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。     

磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能研究

为研制新型清洁压裂液,采用脂肪酸甲酯磺酸钠与芥酸酰胺丙基甜菜碱复配得到了一种增稠剂MC-1,研究了MC-1及无机盐加量对压裂液黏度的影响,考察了压裂液(3%MC-1+5%KCl)的耐温性、耐剪切性、悬砂性和破胶性能。结果表明,MC-1与多种无机盐KCl、NH4Cl和Na Cl均有较好的协同性,其中与KCl的协同性最好,压裂液黏度随MC-1和KCl加量增大而增加;该压裂液具有较好的耐温耐剪切性和悬砂性,在80℃、砂比40%的条件下,砂子的沉降速度为1.18 mm/s;与煤油混合后在80℃下2 h内完全破胶,破胶液黏度为4.5 m Pa·s,表面张力为24 m N/m,界面张力为0.8764 m N/m。该压裂液可适用于小于90℃的地层使用。     

含双子表面活性剂酸性清洁压裂液的合成与性能

以N,N-二甲氨基丙胺、硬脂酸和1,3-二氯-2-丙醇为原料,合成了一种黏弹性阳离子双子表面活性剂,并以其作为酸液稠化剂制备了一种酸性清洁压裂液.对该压裂液的相关性能进行了室内评价,结果表明该压裂液具有良好的热稳定性以及抗剪切、缓速、抗盐、破胶性能,用于酸化压裂作业可有效改善压裂效果,提高压裂效率,是一种理想的清洁压裂...     

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     

清洁压裂液用离子型表面活性剂体系的研究进展

详细介绍了清洁压裂液的黏弹性、携砂、破胶和滤失机理;综述了用于清洁压裂液的离子型表面活性剂体系的研究应用进展,包括阳离子表面活性剂体系、阴离子表面活性剂体系、两性离子表面活性剂体系、双子表面活性剂体系及表面活性剂复配体系;指出应加强对双子表面活性剂及阴阳离子表面活性剂复配体系的研究。     

煤层气井用黏弹性表面活性剂压裂液性能评价

研究了季铵盐型黏弹性表面活性剂用作煤层压裂液的增稠性能、携砂性能、滤失性能、流变稳定性能,并首次根据煤样的声波时差结果分析了煤样饱和各种流体前后的力学参数。试验结果表明,黏弹性表面活性剂VES-2-16和VES-4-16系列具有很好的增黏性能,在170s-1下可达到30mPa·s以上,并在高剪切速率下能够长时间保持较强的结构;陶粒在该类体系中的沉降速度为清水中的0.027%～0.3%;该类表面活性剂体系无残渣,初滤失量较大,滤失系数较小。煤样饱和液体后比没有饱和液体的煤样抗压抗剪切强度高,饱和该类压裂液后煤样的抗压抗剪切强度要比饱和水的煤样好。     

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。     

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。      

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。     

新型阴离子表面活性剂D3F-AS05压裂液的性能研究

针对陕北低渗透油田地质特征和温度（80℃）,按配方3% 20碳磺酸盐类阴离子表面活性剂（D3F-AS05,自制）+6% KCl+0.6% KOH+0.2% EDTA得到阴离子型表面活性剂压裂液。研究了该压裂液的流变性、黏弹性、抗剪切性、悬砂性和气体破胶性能。结果表明,剪切速率为170 s^-1时,80℃下压裂液黏度为90~100 mPa·s,随剪切时间增加,压裂液黏度基本不变,流变性良好。压裂液的储能模量和耗能模量比值为39.2,远高于瓜胶压裂液的储能模量和耗能模量的比值（2）,表现出较好的低黏高弹特性。剪切速率从170 s^-1变为0、200、500 s^-1后再恢复至170 s^-1,压裂液黏度随之变化后再恢复至90~100 mPa·s,抗剪切性较好。二氧化碳气体注入压力由0增至4 MPa,压裂液黏度由65 mPa·s迅速降至2 mPa·s;天然气注入压力由0增至12 MPa,压裂液黏度降低一半;氮气不改变压裂液黏度。温度变化分别为40℃、60℃、80℃、100℃,该阴离子型表面活性剂压裂液黏度先增加后降低,在80℃时达到最大,平均为94 mPa·s左右;单粒径陶粒支撑剂在其中的平均沉降速率逐渐增大。相同温度下（不超过100℃）,单粒径陶粒在瓜胶中的平均沉降速率明显大于在阴离子压裂液中的值,而10%砂比陶粒在阴离子压裂液中的平均沉降速率最小。     

