新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系

为构建新型低伤害复合清洁压裂液体系,在合成阳离子双子表面活性剂的基础上,通过复配非离子表面活性剂以及有机盐助剂,研制出一种新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价,结果表明120 ℃、170 s-1条件下剪切90 min后体系黏度仍可维持在90 mPa·s左右,具有良好的耐温抗剪切性能;体系在较低的黏度下仍具有较高的弹性,可以满足携砂要求;体系在室温下放置90 d后黏度几乎没有变化,具有良好的稳定性;使用煤油和地层水破胶20 min后的体系黏度均小于5.0 mPa·s,说明体系破胶迅速彻底;破胶液的界面张力分别为0.416 mN/m和0.605 mN/m,有利于压裂破胶液的返排;使用煤油和地层水破胶后的破胶液对天然岩心的伤害率分别为8.71%和12.02%,具有低伤害的特点。现场应用结果分析表明,使用新型Gemini表面活性剂复合清洁压裂液体系的CZ-22井压裂后的日产油量为未压裂邻井CZ-21井的4倍多,压裂增产效果显著。     

抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系研究与应用

针对清洁压裂液普遍存在抗温性能差的问题,文中通过合成抗温型阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂,并添加相关助剂,研制出了一种新型抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系。室内对压裂液体系进行了性能评价,结果表明,该清洁压裂液体系具有良好的耐高温抗剪切性能,在140℃,170 s-1条件下剪切90 min后,黏度仍可以保持在50 m Pa·s以上。该体系还具有良好的携砂能力和滤失性能。使用煤油和地层水破胶60 min后的体系黏度均小于5.0 m Pa·s,破胶液的界面张力达到0.554 m N/m,残渣质量浓度低于1 mg/L,说明体系破胶迅速彻底。另外,压裂液体系对储层岩心的伤害率低至10%左右。现场应用结果表明,使用抗高温复合表面活性剂清洁压裂液体系的A33-9井压裂后的日产油量是使用常规胍胶压裂液施工的A33-10井的3倍多,取得了明显的压裂增产效果。     

自破胶中低温清洁压裂液制备及性能评价

为获得可用于中低温储层的阳离子清洁压裂液,以二元阳离子黏弹性表面活性剂VES-LT为主剂、水杨酸钠为胶束促进剂、氯化钾为黏土稳定剂,制备了VES-LT清洁压裂液。对该清洁压裂液的黏温特性、悬砂性能、破胶性能以及对支撑剂填层渗透率的影响进行了评价。结果表明,增加VES-LT的加量可以提高压裂液的黏度;VES-LT清洁压裂液体系抗温可达110℃,温度对压裂液黏度的影响小于交联胍胶压裂液。砂比为20%时,VES-LT清洁压裂液的静态悬砂能力好于黏度相近的常规胍胶压裂液。该清洁压裂液体系无需加入破胶剂,遇油或水自动破胶,破胶液黏度为2.4 mPa·s。VES-LT清洁压裂液对支撑剂填层渗透率的损害小于常规胍胶压裂液体系,可用于中低温低渗透非常规油气储层改造。     

耐高温FRK-VES清洁压裂液性能评价

针对国内外清洁压裂液耐温性能较差的问题,开发出一种新型的两性离子表面活性剂压裂液体系。该清洁压裂液体系优化配方为4.0%FRK-VES＋0.30%稀盐酸＋4.0%KCl溶液＋1.0%苯甲酸钠。室内实验对FRK-VES压裂液体系性能进行了评价：耐温耐剪切性良好,120℃的表观黏度为83 mPa.s（170 1/s）,30℃连续剪切60 min的黏度为3167 mPa.s;携砂性能良好,摩阻较小,在常温下与原油和地层水混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,并且无残渣,破胶液界面张力为0.75 mN/m,表面张力为24.8 mN/m;该体系滤失系数为1.93×10-4m/min1/2,对渗透率为1μm2和0.2μm2储层的渗透率伤害率分别为19.56%、25.36%,适合不超过120℃的高温低渗砂岩的储层改造。该清洁压裂液在胜利油田、华北分公司现场施工,效果较好。图3表5参11     

