清洁压裂液的制备和性能评价

采用单因素实验法优选出清洁压裂液的配方为:4%十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)+2%水杨酸钠+4%KCl。对制得的清洁压裂液的抗剪切、抗温和携砂性能进行了评价,结果表明,该清洁压裂液在90℃时的表观黏度为110 mPa·s,且在60 min连续剪切下,清洁压裂液的表观黏度几乎没有变化;静态悬砂砂比最高可达15%;破胶后黏度几乎与水相同,且没有水不溶物存在。这表明优选配方清洁压裂液具有较好的抗剪切、抗温和携砂性能,完全符合压裂施工要求。     

耐高温低伤害VES-HT01压裂液的性能

用具有超分子结构的阴离子型表面活性剂VES-HT01与6% KCl复配,得到新型耐高温低伤害的阴离子VES压裂液。压裂液性能评价结果表明,在100 s^-1剪切速率下,随温度升高,压裂液黏度先增加后降低,在100℃左右达到最高值180 mPa·s,150oC时的黏度为55 mPa·s。在140℃、170 s^-1下剪切60 min,黏度基本保持不变。黏弹性较好。25℃、100℃下陶粒在压裂液中的沉降速率分别为5、33 mm/min,悬砂性较好。在50℃、100℃下分别加入2%、1%柴油静置120 min后,压裂液黏度为3 mPa·s,无残渣,破胶液表面张力为23.5 mN/m。抗菌性良好。成本与常规瓜尔胶压裂液相当。     

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。     

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。     

两性/阴离子表面活性剂清洁压裂液性能评价

为解决阳离子型表面活性剂压裂液的性能缺陷,采用两性离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂制备出了清洁压裂液,考察了其性能特征。研究结果表明,两性/阴离子表面活性剂清洁压裂液黏度随KCl加量的增大先增加后减小。随SDS加量的增大而增加。组成为2.24%甜菜碱+0.9%十二烷基硫酸钠(SDS)+6.2%KCl的两性/阴离子表面活性荆清洁压裂液在65℃、170 s~(1)下恒温剪切约40 min,压裂液黏度保持在59.5 mPa·s左右,耐温耐剪切性较好。在室温、55℃、65℃条件下,砂粒在压裂液中的沉降速率分别为0.02、0.14、0.51 mm/s,携砂性较好。煤油加量为2%时。压裂液快速破胶。破胶液黏度2.15 mPa·s,表面及界面张力分别为26.542和0.8562 mN/m,无残渣。压裂液在天然岩心的滤失系数为5.6×10~(-4)m/min~(1/2),滤失性较好。破胶液对岩心渗透率的伤害率为19.1%。比较适合于温度在65℃以内的地层。     

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。     

复合型CMV清洁压裂液的研制与性能评价

为了得到成本低廉、性能优异的清洁压裂液,将季铵盐阳离子表面活性剂CTAB与磺酸盐阴离子表面活性剂MES进行复配,以KCl为黏土稳定剂,配制了一种复合型CMV清洁压裂液,确定了最佳配方并评价了该压裂液耐温抗剪切性、携砂性及破胶性。研究结果表明:优化配方2.5%~3.5%CTAB+2.0%MES+1.0%黏土稳定剂KCl的复合型CMV清洁压裂液对酸度不敏感,应用范围很广。在低温剪切下,体系表现出剪切增稠现象;分别在90℃、120℃下,持续剪切(剪切速率170 s~(-1))1 h后,CMV清洁压裂液的表观黏度分别为85和40 mPa·s,适合中温储层。CMV清洁压裂液的携砂能力优于0.3%羟丙基胍胶压裂液的,在温度90℃、砂比为10%时,陶粒(20~40目)在前者中的沉降速率(0.634 mm/s)明显低于在后者中的(0.9258 mm/s);在30℃下,不同体积比(1∶10~1∶5)的CMV清洁压裂液与柴油混合体系均可在3 h内自动破胶,破胶液的表面张力均小于28.0 mN/m,返排能力提高,对地层的伤害性少且原料成本远低于很多现用的清洁压裂液。     

