一种新型两性表面活性剂自转向酸体系

常规自转向酸体系在乏酸(2< pH< 4)时变黏,影响转向效率,使转向酸化具有一定的局限性。根据黏弹性表面活性剂的变黏机理,研制了一种新型两性表面活性剂(VES)自转向酸,该转向酸在酸岩反应过程中黏度逐渐升高,乏酸时黏度又降低。考察了表面活性剂、盐酸、钙离子对转向酸黏度的影响;模拟了酸岩反应过程,根据酸岩反应速率拟合了酸岩反应动力学方程;对新型VES体系耐温、流变和破胶性能进行了研究。结果表明:酸岩反应至盐酸浓度为5%时VES黏度最大(144 mPa·s),酸液转向;温度高于90℃时VES黏度下降,因此该转向酸适用于中低温储层;该转向酸体系具有较好的耐剪切性能,剪切黏度恢复率大于90%;VES酸岩反应速率约为普通盐酸酸岩反应速率的1/2,有利于缓释转向;乏酸黏度较低(小于30 mPa·s),遇烃类或地层水容易破胶水化,破胶液具有较低的黏度和表/界面张力,对地层不产生污染。该新型两性表面活性剂自转向酸现场应用后,增油效果明显,具有较好的应用前景。      

阳离子VES转向酸体系的研制及性能评价

针对非均质储层均匀布酸难题,采用芥酸酰胺丙基二甲基叔胺和环氧氯丙烷合成一种依靠酸浓度变黏的黏弹性表面活性剂,并以其为转向剂构建了VES转向酸体系,研究了酸浓度、温度、剪切速率对其流变性能的影响。通过并联岩心驱替实验模拟了VES转向酸在地层中的转向性能。结果表明,在酸液质量分数为3%时,VES转向酸的表观黏度达到峰值,为217 mPa·s。VES残酸体系在120℃、170 s~(-1)下剪切30 min后,黏度仍可以保持100 mPa·s,具有良好的耐温耐剪切性能。与常规酸相比,VES转向酸能使低渗透岩心的渗透率提高2.35倍,具有良好的转向性能,可同时改造高渗透岩心和低渗透岩心。     

K+敏感型VES转向解堵体系的研究与应用

BZ油田储层层间渗透率级差大、非均质性强,解堵体系泵注过程中会优先进入高渗层,造成渗透率级差进一步增大,解堵效果不理想,且常规的VES转向体系只对二价阳离子敏感,在海上砂岩储层缺少二价阳离子的情况下应用效果不佳。针对该问题,以一种对K+敏感的黏弹性表面活性剂LD-VES为转向体系,与解堵体系配合使用形成了适用于海上砂岩储层的转向解堵体系。评价了转向体系的增黏性能、破胶性能、耐温性能、抗剪切性能以及与解堵体系的配伍性能,分析了转向体系的增黏机理以及破胶返排机理并进行了现场试验。结果表明,在KCl质量分数为7%时,增黏效果最佳,在温度为120 ℃、剪切速率为50 r/min下,体系黏度可以保持在1680 mPa·s,经过170 s?1高剪切速率剪切2 h后,黏度仍有1750 mPa·s,体系具有良好的增黏、耐温和抗剪切性能;转向体系与解堵体系混合后无沉淀、残渣生成,配伍性良好;加入相同体积煤油后,体系能够迅速破胶,具有优良的破胶性能。现场应用后日产液量27.92 m3/d,较作业前的8 m3/d提高3.49倍;日产油量16.75 m3/d,达到作业前的4.05倍,具有显著效果。      

加入内部破胶剂的黏弹性表面活性剂转向液在酸处理中的应用

基质酸化和酸化压裂措施已广泛应用于油气增产过程中。成功的酸化增产需要将酸液均匀分布到各个层段,特别是对于处理裸眼完井的直井、水平井、延伸井及多分支井尤为重要。黏弹性表面活性剂体系的特殊性质可以阻塞高渗透率层段的流动,使处理液转向进入低渗储层。据最新的SPE文献报道,作为转向酸的清洁处理液在基质酸化和酸化压裂过程中,特别是在处理低渗储层及衰竭式开采的气藏中,由于需要更长的回流时间,产生了地层伤害。在水力压裂和压裂充填过程中发展了内部破胶技术,内部破胶剂能控制黏弹性胶体的破胶时间和地点,使其易于返排。本文介绍了一种含有破胶剂的清洁转向酸来处理碳酸盐岩储层。这种酸液体系很独特,酸岩反应之前黏度很小。当酸液耗尽或者鲜酸到达新的位置时,体系中的表面活性剂黏度达到最大。酸化处理过后,内部破胶剂活化使黏弹性表面活性剂破胶,体系黏度降低,同时残酸酸液在生产过程中返排,最大程度地减少了可能存在的伤害。实验结果证实,酸化过程中的黏弹性胶体溶液在低剪切速率下产生了很高的黏度,且其在接触烃类物质后才加速破胶。进一步研究了在控制内部破胶剂降低残酸黏度的可行性。碳酸盐岩岩心流动实验表明,在矿物油清洗过程中,使用不含破胶剂的清洁处理液在蚓孔中产生的压降要高于使用含破胶剂的清洁处理液产生的压降。     