阴阳离子双子表面活性剂在清洁压裂液中的应用

采用阳离子双子表面活性剂GC-18与阴离子双子表面活性剂GA-12复配,并引入有机阴离子,得到新型清洁压裂液VES-GCA。通过测定不同质量浓度的GA-12与有机阴离子添加剂X对压裂液体系黏度的影响,得到压裂液最优配方为0.10 g/L GC-18＋0.10 g/L GA-12＋0.03 g/L X。研究表明,该压裂液体系在70℃,170 s-1条件下,表观黏度在30 mPa.s以上,能够满足清洁压裂液的携砂要求;抗剪切能力良好,破胶能力强,破胶后无残渣,对地层伤害小,且具有添加量低的优点,在中低温、低渗储层的压裂改造中具有良好的应用前景。     

适合致密油藏的低伤害可回收清洁压裂液体系

为了降低致密砂岩油藏压裂施工的成本和环境污染风险,提高压裂液的利用效率,以脂肪酸、二甲氨基丙 二胺、二氯异丙醇、非离子表面活性剂、多组分有机溶剂等为原料,制得新型复合表面活性剂（GEMR-2）,将其与 有机酸盐调节剂复配制得适合致密油藏的低伤害可回收清洁压裂液体系。室内对压裂液的携砂性、破胶性、对 岩心的伤害性、可回收等综合性能进行了评价,并成功进行了现场应用。结果表明,该压裂液体系的耐温抗剪切 性能良好,在80 ℃、170 s^-1的条件下剪切120 min 后的黏度仍能达到50 mPa·s 以上。压裂液的携砂能力较强,并 且可以迅速破胶,破胶液的残渣含量低于1.5 mg/L,界面张力较低。该压裂液破胶后对储层天然岩心渗透率的 伤害率低于5%,具有低伤害的特点。使用破胶液重复配制的压裂液仍然具备较强的耐温抗剪切性能,具有良好 的可回收重复利用性能。在ZM-12 井使用低伤害可回收清洁压裂液体系的施工过程顺利,压裂增产效果显著, 现场返排液重复配液性能较好,节约了大量的水资源。     

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。     

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。     

CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液研究与试验

目前常用的压裂液存在与非常规油气储层配伍性差、破胶返排困难和容易对储层造成二次伤害等问题,无法满足非常规油气井压裂施工的需求。为此,结合清洁压裂液和泡沫压裂液的特点,研制了新型双子表面活性剂WG-2,形成了一种CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液,并对其综合性能进行了评价。评价结果表明:该压裂液具有较强的泡沫稳定性、良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、破胶性能和低伤害特性。CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液在X-3井进行了现场试验,该井压裂施工过程顺利,压裂后的日产油量是采用羟丙基胍胶压裂液邻井X-4井的2倍多,增产效果显著。室内与现场试验结果表明,该压裂液能够满足非常规油气储层的压裂施工作业,具有良好的推广应用前景。      

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。     

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。     

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.     

耐高温阴离子表面活性剂压裂液的性能评价及现场应用

针对国内清洁压裂液耐温性能普遍较差的问题,研发了可耐130℃高温的阴离子型表面活性剂压裂液体系。确定了该130℃高温压裂液体系的最终配方为4.0%D2F-AS11+0.6%KOH+3%KCl+0.2%EDTA。通过室内实验,研究了该压裂液体系的流变性、悬砂性、破胶返排性能、对基质的伤害性以及对裂缝内支撑剂导流能力的影响,实验结果表明,该体系耐温耐剪切性能良好,130℃、170 s-1剪切60 min,黏度一直保持在50 m Pa·s左右;破胶简单,可以用烃类和地层水来破胶,且破胶速度快,破胶后无残渣;对储层的基质渗透率伤害仅为9.8%,对裂缝内支撑剂的导流能力几乎没有伤害。现场试验表明,该阴离子表面活性剂压裂液体系施工摩阻低,携砂能力强,施工最高砂比达到42%,返排率达到82%以上,有利于对深井的加砂压裂改造。     

