纳米ZnO增强粘弹性表面活性剂压裂液动态滤失性能研究

为了对纳米ZnO增强粘弹性表面活性剂(VES)压裂液动态滤失性能进行研究,针对常规VES压裂液不能很好地在地层形成滤饼,容易造成流体地层滤失等问题,将纳米ZnO添加至VES压裂液中,通过流变学测试及动态滤失实验方法,优选纳米ZnO增强VES压裂液配方,研究不同质量分数的纳米ZnO对VES流体流变性能的影响,以及纳米ZnO增强VES压裂液的动态滤失特性及对岩心的伤害。实验结果表明：1)形成的压裂液配方为0.1%纳米ZnO+1.4%十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)+0.28%水杨酸钠(NaSal);2)纳米颗粒含量为0.1%时VES流体形成的黏度总体最高,其变化趋势为先增大后逐渐减小,即纳米颗粒的含量应控制在0.1%;3)纳米体系溶液的弹性占主导地位,添加适量的纳米颗粒可以增强VES流体的粘弹性,即添加纳米颗粒质量分数为0.1%;4)VES压裂液体系相比于常规聚合物压裂液,滤失量明显降低,纳米体系VES压裂液滤失量小,有利于VES胶束形成更加稳定的网状结构。该研究成果对同类盆地探区现场压裂的施工具有一定参考价值。     

VES压裂液的性能研究与循环使用

采用阳离子双子黏弹性表面活性剂和KCl制备了一种清洁压裂液VES,并采用5%(w)的煤油对该压裂液进行破胶,破胶液用盐酸纯化析出,过滤得到其中的表面活性剂再次进行配液回收循环使用。采用FTIR和SEM方法对回收前后的VES压裂液结构进行表征。对回收前后VES压裂液的黏弹性、流变性、携砂性等性能进行研究,并进行了岩心伤害实验和破胶实验。表征结果显示,回收前后的表面活性剂结构未发生变化,且回收循环试样依旧具有清晰的胶束层结构,VES压裂液可重复使用。实验结果表明,回收前后VES压裂液仍具有良好的弹性性质,而黏度几乎没有差别,在60 min内各试样黏度缓慢下降至约50 m Pa·s;VES压裂液原样岩心伤害率为4.88%,远小于瓜尔胶体系;经5次回收循环后岩心伤害率为9.22%;VES压裂液具有优良的携砂性能;回收循环后的VES压裂液试样在2 h之内均可彻底破胶,破胶后的试样黏度均小于5 m Pa·s,且无残渣。     

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。     

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。     

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     

CSAa黏弹性表面活性剂压裂液的研制

用化学试荆长链烷基季铵盐CSAa制备了两种VES压裂液并研究了相关性能，其组成（CSAa／水杨酸钠／氯化钾／正丁醇，以g／dL为单位）如下：1．0／0．3／1．0／0．2；2．0／0．6／0．5／0．1。在耐温性测定中，1．0g／dL CSAa压裂液的黏度由30℃时的75．0mPa·s降至50℃时的37．5mPa·s；2．0g／dL CSAa压裂液的黏度由40℃时的225mPa·s逐渐降至55℃时的110mPa·s，再降至60℃时的65．0mPa·s.在1701／s剪切2h后，剪切温度为42℃时1．0g／dL CSAa压裂液的黏度下降26％，剪切温度为53℃时2．0g／dL CSAa压裂液黏度下降9％。陶粒沉降速度测定结果表明，40℃、42℃时的1．0g／dL CSAa压裂液（黏度分别为60和54mPa·s）和50℃、53℃时的2．0g／dLCSAa压裂液（黏度分别为180和145mPa·s）携砂性能良好，而45℃、50℃时的1．0g／dLCSAa压裂液和55℃、60℃时的2．0g／dL CSAa压裂液，携砂性能则较差或很差。认为VES压裂液的携砂性能来源于棒状胶束网络，并不全由压裂液黏度决定。还考察了VES压裂液的破胶性能。图1表2参5。     

