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。     

清洁压裂液研究进展

清洁压裂液是一种无聚合物的黏弹性液体。其稠化剂为特定的表面活性剂,这些表面活性剂分子溶解在盐水中会形成棒状胶束,依靠胶束间相互缠绕形成的三维网状结构达到有效携砂;烃类物质能破坏表面活性剂的胶束结构,不需要外加破胶剂。因此,清洁压裂液的交联、携砂和破胶等原理都不同于常规压裂液。本文综述了清洁压裂液的增稠原理、流变性能、破胶性能,以及未来发展趋势。     

无聚合物水力压裂液

实施水力压裂措施后,遗留在裂缝中的聚合物残渣降低了压裂效果,本文讲述了一种新型、易配制的无聚合物压裂液,该压裂液由衍生于长链脂肪酸的季铵盐组成。在盐水中,该压裂液可形成高度缠结的螺旋状胶束,从而变稠。此类胶束整体结构与聚合物链相似。由于这种压裂液的粘度取决于胶束的性质,因此,可通过改变其胶束结构进行破胶。该压裂液接触到碳氢化合物、或用地层水稀释后就发生破胶。因此,不需要使用常规的破胶剂,采出的油或气就可作为该压裂液体系的破胶剂。本文研究了这种无聚合物表面活性剂压裂液的结构特点与其化学物理特性间的关系,并介绍了该压裂液的结构、流变性、滤失性、传导性及其增产数据。     

VES-8O清洁压裂液实验研究

清洁压裂液在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液，清洁压裂液采用特殊的低分子量表面活性剂为稠化剂，基本无水不溶物，对储层伤害很小。VES-80清洁压裂液是一种无聚合物的粘弹性液体．靠一种特殊合成的低分子量表面活性剂．在一定浓度的盐溶液介质条件下，形成蠕虫状胶束并缠结成网状结构而将水增稠。达到交联目的；当遇到有机物或其它亲油性物质时。蠕虫状胶束被分解成小球状胶束。网状结构也被破坏，溶液粘度降低，达到压裂液破胶目的。试验结果表明，VES-80清洁压裂液抗剪切、携砂、破胶性能良好．几乎无水不溶物。对储层无二次伤害；该压裂液组成简单。配制方便，现场施工便利．可满足现场施工要求。     

VES-80清洁压裂液实验研究

清洁压裂液在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液,清洁压裂液采用特殊的低分子量表面活性剂为稠化剂,基本无水不溶物,对储层伤害很小.VES-80清洁压裂液是一种无聚合物的粘弹性液体,靠一种特殊合成的低分子量表面活性剂,在一定浓度的盐溶液介质条件下,形成蠕虫状胶束并缠结成网状结构而将水增稠,达到交联目的;当遇到有机物或其它亲油性物质时,蠕虫状胶束被分解成小球状胶束,网状结构也被破坏,溶液粘度降低,达到压裂液破胶目的.试验结果表明,VES-80清洁压裂液抗剪切、携砂、破胶性能良好,几乎无水不溶物,对储层无二次伤害;该压裂液组成简单,配制方便,现场施工便利,可满足现场施工要求.     

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.     

压裂用黏弹性表面活性剂VES-J的合成

清洁压裂液（VES）主要是采用季铵盐类表面活性剂,但常规VES存在刺激性大和由于吸附使储集层发生润湿反转带来伤害2大问题。研究表明这2个问题可以通过分子设计来尽量避免。在理论研究和分析的基础上合成了黏弹性表面活性剂VES-J,并通过测定在不同温度和不同水杨酸钠加量下体系水溶液黏度得出了压裂液配方。该压裂液配方在70℃、170s^-1下表观黏度达到100mPa·s,具有较好的耐剪切能力和优异的破胶能力,破胶后均无残渣,对地层伤害很小。     

无盐耐高温黏弹性表面活性剂LQ-FJ压裂液性能

研究了由两性表面活性剂LQ-FJ在不同浓度下形成的清洁压裂液及其性能。结果表明,两性表面活性剂LQ-FJ在水中4 min可均匀溶解、自增稠为黏弹性清洁压裂液;当LQ-FJ浓度达2%时无需反离子盐即可形成耐温达110℃的清洁压裂液。黏温曲线表明,2%LQ-FJ体系具有热增稠和热变稀特性。流变特性研究表明,2%LQ-FJ体系具有温度滞后环和剪切触变性,流动曲线可用共转Jeffreys本构方程表征。破胶实验表明,煤油、阴离子表面活性剂J1均可作为2%LQ-FJ体系的破胶剂,室温下破胶液黏度均小于1.5 m Pa·s。     

