得了较好的效果,达到改造储层的目的,具有较好的推广价值。     

新型VES—SL清洁压裂液研究与应用

常规的瓜胶类水基压裂液由于破胶不彻底,或残渣滞留,造成地层伤害,对支撑剂裂缝导流能力伤害大,特别对于低渗、特低渗储层,严重时增产效果甚微。为降低压裂改造过程中压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,开发研制了VES—SL粘弹性表面活性剂清洁压裂液,对该压裂液的性能进行了研究评价,并在现场进行了几十口井的现场应用,现场应用表明,该压裂液体系具有耐高温（120℃）、携砂能力强,易破胶,易反排,对储层伤害小等特点。     

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。     

耐高温水基压裂液研究进展

随着勘探技术的发展,油气勘探向纵深发展,而越往深井发展地层温度越高,国内外对高温油藏的开发愈加重视。水基压裂液由于其施工方便、价格低廉以及性能优异等优点,一直是应用最为普遍的压裂液。但早期压裂液的耐温性能较差,无法满足高温油藏的压裂施工需求。因此开发可用于耐高温油气藏的水基压裂液具有重要的研究价值和实际应用价值。本文介绍了国内外耐高温水基压裂液的研究进展,对于胍胶压裂液,通过提高稠化剂用量,进行稠化剂、交联剂的改性,以提高其耐温性能;耐温清洁压裂液稠化剂类型由早期的阳离子、阴离子型向双子及复合型发展,近年还有学者将纳米体系用于改性表面活性剂;耐温合成聚合物压裂液发展较快,多是通过设计多元共聚物提升耐温能力。对于胍胶压裂液体系,研发满足特高温油藏压裂施工需求的低浓度胍胶压裂液还是今后的主要研究方向。文中指出清洁压裂液体系成本过高,无法大规模使用;合成聚合物压裂液耐温性能好,研究含有支链聚合单体或磺酸基团等的多元共聚物,引入合适的疏水基团作为稠化剂,是合成聚合物的研究方向。     

一种经济型清洁压裂液配方研究与性能评价

粘弹性表面活性剂(Viscoelastic surfactant,下文简称VES)压裂液与传统聚合物压裂液不同,可消除残余聚合物对支撑剂充填层的堵塞,并能有效提高导流能力,减少对地层的损害及污染,压后油气产量比使用传统压裂液有显著提高。介绍了VES压裂液的原理及配方设计原则。通过室内试验确定了一种经济型VES压裂液的配方,并对其性能进行了相关评价。     

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。     

耐高温交联酸压裂液的研制及其性能评价

针对黏弹性表面活性剂(VES)转向酸使用成本高，耐温性差以及现有胶凝酸破胶不完全的问题，本研究首先通过水溶液聚合法合成稠化剂和有机锆交联剂，然后在质量分数为20%的盐酸水溶液(下同)中将稠化剂通过有机锆交联剂进行交联，得到耐高温交联酸基液，再根据压裂液性能要求添加高温缓蚀剂、助排剂、铁离子稳定剂和黏土稳定剂，研发了一种耐180 ℃高温的交联酸压裂液。采用高温高压流变仪、压裂液摩阻测试仪和表界面张力测定仪等对交联酸压裂液进行性能评价。结果表明，所制备的交联酸压裂液在180 ℃、170 s^-1条件下剪切120 min后，黏度仍可维持为73 mPa·s，加入0.15%过硫酸铵破胶后，黏度降为3.2 mPa·s，高温流变性和破胶性能良好。     

Application of pH-Responsive Viscoelastic Surfactant as Recyclable Fluid at High Temperature

A pH-responsive amphiphilic surfactant stearic amide 3-(N,N-dimethylamino)propylamide (SAA) was synthesized and served as a thickener in aqueous solution to construct a switchable viscoelastic surfactant fluid (VES fluid). The structure of SAA was studied by ¹H NMR, and the viscoelastic behavior of VES fluid was studied in detail by rheological measurements. The viscosity of this VES fluid can be switched reversibly from low to high immediately by adjusting system pH value. Even at high shear rate (170 s⁻¹) and high temperature (90 °C), excellent viscoelastic behavior of this VES fluid can be observed, which is a key performance for fracturing applications. Meanwhile, the recycled VES fluid can still maintain good pH-responsive behavior even after more than three cycles. These unique performances of this VES fluid not only enhanced our understanding of the transformation of wormlike micelles at high temperature, but also enriched a large potential of VES fracturing fluid in the development of oil and gas reservoirs.     

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.     

一种循环配液方法研究

针对目前新型压裂液:碱性胍胶压裂液、清洁压裂液及聚合物压裂液等在配制过程中对添加剂添加的时机有特殊的要求,同时需要相对较长时间的搅拌才能够达到最佳性能,设计出盘管,让压裂液流动较长时间,使粘度得到自然增长。设备简单易行,不影响配液进度。     

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。