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。     

一种伤害率极低的阴离子型VES压裂液的研制及其应用

以代号D3F-AS05的阴离子型黏弹性表面活性剂(VES)为基础,通过组分用量筛选,制备了阴离子型VES压裂液,其配方如下:3.0?F-AS05 0.3%防垢剂EDTA 6.0%反离子供体/防膨剂KCI 0.5%KOH.该压裂液室温、170 1/s下表现黏度40 mPa·s;黏温曲线100～115℃段黏度上升,最佳使用温度为100～120℃;在90℃抗剪切测试中,剪切20 min后黏度大体保持稳定;原油、淡水、盐水均可使该压裂液破胶;静态下密度3.31 g/cm3的陶粒在该压裂液中可保持悬浮状态16 h以上,悬砂性良好.该压裂液对冀东大牛地低渗气藏岩心的伤害率仅为1.6%,而阳离子型VES压裂液、非交联HPG压裂液、有机硼交联HPG压裂液的伤害率分别为14.6%、33.9%、35.1%.该压裂液的弹性好于阳离子VES和有机硼交联HPG压裂液,这3种压裂液9012下的G'/G"值分别为39.2、30.4和2.0.该压裂液已在大庆、河南油田和冀东大牛地气田成功应用.图4表3参5.     

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。     

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。     

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...     

纳米材料改善压裂液性能及驱油机理研究

为给研发功能性压裂液提供理论依据,在纳米尺度(50 nm)对SiO2进行C8和季铵盐(QAS)修饰,合成了疏水纳米材料SiO2-C8和疏水带电纳米材料SiO2-QAS,评价了SRFP型聚合物清洁压裂液分别加入SiO2,SiO2-C8及SiO2-QAS等3种纳米材料后的配伍性、稳定性及综合性能;利用量化模拟手段,建立了纳...     

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。     

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.     

落基山脉地区运用新黏弹性表面活性剂压裂液中注入CO_2技术提高采气量

历史上,CO2泡沫压裂液应用于怀俄明州沃尔特曼油田的油井增注,由于该地区地层渗透率低,岩石物性差,该方法虽然有效,但并不是效果最好的.主要缺陷是水层附近压力支撑剂的放置量受限和聚合物残渣对地层的伤害.最近研究的含有CO2的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液体系的应用可以弥补传统压裂液的一些缺点.这种VES-CO2压裂液综合了黏弹性表面活性剂压裂液和CO2压裂液的优点,以黏弹性表面活性剂为基础的压裂液具备地层伤害低,压裂支撑剂输送优越,以及摩阻低等优点;CO2具有清除能力强,静水压力高的优点.最近运用该压裂液体系对3口井进行了压裂处理.经观察,这些井的初始产量在5～7MMcf/D,明显高于常规已完井井区2MMcf/D的产量.     

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.     

适合特低渗透油田的VES清洁压裂液性能

分析了VES清洁压裂液的黏弹性形成机理、抗剪切机理和破胶机理.室内实验表明,该清洁压裂液具有高弹性、低黏度的特性,其形成过程和流变性质对造缝、携砂、降低施工摩阻和控制缝高有重要的应用价值;稠化剂和激活剂之间有一个最佳比值;无机盐在较高的温度下不仅没有提高反而使得压裂液黏度降低,这是因为这些小分子在热运动中的剧烈振动,会增加对清洁压裂液中网络的破坏;复合物FH-1(30％C8醇和70％C10-14烷烃)可满足清洁压裂液在无烃类物质存在下的破胶,其可以有效控制清洁压裂液的破胶速度.该压裂液具有配液方便、使用添加剂种类少、不存在残渣等特点,采用内外相相结合的破胶剂可实现清洁压裂液在油层快速破胶排出地层,从而减少对地层伤害.     

超分子聚合物清洁CO2泡沫压裂液的研究及应用

采用几种聚合单体、引入特殊官能团合成了一种聚合物,与相关添加剂和CO_2配套使用,形成一种抗高温的超分子聚合物清洁CO_2泡沫压裂液(BCF压裂液)。采用泡沫压裂液性能评价方法对体系进行了室内评价:体系抗温能力可达140℃,具有泡沫质量高、泡沫稳定性强、耐温耐剪切性能好,携砂性能优良等特点,并且压裂液破胶彻底、表面张力低(24 mN/m以下)、残渣含量极低(小于1mg/L)。该体系不仅解决了常规压裂液残渣含量高的问题,也克服了VES清洁压裂液与CO_2配伍性差、耐温耐剪切差等缺点,在延长油田页岩气井中成功实施并取得了良好的增产效果,对低渗、低压、易水锁、强水敏等特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。     

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。