耐高温清洁压裂液的制备与性能研究

为获得耐温性良好的压裂液体系,以硬脂酸、草酸、4-氨基-N,N-二甲基苯胺、N,N'-二氨基乙基乙二胺、1,3-二氯-2-丙醇为原料合成双子表面活性剂,以其作为稠化剂与氯化铵水溶液混合制得清洁压裂液,考察了该压裂液的耐温性、耐剪切性、携砂性和破胶性等。结果表明,与胍胶压裂液相比,该清洁压裂液耐温耐剪切性能好,120℃时的表观黏度为88 mPa·s,满足高温油气田的使用要求;携砂性能好,120℃时石英砂在压裂液中的沉降速度为0.79 mm/s;与地层水的配伍性良好;在压裂液中加入煤油即可自动破胶,无需加入破胶剂,便于使用。     

一种耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液性能评价

针对清洁压裂液的耐温性较差、滤失量过大等问题,研制了一种新型的耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液。实验结果发现,一定浓度的MWNT,能够与蠕虫状胶束形成更为紧密的拟交联三维网状结构且能明显增黏;采用流变性实验优化MWNT质量分数为0.3%,得出纳米复合清洁压裂液配方为3%(w)BET-12两性表面活性剂+0.3%(w)MWNT。性能评价结果表明,在170s-1、150℃下,该压裂液黏度仍能保持在20mPa·s以上;70℃时滤失量相比传统清洁压裂液大大降低;剪切恢复性能良好,体系悬砂性能好,遇地层水或原油中烃类物质能自动破胶,高效且彻底,符合施工要求;对储层伤害较小,裂缝导流能力伤害率仅有8.9%。研究表明,该纳米复合清洁压裂液适合在中高温油气田推广应用。     

国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望

清洁压裂液的携砂黏度和抗剪切性能严格受温度的控制,为此总结了清洁压裂液的适用温度为80℃以下,称为低一中温清洁压裂液.清洁压裂液又称黏弹性表面活性刑VES压裂液,不合聚合物,不需要交联剂和破胶荆,现场配液简单,能有效控制缝高,施工摩阻只有水的25%～40%,液体效率达85%,远高于胍胶压裂液的52%,在渗透率小于5×10-3μm2的低渗透储层中滤失量小,对储层伤害小,压裂后油气增产效果明显比胍胶压裂液好.实现清洁压裂液在天然气中破胶和提高清洁压裂液抗温耐剪切性及降低施工成本,是清洁酸液发展的方向.     

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。     

抗高温清洁压裂液的性能研究

清洁压裂液不会伤害地层岩缝,符合绿色环保的要求。研究了几种清洁压裂液的配方,在实验室内用ZNN-D6旋转黏度计测定了它们在不同温度下的表观黏度。实验测出GPP+NaCl、GPP+KCl、GPP+C7H5O3Na压裂液体系均能在常压、120℃的高温下表现出较好的表观黏度,具有良好的实用价值。     

一种新型超分子复合压裂液的性能研究

开发出一种新型蠕虫状胶束与缔合聚丙烯酰胺共聚物的超分子结构压裂液体系,研究了耐温耐剪切性、剪切回复性、黏弹性、破胶性、悬砂性以及对支撑剂的导流性能。该复合压裂液(1%黏弹性表面活性剂VES-M+0.15%共聚物VES-G)在100 s-1、90℃下剪切120 min后的黏度为60 m Pa·s,流变性较好。剪切速率从40 s-1增至1000 s-1再恢复到40 s-1,压裂液黏度迅速降低并快速恢复,抗剪切性较好。60℃下的频率扫描结果表明,从0.1rad/s的低频到100 rad/s的高频,压裂液储能模量均大于损耗模量,黏弹性较好。80℃时单颗粒陶粒在不同水配制的压裂液中的沉降速率为0.038数0.054 mm/s,悬砂性较好。加入0.3%氧化类破胶剂30 min后的破胶液黏度为4m Pa·s,表面张力为27.6 m N/m,破胶后残渣为10 mg/L。其导流能力保持率为90%,导流性较好。     