阴离子表面活性剂压裂液的研制及在苏里格气田的应用

研制开发出一种新型阴离子表面活性剂压裂液,确定了该压裂液的配方。大量的室内试验表明,该压裂液具有防膨性能好、滤失小、易破胶、携砂性能好、摩阻低和对储层伤害低等优点。目前该压裂液已成功应用于苏东地区6口双层改造井,增产效果明显。该压裂液适合用于对苏里格东部岩屑砂岩储层进行改造。     

粘弹性表面活性剂压裂液的破胶作用

压裂液在压裂过程中起传递压力和携带支撑剂的作用,但聚合物压裂液中聚合物因降解不完全会给储集层带来损害,严重时甚至造成油气井减产。表面活性剂分子是由亲水头基和亲油尾基构成的,溶于水时可聚集为胶束。粘弹性表面活性剂在某些盐存在时,可在低含量时形成类似于聚合物分子那样的棒状胶束,并相互缠绕,而产生粘弹性。粘弹性表面活性剂压裂液因不存在聚合物残渣,对裂缝损害小,而视为清洁压裂液。一般认为,这种压裂液遇到地层中原油或天然气时可破胶,无须外加破胶剂。然而研究表明,天然气并不能使该压裂液破胶,压裂气井时必须外加破胶剂,并为此研究出了一种适合的高分子破胶剂。     

粘弹性表面活性剂压裂液的化学和流变学原理

综述。前言讲述了压裂液发展史及粘弹性表面活性剂（VES）压裂液的产生。微观结构原理一节讲述了表面活性剂肢束的各种形态、可形成蠕虫状肢束的各类表面活性刺，尤其是美国Schlumberger公司的ClearFrac压裂液中使用的由芥酸合成的季铵盐类。稠化原理一节给出了蠕虫状肢束数量C（L）和平均长度艺表达式，讨论了表面活性剂体积分数、温度、肢束分离能对L的影响，图示了VES压裂液稠化过程。破肢原理一节介绍了烃等油类和亲油物质在蠕虫状胶束内增溶，引起VES压裂液破肢的过程。图3参15。     

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。     

耐温VES压裂液SCF的性能

长链脂肪酸在酸存在下与胺缩合再经季铵化,得到季铵盐型表面活性剂,引入无机和有机阴离子,得到粘弹性表面活性剂,溶于水中制成VES压裂液SCF。测定了体积分数4.0%的SCF压裂液170s-1下40～150℃的粘温曲线,温度升至150℃时粘度为68mPa·s,降温至90℃并维持130min后粘度为88mPa·s;在130℃剪切95min时粘度>80mPa·s,在150℃剪切45min时粘度～70mPa·s。在60℃、100～500s-1区间,上行和下行粘度～剪切速率曲线几乎重叠。少量水和互溶剂、少量原油、大量水可使SCF压裂液完全破胶。残渣率为176mg/L。砂比为10%时,粒径0.5～0.8mm石英砂在SCF压裂液中的悬浮率>90%。SCF压裂液对粘土的防膨率为80.5%。在原油与SCF体积比为1∶4和1∶1时,原油30℃粘度由1832mPa·s分别降至100和48.7mPa·s。图4表2参1。     

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%。