国外黏弹性表面活性剂压裂液研究进展及应用展望

黏弹性表面活性剂压裂液在纯水介质中形成球形胶束,在盐介质中,分子中的电荷被屏蔽,球形胶束演变成蠕虫状或柔性棒状胶束,进而形成高黏弹性的空间网状结构,实现对支撑剂的携带和造缝;遇地层中的油和水,胶束膨胀而崩解成低黏度的球形胶束,实现压裂液的自动破胶。国外黏弹性表面活性剂压裂液研究进展主要表现在4个方面:成胶破胶机理研究与认识、流变性的研究、伤害性的评价、研制新的疏水缔合聚合物与表面活性剂复合型压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液具有摩阻低、伤害小、携砂性好和破胶黏度低等优点,在国外获得了广泛的应用。提高表面活性剂压裂液剪切后黏度的恢复能力和加强疏水缔合聚合物与表面活性剂复合压裂液的现场应用是表面活性剂压裂液研究发展的方向。     

阴离子蠕虫状胶束的研究进展及油田应用

目前构建蠕虫状胶束主要是使用黏弹性阳离子表面活性剂,而对阴离子蠕虫状胶束的研究和利用还较少。针对这一问题,本文首先介绍了表面活性剂构建蠕虫状胶束的分子几何学特征参数理论;以此为基础,详细阐述了使用无机类反离子和有机类反离子诱导阴离子表面活性剂形成蠕虫状胶束的机理和方法;介绍了黏弹性阴离子蠕虫状胶束溶液在油田开发中的应用;最后指出阴离子表面活性剂构建蠕虫状胶束的发展方向。     

新型吉米奇(Gemini)季铵盐(NGA)的研制及其在VES清洁压裂液中的应用

本研究合成了一种新型的吉米奇(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),并对产物的表面活性及由产物配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:其CMC为1.2×10~(-1) mol/L,r_(CMC)为30.7 mN/m;添加NGA 2.0%(wt),NaCl 4.0%(wt)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,具有良好的市场应用前景。     

天然气对清洁压裂液的破胶实验

黏弹性表面活性剂(VES）清洁压裂液由于低伤害等特点已广泛应用于压裂与防砂等作业。原油和地层水对VES破胶机理与实验研究已相当充分,但天然气对VES的破胶作用至今无公开的实验数据,影响了清洁压裂液在气井改造中的推广应用。为此设计了一套实验流程,通过流变仪测量VES内充入天然气后的黏度变化,评价了天然气和套管伴生气对３种VES压裂液的影响。实验证明,不同类型的VES被天然气降黏幅度存在较大差别,降黏幅度随天然气的压力升高而提高,随天然气中Ｃ₂以上成分含量的提高而增高。实验评价的阳离子型和两性离子型的VES可在低压下大幅度被天然气降黏,而阴离子型降黏需要较高压力。二氧化碳对降黏阴离子型的VES有一定影响,而对阳离子型和两性离子型的VES没有影响。被天然气降黏后的VES经过真空脱气后,黏度不能恢复,说明真空条件不能破坏天然气与VES的胶束结构,经天然气破胶的VES重复利用还存在技术困难。     

Performance and application of new anionic D3F-AS05 viscoelastic fracturing fluid

Recently, polymer free fracturing fluid was investigated to reduce formation and fracture conductivity damage during and after hydraulic fracture treatment. This fluid system uses a viscoelastic surfactant (VES). Some shortcomings of VES fluid such as excessive leakoff and the limit of temperature range have limited the use of the conventional VES fluid.On the basis of the conventional VES fracturing fluid system, a new anionic VES fracturing fluid “D3F-AS05” was developed through an extensive experiments. The fluid utilizes a specially formulated anionic surfactant. Analysis of laboratory tests indicates that the new fluid has good viscosity stability with high ability of carrying sand; the fluid also has low fluid loss and low frictional resistance. On the other hand, more than 97% returned permeability was achieved, which indicates low formation damage after gel-breaking. The temperature stability of the new fluids extended to more than 90 °C. This allowed the fluid to be used in the deep well with a high injection rate.This paper provides the procedures and the chemical additive of the new fluid and has focused on the performance of the fluid under different concentrations. The paper also illustrates the effect of the fluid in fracture geometry with a field application result.     

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。     

粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用

常规水基压裂液破胶后具有较高的残渣量,对支撑裂缝伤害较大,在一定程度上影响了油气田的产量.研究开发出了新型的VES清洁压裂液体系,它是由VES粘弹性表面活性剂和水或盐水组成.该压裂液集粘弹性、抗剪切性、自动破胶性于一体.通过分析VES清洁压裂液的粘弹性形成机理、抗剪切机理、携砂机理、破胶机理、滤失机理、伤害机理,表明粘弹性清洁压裂液具有独特的分子结构和独特的流变性能,它具有配制简便,使用添加剂种类少,不存在残渣,对储层伤害小等特点.现场实验表明,清洁压裂液具有破胶性能,施工摩阻低,携砂能力强,可有效地控制缝高.与使用水基压裂液的邻井相比,粘弹性清洁压裂液压裂施工后增产效果明显.     

新型复合压裂液体系研究进展

介绍了一种表面活性剂蠕虫状胶束/疏水缔合聚合物复合压裂液体系,并讨论了该体系的协同作用机理和流变性.     

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...