中高温VES压裂液用表面活性剂NTX-100

由长链脂肪酸合成了多头季铵盐型表面活性剂NTX 100(有效物≥50%)。由4.0%NTX 100、0.3%pH调节剂、3.0%KCl和清水组成的压裂液体系,20℃、40℃、60℃下的粘度(170s-1)分别为146、134、97mPa·s,在室温放置1个月后粘度基本不变。粘温曲线表明,NTX 100体系压裂液的最佳pH值为6.0～6.5,在100℃下4.5%NTX 100、0.2%pH调节剂、2.1%KCl体系的粘度保持在50mPa·s。在振荡频率0.1HZ、温度20～90℃范围,随温度升高,上述4.5%NTX 100体系的G′值先略下降,高于45℃后大幅上升,高于约68℃后又持续下降;G″值则先基本稳定,高于60℃后上升;在90℃时G′和G″均大于20℃时的值。上述4.5%NTX 100体系与20%(以体积计)柴油混合后破胶,破胶液30℃粘度为14mPa·s,静置后分为三层,由上层油相体积计算,破乳率>70%,静置后的破胶液与等体积水混合后,粘度为4.2mPa·s。NTX 100耐温性良好,可用于110℃左右的中高温井压裂。图3表1参7。     

CHJ阴离子清洁压裂液的性能评价

制备了以阴离子表面活性剂为主剂的CHJ清洁压裂液,并研究了其主要性能。CHJ清洁压裂液黏度随稠化剂加量的增加而增加,随KCl加量的增大先增加后降低,在KCl质量分数约2.7%时,黏度达到最大值360 mPa.s。该清洁压裂液在100℃、170 s-1下的耐温耐剪切性能良好。在80、120℃时,砂粒在压裂液中的沉降速度分别为11.124、18.840 mm/min,携砂性较好。煤油加量为3%时,压裂液在70 min左右破胶,清洁压裂液黏度降至5 mPa.s以下,破胶液表面张力为26.10 mN/m,界面张力为0.73 mN/m,比较符合现场施工要求。清洁压裂液的破胶液对岩心的伤害率为7.65%。图4参11     

羟丙基磺基甜菜碱压裂液体系性能研究

考察了羟丙基磺基甜菜碱VESBET-4浓度、pH值和无机盐的加入对体系黏度的影响,并评价了VES压裂液（2.5%表面活性剂+0.5%黏土稳定剂）的耐温抗剪切性能、携砂能力及破胶性能。结果表明:当转速达到250 r/min时,质量分数为2%的VESBET-4溶液的黏度可达到600mPa·s以上;该表面活性剂适于在中性及碱性条件下使用;且该表面活性剂与黏土稳定剂NH₄Cl、KCl具有良好的配伍性,无机盐的加入基本不影响体系的黏度。该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能,在温度70℃、剪切速率170s^-1下的体系黏度仍高于50 mPa·s,60℃、170s^-1下剪切2h后的体系黏度仍高于85mPa·s。同时,单颗砾石的沉降速率为0.95 cm/h,砂比为30%时的砂子沉降速率为1.11cm/h,说明该体系具有良好的携砂造缝能力。使用模拟地层水可对该压裂液体系进行破胶,破胶时间在1 h内,破胶后体系黏度可降至4.27 mPa·s以下。图5表2参12     

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.     

清洁压裂液的研究与应用

介绍了以粘弹性表面活性剂为主剂的清洁型水基压裂液特点,清洁型水基压裂液包括季铵盐类阳离子表面活性剂体系、甜菜碱型阳离子表面活性剂体系、非离子表面活性剂体系、阴离子和非离子及两性表面活性剂复合体系、疏水缔合物体系。简要介绍了各体系的主要配方、使用的主剂和辅助添加剂及各体系优缺点。清洁型水基压裂液在国内外油田现场应用均取得良好的施工效果,其用量约是聚合物压裂液用量的50%。