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清洁压裂液研究进展雷跃雨 王世彬 郭建春 刘莎莎(油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学)摘要 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。
关键词 清洁压裂液 胶束 黏弹性DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 007水力压裂作为油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施已经发展应用了60年。
在影响压裂成败的诸多因素中,压裂液的性能至关重要。
由于成本低、流变性能好等优点,水基冻胶压裂液作为主要的压裂液已经应用了很多年,但这类压裂液的稠化剂均是一些大分子的聚合物,如改性胍胶、羟丙基纤维素及聚丙烯酰胺等。
这些大分子聚合物,虽然成胶质量好,但因其溶解分散性差,水不溶物多,易形成鱼眼!等,使得聚合物的利用率大大降低。
此外,增稠剂与交联剂交联形成的超大分子中就有相当一部分未彻底破胶的物质和水不溶物,在压裂施工后残留在地层裂缝中,使地层渗透率下降,引起二次伤害,导致压裂改造效果降低[1]。
无聚合物、黏弹性表面活性剂(VES)压裂液技术的成功应用为我们引入了清洁压裂液。
清洁压裂液又称表面活性剂压裂液、无伤害压裂液,是以一种防膨能力很强的表面活性剂为增稠剂的胶体压裂液体系,其不含任何聚合物,不含有任何不溶于水和烃类的固体。
因此,清洁压裂液中无残渣,不存在引起伤害的固体微粒,对地层基本无二次污染伤害[2]。
而且,形成的裂缝面相对胍胶压裂液更干净,压裂液对裂缝面的伤害也明显减少;返排时间短,在碳氢化合物相中,表面活性剂可以自我分解成多个部分,在产出水中残留很少,利于(普通水)返排,恢复导流能力可达97%[3]。
清洁压裂液的配方优选及性能评价摘要：清洁压裂液是一种无聚合物压裂液，是在合成长链脂肪酸衍生的粘弹性表面活性剂的基础上，添加了助表面活性剂和粘土防膨剂等助剂，重点研究了该压裂液体系的粘度与质量分数、盐含量、ph值和温度的关系，以及压裂液的破胶性能等。
关键词：清洁压裂液粘弹性表面活性剂胶束压裂技术在油田生产开发过程中，对近井解堵、储层改造、地层防砂、区块开发起着重要的作用，是油井增产的主要手段之一，其中压裂液起着传递压力和携带支撑剂作用，是压裂施工中重要的组成部分。
现在普遍使用的水力压裂液，主要采用天然聚合物胍胶为主剂，交联剂、防膨剂、破胶剂等为助剂。
聚合物配置需要一定的溶解时间，配制条件对设备的分散效果要求很高，并且需要巨型储备罐，配置后的压裂液在长时间存放过程中会变质、失去自身功用。
压裂液在破胶后会留下大量的残余物不能排出，对返排液分析表明，只有35%胍胶基聚合物可返排，其余留在压开的裂缝中，降低了地层的渗透率，对地层造成严重伤害。
因此研制配制简便且对地层伤害较小的压裂液体系是提高压裂效率非常有效的方法。
一、清洁压裂液1.清洁压裂液压裂机理清洁压裂液是一种粘弹性表面活性剂分子，这种压裂液依靠特殊合成的小分子量增稠物，在一定量盐溶液介质条件下，使粘弹性表面活性剂分子聚集，形成以长链疏水基团为内核，亲水基团向外伸入溶液的球型胶束；当粘弹性表面活性剂的浓度继续增加，表面活性剂胶束占有的空间变小，胶束之间的排斥作用增加，此时球形胶束开始变形，合并成为占有空间更小的线状或棒状胶束；棒状胶束会进一步合并，变成更长的蠕状胶束，这些胶束由于疏水作用会自动纠缠一起，形成空间交联网络结构，此时溶液体系具有良好的粘弹性和高剪切粘度，并具有良好的悬砂效果；随着表面活性剂浓度不断增加，交联网络状胶束还可以变为海绵状网络结构。
该胶束能有效输送支撑剂，遇地层水后胶束又会变成小球形胶束，达到破胶的效果。
2.清洁压裂液优点清洁压裂液具有滤失低、对地层无伤害等特点。
不同因素对阳离子型酸性清洁压裂液黏度特性的影响随着石油勘探领域的不断发展，以清洁压裂液为代表的一系列生产工艺逐渐成为当今石油工业的主流。
多种酸性清洁压裂液在石油勘探中发挥着重要的作用，其中阳离子型酸性清洁压裂液在油井作业中广泛应用。
不同环境条件及成分配比对其黏度特性有着显著的影响，本文主要探讨不同因素对阳离子型酸性清洁压裂液黏度特性的影响。
一、水质对清洁压裂液黏度的影响酸性清洁压裂液的黏度与水的硬度、含盐量等水质参数密不可分。
当水的硬度过高或含盐量过高时，清洁压裂液中的各种化学物质将与之反应，导致黏度下降。
因此，在生产中应尽可能选择硬度和盐量较低的水源，并加入一定量的钙、镁离子等水硬化剂使水质与压裂液成分达到一定平衡。
二、压力对清洁压裂液黏度的影响高压力能够使清洁压裂液中分子的运动更加剧烈，使分子间的化学反应更加活跃，从而导致黏度增加。
这就要求在生产过程中严格把控压力，并针对不同的压力水平进行液压停留时间、酸量、粘度等参数的调整。
三、添加剂对清洁压裂液黏度的影响如今，市场上的主流清洁压裂液通常都含有各种添加剂。