VES自转向酸变黏机理研究

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展的能够实现大井段、多层系储层改造的新方法,依靠酸液特殊的变黏特性实现酸液的自主分流,提高分流酸化设计针对性以及施工成功率和有效率。从影响VES自转向酸黏度变化的pH值以及无机盐入手,通过系统实验发现：在无CaCl2等无机离子的情况下,酸液pH值变化能使VES自转向酸具有较高的黏度,在鲜酸环境下,加入CaCl2对酸液黏度不会产生太大影响,在残酸环境下,加入CaCl2使酸液黏度明显增加;此外,与不加CaCl2的残酸相比,加入CaCl2后酸液达到最大黏度所对应的pH值较低。     

VES自转向酸存在的问题及解决对策

近年来,VES自转向酸以其"变粘、缓速、降滤、低伤害"等特点,被广泛应用于长井段、多层分支井的分流酸化和酸压中,并且取得了良好的效果。随着研究的深入和现场应用的增多,该体系存在的一些问题也凸显出来。主要体现在耐温性差、破胶不彻底、地层伤害、对Fe3+敏感等。这些问题的存在会严重影响VES自转向酸的应用范围和应用效果。总结了国内外对VES自转向酸体系的研究与应用情况,详细分析了VES在应用过程中存在的问题及其影响规律,并指出了解决这些问题的方向与方法。     

新型砂岩自转向酸体系的研究与应用

渤海主力油田储层层间渗透率级差大、非均质性强,酸化过程中酸液大量进入高渗层,引起渗透率级差进一步加剧,不能有效改善中低渗层,酸化解堵效果不理想。针对该问题,以新型两性离子表面活性剂ZX-1为稠化剂,优化形成了砂岩自转向酸体系,对该体系开展了流变性、配伍性、破胶性能、转向酸化效果评价实验。结果表明模拟鲜酸黏度6mPa·s,利于注入储层;模拟自转向酸变黏体系黏度60 mPa·s,耐剪切性强;模拟残酸黏度2 mPa·s,利于返排。自转向酸与缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂及助排剂配伍性良好,无沉淀、残渣产生;体系破胶容易,异丙醇、破乳剂、乙二醇丁醚及酸液消耗均能使自转向酸完全破胶,破胶后溶液黏度均低于10 mPa·s;体系具有自我清洁的作用,即使现场酸液未能完全破胶,经过一段时间能自动破胶,不会对储层造成永久性伤害。该自转向酸体系具有良好转向分流能力,随着初始渗透率级差从比2.00增大到10.70,酸化后低渗岩心渗透率改善倍数明显增大,高低渗岩心渗透率级差比减小,当渗透率级差达到10.7时,体系仍能实现有效分流酸化。ZX-1自转向酸现场应用效果明显,具有良好应用前景。      

VES自转向酸体系流变性能

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展起来的实现大井段、多层系储层改造的新方法,VES自转向酸体系是实现该技术的关键.把室内合成的油酸酰胺丙基甜菜碱作为稠化剂,优化形成VES自转向酸体系,并对VES自转向酸体系的流变性能进行了研究.系统测试了酸液体系的pH值、环境温度以及剪切速率对残酸体系表观粘度的影响.实验结果表明,在不同环境下VES自转向酸体系的表观粘度都能保持在100mPa·s以上,能够保证分流酸化施工的顺利进行.酸液主要添加剂(缓蚀剂以及铁离子稳定剂等)都使残酸体系表观粘度有一定的下降,所以在优选酸液体系过程中必须进行酸液体系配伍性测试.当VES自转向酸体系中的铁离子质量浓度超过1g/L后,体系发生相分离或者絮凝,失去分流转向的能力.     

