2007年 ,孙彦波等人和崔会杰等人分别报道了 清洁压裂液及其在大庆油田的应用 [ 23 ]和清洁压裂 液在桐 12、桐 47 断块整体压裂中的应用 [ 7 ] 。孙彦 波等人认为清洁压裂液是全黏度滤失 ,不形成滤饼 ,
而胍胶压裂液滤失的是比冻胶黏度更小的水 ,要形 成滤饼而伤害储层 。崔会杰等人研究了表面活性剂 浓度与温度的关系 ,指出提高表面活性剂浓度 ,可以 提高清洁压裂液的耐温性 ,从 60℃升温到 90℃,表 面活性剂浓度需由 1. 5%提高到 6%。
张朝举等. 国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望. 钻采工艺 , 2009, 32 (3) : 93 - 96 摘 要 : 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 - 中温清洁压裂液 。清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂 VES压裂液 ,不含聚合物 ,不需要交联剂和破 胶剂 ,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 - 3 μm2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。
国内对清洁压裂液的 引进 最早 是长 庆油 田 , 1999 年长庆油田公司率先引进国外 Schlumberger 公司的新型清洁压裂液 [ 1 ]并获得成功应用后 ,很快 在国内掀起了清洁压裂液研究与应用的热潮 。
2001年刘新全等人对黏弹性表面活性剂 VES 压裂液进行了报道 ,指出黏弹性表面活性剂能在盐 液中形成蠕虫状胶束结构而改变溶液的黏弹性 [ 3 ] 。
2006年 ,陈凯等人和王国强等人分别报道了新 型清洁压裂液的室内合成及性能研究 [ 22 ]和清洁压 裂液在煤层气井压裂中的应用 [ 8 ] 。陈凯等人合成 了粘弹性表面活性剂 EA - 22,并对清洁压裂液的滤 失性和破胶性进行了研究 。王国强等人从机理上描 述了清洁压裂液成胶破胶机理 ,并在 40℃下对清洁 压裂液黏温性和防膨性进行了研究 ,指出清洁压裂 液在 170 s- 1剪切下黏度大于 27 m Pa· s,能有效携 砂 ,对膨润土防膨率达 87. 5% ,伤害性小 。
井号
(m )
(%)
( t/d)
( t/ d) ( t/ d) 类型
1522 ～
N10 - 14
51
4
13
9 VES - 1
1531
1493 ～
N10 - 16
49
4
15
11 VES - 1
1508
1429 ～
N10 - 20
50
1
10
9 VES - 1
1441
1454 ～
N10 - 22
52
1
5
4 胍胶
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32卷
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第 3期 No. 3
DR
钻
ILL
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ING & PRODUCTION
艺
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表 1 清洁压裂液 VES - 1与胍胶压裂液 施工参数及压后效果对比表 [20 ]
射孔段 平均砂比 压前产量 压后产量 增产量 压裂液
2002年 ,陈馥等人对无聚合物清洁压裂液进行 了实验研究 [ 15 ] ,合成了长链脂肪酸衍生物甜菜碱表 面活性剂 。在 100 s- 1剪切条件下 ,含 2%甜菜碱和 6% KCl的该清洁压裂液表观黏度为 35 mPa. s,遇烃 类物质后 ,其黏度迅速降为小于 5 mPa. s,携砂和破 胶效果良好 ,该体系最佳适用 pH 值为 7～8,适用温 度 20℃～50℃。
活性剂分子质量小于 500,比胍胶小 5000 倍 [ 1 ] ,分 子结构中含有亲水基和长链疏水基 ,在纯水中 ,疏水 基被周围亲水基包裹形成球状胶束 ;在盐介质中 ,引 进的阴离子能平衡表面活性剂阳离子间的电荷斥
力 ,形成蠕虫状或柔性棒状胶束 ,当表面活性剂达到 临界浓度时 ,蠕虫状或柔性棒状胶束相互缠绕 ,形成 高黏弹性的空间网状结构 , 能有效携带支撑 剂 [ 1 ]～[ 4 ] ;遇地层中的油和水时 ,亲油基和亲水基使 油和水增溶而发生膨胀 ,促使网状胶束结构崩解成 较小的球状胶束 , 实现清洁压裂液的自动破 胶 [ 1 ]～[ 4 ] 。清洁压裂液流动摩阻小 ,只有清水摩阻 的 25% ～40% [ 5 ]～[ 8 ]和胍胶压裂液摩阻的 1 /3[ 9 ] ,能 有效控制缝高 [ 9 ]～[ 10 ] ,不含聚合物 ,破胶后没有胍胶 压裂液残留达 60% ～65%的残渣 [ 12 ] ,在渗透率小于 5 ×10 - 3μm2的低渗储层中滤失量小 , 对储层伤害 小 [ 10 ]～[ 14 ] ,有效携砂黏度在 170 s- 1剪切下小于等于 25 mPa·s,比胍胶压裂液在同等条件下的最小携砂 黏度大于 50 mPa·s小 1倍 [ 7 ]～[ 8 ] ,不需要交联剂和 破胶剂 ,组成十分简单 ,是优良的低伤害压裂液 ,截
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32卷