加入不同的添加剂具有不同的增黏效果，如聚丙烯酰胺(PAM)等聚合物能够显著增加清洁压裂液的黏度。
因此，在生产中可以透过不同的添加剂配方来调整清洁压裂液的黏度，以满足不同环境条件下的需求。
四、温度对清洁压裂液黏度的影响温度和压力的影响类似，均会影响分子的运动，并改变分子间的化学反应速度。
但不同的是，温度不仅单独影响清洁压裂液的黏度，还会对除黏度以外的一系列性质发生影响。
一般来说，温度越高，清洁压裂液的黏度就越小。
因此，在生产过程中，需要根据内外温度环境来调整清洁压裂液的生产工艺，以保证数量的一致性和品质的稳定性。
综上所述，清洁压裂液产生的黏度直接影响着其在石油勘探领域中的应用。
因此，在生产过程中需要充分考虑各种因素，特别是水质、压力、添加剂、温度等，针对不同因素进行控制和调整，以达到不同条件下的最优化黏度值。
油田化学粘弹性清洁压裂液的研究与应用卢拥军1 房鼎业1 杨振周2 宫长利3 王海楼3 强会彬3(1.华东理工大学化工学院;2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院;3.吉林石油集团公司井下工程公司)摘 要 针对吉林油田油藏特点,优化出了VES-70粘弹性清洁压裂液配方体系。
分析了粘弹性清洁压裂液的水溶液增粘特性、耐温耐剪切性能、破胶性能、动态滤失与损害性能,介绍了现场应用工艺和应用效果。
研究结果表明,该清洁压裂液应用简便,直接将粘弹性表面活性剂加入清水中,即可形成粘弹性凝胶,具有明显的网络结构,粘弹性好、剪切稳定性强、支撑悬浮力好、施工摩阻低,可控制裂缝的有效延伸,增产效果显著。
关键词 粘弹性表面活性剂 流变性 摩阻 清洁压裂液 现场应用压裂作为油气藏的主要增产措施已得到迅速的发展和广泛的应用,压裂液是压裂改造的重要组成部分和关键环节,优质、低损害、低成本是压裂液发展的主题。
目前,国内外广泛使用水基植物胶压裂液,美国占60%~70%,而国内占90%以上[1]。
压裂过程在改造储层的同时,也由于植物胶压裂液残渣、滤饼和浓缩胶的存在,导致裂缝的渗透能力降低,使压裂的增产效果不能达到最佳。
无聚合物的清洁压裂液是一种新型的压裂液体系,以小分子的表面活性剂在一定溶液介质中,相互缔合形成网络结构的凝胶体系,具有无残渣、低损害的特点[2,3]。
与常规水基压裂液使用8~10种添加剂相比,清洁压裂液仅由2~3种调节剂组成,减少了交联剂、杀菌剂、pH值调节剂、破胶剂、助排剂、消泡剂和起泡剂等的使用,简化了配液程序,可实现即配即用(on-the-fly),降低作业成本。
本文在前期清洁压裂液化学成因[4]、形成过程和流变特性[5]研究的基础上,与吉林油田储层特征相结合,研制出了VE S-70型粘弹性清洁压裂液配方体系,分析了其工艺性能和现场应用效果。
1 储层特征与对压裂液的要求1.1 储层特征吉林油田为我国典型低渗透低效油田,压裂改造是油田开发的主要措施。
动态情况下压裂液的破胶液造成储层伤害的主要原因研究摘要：本文阐述了在利用FDS-800-10000地层伤害仪在动态情况下压裂液破胶液对地层伤害的影响规律。
根据压裂液破胶液中固相和液相的不同伤害机理，分析压裂液破胶液在伤害不同渗透率储层时的主要伤害因素；通过切换不同的剪切速率，分析在压裂液返排时返排速度对地层伤害的影响规律。
研究结果对今后压裂液的性能选择和现场施工有重要意义。
关键词：压裂液破胶液地层伤害渗透率；动态滤失岩芯实验一、前言压裂作为油气层的主要增产措施已得到迅速的发展和广泛的应用，选择合适的压裂液体系，减少压裂液对储层的伤害是提高单井产量的关键技术之一。
人们通过静态岩芯实验针对残渣含量、滤失系数、与地层配伍性等性能，研发了多种压裂液。
目前压裂液破胶液的伤害机理主要为：水锁效应、粘土矿物的膨胀和颗粒运移、吸附滞留、储层润湿性改变，残渣堵塞孔道，残渣形成滤饼。
如果能针对不同渗透率储层抓住评价压裂液性能的重点，就会让压裂施工中压裂液的正确选择事半功倍。
二、实验器材及配方选取1.试验器材岩心抽空加压饱和实验装置；ED53型热对流式烘箱；XT220A电子天平；MARS流变仪；恒速搅拌仪；FDS-800-10000地层伤害仪；高速离心分析仪。
天然岩芯：2.5cm*2.5cm，分选出300-500×10-3μm2和1-10×10-3μm2两种渗透率级别若干。
2.配方的选取优选目前主流的水基压裂液（羟丙基胍胶）的两套配方，参照行业标准《SY/T5107-2005水基压力液性能评价方法》在70℃条件下进行基本性能测定，详见表1。
三、实验方法及数据处理1.流程及装置本实验利用了FDS-800-10000地层伤害仪的动态循环驱替装置来实现驱替过程中伤害液在岩芯端面的动态剪切。
具体操作标准依照《标准SY/T5107-2005》。
（流程图见图1）2.中高渗透率岩心伤害规律根据图3所示，在中高渗透率储层中，同一配方破胶液滤液对储层的伤害明显低于破胶液本身对储层的伤害，且破胶液对储层的伤害随其在岩芯端面的剪切速率增加而有明显的降低趋势。