适用于致密砂岩储层的多功能表面活性剂驱油压裂液体系

针对鄂尔多斯盆地某致密砂岩油田储层物性差、压裂液返排率低、存在水锁及水敏伤害等问题,以复合黏弹性表面活性剂CNT-3和多功能表面活性剂CZPJ-1为主要处理剂,并添加相关助剂,研制出了一套适用于致密砂岩储层的多功能表面活性剂驱油压裂液体系,室内对压裂液体系的综合性能进行了评价。结果表明:该压裂液体系具有良好的耐温抗剪切性能,在90℃、170 s~(-1)条件下剪切100 min后,黏度仍能保持在50 mPa·s左右;体系还具有良好的携砂性能和破胶性能;破胶液对储层天然岩心的渗透率伤害率为7%左右,具有低伤害特性;另外,破胶液还能通过降低油水界面张力和改变岩石表面润湿性等作用来提高致密砂岩储层的渗吸驱油效果,进一步提高压裂施工改造的效果。A-1井的矿场试验结果表明,其压后的产油量是使用常规胍胶压裂液的邻井A-2井的4倍左右,取得了明显的压裂增产效果。     

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     

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。     

磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能

本文针对阳离子表面活性剂压裂液在阴离子岩层中损失较大、会降低岩层的渗透率等缺陷,合成出阴离子磺酸盐型表面活性剂——棕榈酸甲酯磺酸钠,将此表面活性剂与助剂十八醇按质量比1:2复配后可作为压裂液增稠剂几。JL在3.5%氯化钠溶液中迅速交联得到一种阴离子清洁压裂液。考察了该压裂液的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、滤失性能、破胶性能及对地层的伤害。实验结果表明:质量分数为5%的JL在3.5%的氯化钠水溶液中,1～2min内即可快速成胶,黏弹性、耐温耐剪切性较好,80℃下的体系黏度仍能达到40mPa·s。在体积比为40%的砂比下,悬砂效率比普通瓜胶体系水基压裂液提高48.7%。体系遇煤油易破胶,破胶液澄清,无残渣。对地层的伤害率低,为7.6%。体系呈中性,能够适用于酸敏碱敏地层,可满足低压低渗透油气藏压裂的要求。     

深层致密砂岩气藏中高温压裂液开发及应用

通过综合考虑深层致密砂岩气藏特征和压裂工艺的要求,优化形成2套耐高温、低伤害、低摩阻压裂液体系。(1)低伤害聚合物压裂液体系,基液配方为0.50%～0.55%稠化剂SSF-C+0.10%交联剂SSF-CB+1%KCl,170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度为50～65mPa.s;120℃下1h后的破胶液黏度2.67mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为10.25%。(2)羧甲基羟丙基胍胶压裂液体系,基液配方为0.40%CMHPG(羧甲基羟丙基胍胶)+0.35%高温增效剂(硫代硫酸盐)+0.3%助排剂(氟碳表面活性剂)+0.02%消泡剂(有机硅)+0.1%杀菌剂(甲醛)+0.3%粘土稳定剂(低分子阳离子季铵盐)+pH调节剂(碳酸钠、氢氧化钠),经实验测定,压裂液基液黏度66mPa·s,pH值9.5～10.8,交联时间1～5min;压裂液在170s~(-1)、140℃下剪切120min后表观黏度大于100mPa·s;130℃下1h后的破胶液黏度3.55mPa·s;压裂液破胶液对储层岩心的伤害率为28.29%。现场应用表明:该压裂液体系对储层的适应性好,摩阻低,降阻率为65%～75%。     

适用于低温煤层气储层的清洁压裂液研究

煤层较松软,脆性强,压裂时会产生大量的煤粉,且煤层埋深浅,储层温度远远低于砂岩储层,用常规的压裂砂岩储层的压裂液,就会造成压裂液破胶不彻底。因此,为了降低伤害,通过室内实验,研制出一种新型清洁压裂液及对应的破胶剂。清洁压裂液是由阳离子表面活性剂在盐水中缔合形成网状结构的低黏凝胶液,加入破胶剂后,可使体系在1.5 h~3 h失去携砂能力,6 h~8 h内破胶彻底无残渣。该压裂液配制简单,可调节性强,具有剪切稳定性、携砂能力强、低滤失性、低摩阻、对储层伤害小等优势。     

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。