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钻
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采 工
ING & PRODUCTION
艺
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油田化学
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国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望
张朝举 ,何兴贵 ,关兴华 ,王 均 ,王 萍
(中石化石油工程西南有限公司井下作业分公司 )
关键词 : 清洁压裂液 ;黏弹性表面活性剂 ;网状结构 ;低中温 中图分类号 : 357. 1 + 2 文献标识码 : A DO I: 10. 3969 / j. issn. 1006 - 768X. 2009. 03. 031
清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂 (V isco Elasitic Surfactant) V ES压裂液 [ 1 ] ,主要由低分子长 链脂肪酸衍生物季铵盐阳离子表面活性剂 、盐溶液 、 激活剂和稳定剂很少几种添加剂组成 [ 2 ]～[ 3 ] 。表面
二 、国内低 - 中温清洁压裂液应用现状
国内低 - 中温清洁压裂液应用较多 、较成熟的 单位主要有长庆油田 、大庆油田 、吉林油田等 。自 1999年引进国外 Schlumberger公司的清洁压裂液 后 , 2000年长庆油田率先应用清洁压裂液对原 52、延 - 26、成 - 85和午 - 14等 10余口井进行了加 砂压裂施工 [ 5 ] 。2001年 7月大庆油田先后对葡 333 井 、葡 332井 、葡 315井进行了清洁压裂液的现场试 验 ,其中 ,葡 333井施工后残液返排率 88% ,压后油 产量 14. 4 m3 / d[ 5 ] ,残液返排率高 ,增产效果良好 ; 同年 ,长庆 、辽河和青海等油田采用低 - 中温清洁压 裂液 VES - 1进行了 10多口井的压裂施工 ,比胍胶 压裂液施工获得的单井油产量高 50%以上 ,如表 1 所列 [ 20 ] 。
2004年 ,卢永军等人 、刘伟等人 、任晓娟等人 、 王满学等人分别报道了 VES - 70 黏弹性表面活性 剂压裂液的工艺性能 [ 11 ] 、VES - 80清洁压裂液实验 研究 [ 18 ] 、FRC - 1 清洁压裂液体系的性能 [ 19 ] 和应 用 、VES - 1清洁压裂液的研制与应用 [ 20 ] 。卢永军 等人研制的 V ES - 70 清洁压裂液由 C16 、C18烷 基 三甲基季铵盐表面活性剂和有机酸及异丙醇等组 成 ,可在 65℃下使 用 ; 刘 伟 等 人 研 制 的 V ES - 80 和任晓娟等人研制的 FRC - 1 清洁压裂液可分别 在 40℃和 60℃下使用 ;王满学等人研制的 V ES - 1 清洁压裂液携砂性好 ,室温下 2 h破胶 ,可在 80℃ 下使用 。
yjs_jingxiagongyi @ 126. com
·94·
钻 采 工 艺
DR ILL ING & PRODUCTION TECHNOLOGY
2009年 5月
May 2009

胶束体系及其流变性 [ 16 ] 、徐志国等人研究了清洁压 裂液胶束延缓形成性能 [ 17 ]和刘友权等人研究了清 洁压裂液在四川气田的应用 [ 5 ] 。卢拥军等人对清 洁压裂液胶束形成机理 、影响因素 、松弛时间 、剪切 流变行为等在理论上进行了分析 ;徐志国等人提出 了胶束延缓形成的两种方法 :一是利用尿素来阻断 反离子之间的氢键 ,降低体系黏度 ,加温使尿素分 解 ,重新形成氢健 ,满足高黏造缝 ;二是通过控制反 离子释放速度 ,延缓胶束的生成 ;刘友权等人指出 , 粘弹性胶束很难通过渗透率小于 5 ×10 - 3 μm2的低 渗岩石孔喉发生滤失 ,滤失量小 ,对储层伤害小 ,能 使支撑裂缝保持 93%的渗透率 。
2005年 ,杨振周等人和余跃惠等人分别报道了 粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用 [ 4 ] 、VES 流体的基本性能及其应用 [ 21 ] 。杨振周等人从理论 上分析了清洁压裂液成胶破胶机理和与胍胶压裂液 在携砂 、滤失等行为上的差异 ,评价了岩心伤害性和 施工摩阻等 ,结果表明 ,清洁压裂液对煤油侵泡岩心 的伤害率只有 3. 84% , 3 m3 /m in排量的摩阻梯度为 0. 01 M Pa /m ,相当于清水摩阻的 23. 4%。
1467
2003年 ,在青海七个泉油田进行了 3 口井的清 洁压裂液施工 ,该油田地层温度 45℃～50℃,压力 系数 0. 69～0. 95,为低温低压水敏性油田 ,压后增 油达 5. 5 t/ d,当年增油 2 139 t,而邻井用胍胶压裂 液施工无增产效果 ,表明清洁压裂液施工的增产效 果明显比胍胶压裂液好 [ 21 ] 。
综上所述 ,目前国内研制和应用的低 - 中温清 洁压裂液 ,适合温度多在 80℃以下 ,研究进展主要 体现在对黏弹性型表面活性剂制备和清洁压裂液成 胶破胶机理 、伤害性 、流变性 、摩阻性 、控缝高性的实 验研究和清洁压裂液的现场应用等方面 。