VES自转向酸反应动力学研究

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展的实现大井段、多层系储层改造新方法。酸岩反应动力学参数对预测酸液变粘时间以及变粘位置有着至关重要的影响。本试验在90℃、8fMPa的实验条件下,利用旋转圆盘仪来测定VES自转向酸体系酸岩反应动力学的相关参数。研究表明：在不同酸液浓度下反应速率方程中反应级数m=0．7079,反应速率常数k=5．8439×10-6（mol／L）-m·mol／s·cm2。对不同浓度酸液体系的系统传质速率研究表明,在三种不同酸液浓度下系统传质速率分别为：1．0475×10-5mol／cm2·S、8．6567×10-4mol／cm2·S和5．3371×10-6mol／cm2S,从实验数据看,在高温下VES自转向酸体系反应速率较快,体系pH值上升快,酸液进入储层后迅速建立起粘性堵塞,达到转向分流的目的。     

无机盐离子对变黏酸流变性影响的研究

采用自制的新型黏弹性表面活性剂（VES—TCJ）,配制出性能稳定的变黏酸。通过模拟变黏酸与碳酸盐岩反应形成的成胶酸,考察了不同无机盐离子对变黏酸的流变性的影响。试验结果表明,Ca2＋和Mg2＋均能使变黏酸获得较大的表观黏度,在储层酸化过程中起到转向分流作用;在高矿化度地层中变黏酸仍具有较大的表观黏度;少量的Fe3＋对变黏酸的变黏特性影响较小,但Fe3＋浓度较高时变黏酸的黏度急剧下降,将失去转向分流能力。     

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。     

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏转向酸酸化模拟及其应用

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏白云岩储层溶蚀孔洞、天然微裂缝均发育,储层较强的非均质性和严重的钻完井液伤害导致均匀布酸困难,特别是对于长井段大斜度井和水平井酸化改造则更加困难。为此,从黏弹性表面活性剂转向酸转向变黏机理和流变行为研究入手,优选转向性能好且二次伤害低的转向酸作为主体酸液,根据流变行为实验结果拟合有效黏度经验模型,耦合双尺度蚓孔扩展模型,建立自转向酸酸化数学模型,模拟长井段大斜度井非均匀伤害下转向酸酸化的pH值、Ca~(2+)浓度、有效黏度和蚓孔形态等,并对比了胶凝酸和5%VES转向酸酸化的蚓孔形态、流量分配和吸酸剖面。结果表明:转向酸可明显地改善强非均质性储层的吸酸剖面,增强对低渗透储层的改造力度。针对该盆地龙王庙组白云岩储层强非均质性和钻完井液伤害复杂性,形成了长井段割缝衬管完成大斜度井和水平井变VES浓度转向酸酸液置放技术,现场应用8井次,累计获井口测试天然气产量1 233.46×10~4m~3/d,平均单井增产倍比达到1.95,该技术有力地支撑了对龙王庙组特大型气藏的高效开发。     

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.     

两性表面活性剂酸液体系在基质酸化及酸压中的应用

自1997年Schlumberger Dowell公司推出基于阳离子粘弹性表面活性剂（VES）的清洁压裂液以来，粘弹性表面活性剂技术已在油气田增产措施中得到广泛的应用。根据VES使用的经验，近两年来，国外已研究出了性能优越的基于两性表面活性剂的粘弹性酸。文章分析了国外将这种酸液体系应用于基质酸化和酸压时相对于其他酸液体系所具有的独特优点和作用机理，介绍了其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。用岩心流动实验结果分析了这种酸液体系应用于基质酸化时的自主分流特性以及应用于酸压时的滤失、返排和酸蚀裂缝导流特性。     

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。     

对称杂环寡聚表面活性剂合成及其性能

以油酸、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑为原料合成中间体3,5-二油酰胺基-2H-1,2,4-三氮唑,中间体与1,3-二氯异丙醇进行季胺化反应合成1,3-二(3,5-二油酸酰胺基-2H-2-氯化铵-1,2,4-三氮唑-2-氯化铵)-2-丙醇。利用FTIR、两相滴定法及电导法测试分析了合成产物结构、活性物含量和临界胶束浓度。将产物配制成黏弹性表面活性剂(VES)酸性体系,并测定体系的流变性能、缓蚀性能。表征结果显示,产物活性物含量(w)88.6%;临界胶束浓度1.0×10^-6 mol/L;产品配制的VES酸液在170 s^-1、90℃下剪切1 h后,液体黏度大于18 mPa·s;配制的酸液90℃下动态腐蚀速率1.8118/g/(m^2·h),符合行业应用标准,酸压增油效果明显。     

多功能清洁压裂液F-VES性能评价

针对目前阳离子清洁压裂液存在的成本高、吸附造成的伤害大的问题,研发出了一种小分子阴离子型、抗剪切、低伤害、多功能的环保型清洁压裂液体系,其配方为:4%F-VES+0.5%KCl。室内性能评价结果表明,该压裂液的耐温耐剪切性良好,在80℃的表观黏度为40 mPa.s,在60℃连续剪切70 min后的黏度为67 mPa.s;在常温下与原油混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,表面张力为25 mN/m;静态悬砂速度为0.02～0.04cm/s;对岩心的伤害率为14.5%,比瓜胶压裂液和VES压裂液分别下降了58.6%和45.5%;对支撑剂导流能力的伤害率为9%,较VES压裂液下降了近74%;破胶液的驱油率为65%,与驱油剂WP-1相当。