一种新型清洁压裂液体系的研究及应用
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新型清洁压裂液(VES-SL)的研制及应用
杨彪;杨超;吴伟
【期刊名称】《胜利油田职工大学学报》
【年(卷),期】2007(021)003
【摘要】通过大量试验研制开发了一种新型的清洁压裂液(VES-SL),该清洁压裂液具有良好的抗温增稠性能.最高抗温能力为120℃.室内试验表明,该压裂液在柴油、地层水的作用下,破胶化水彻底,对油层渗透率伤害低.导流能力保持在92%以上.目前已成功地累计现场实施水力压裂6口井,压裂防砂25口井,增产增注效果明显.该压裂液还具有摩阻低、返排彻底、可长期放置的特点.具有良好的推广应用前景.【总页数】2页(P52-53)
【作者】杨彪;杨超;吴伟
【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,山东,东营,257061;胜利油田滨南采油厂监测大队,山东,滨州,257063;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东,东营,257061
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.1+2
【相关文献】
1.新型酸性清洁压裂液的研制 [J], 王磊;沈一丁;薛小佳;赖小娟;丁里;李仲谨
2.新型VES-SL清洁压裂液研究与应用 [J], 冯绍云;于永;张潦源;张志强;崔宪民
3.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 [J],
牛华;娄平均;丁徽;朱红军
4.一种新型清洁压裂液低温破胶剂的研制与评价 [J], 赵众从;刘通义;林波;向静
5.新型清洁压裂液(VES—SL)的研制及现场应用 [J], 杨彪;吴伟;鞠玉芹;张秀芹;李海涛
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清洁压裂液在南泥湾采油厂推广与应用压裂作业是延长油田增产的主要措施,随着常规瓜尔胶压裂液体系成本的增加,且其残渣对储层渗透率的伤害性一直无法得以改进,为此,我厂必须寻找一种新型的清洁型压裂液体系取代目前施行的常规压裂液体系。
一、应用背景裂作业是本厂增产的主要措施,压裂液的优劣直接影响压裂作业的成功率和压后油井的产量。
随着常规压裂液体系成本的逐渐增加,且其对储层渗透率的伤害性一直无法得以改进,有鉴于此,我们必须寻找一种新型的清洁型压裂液体系取代目前施行的常规压裂体系。
针对目前现状我厂对:北京旭日昌盛科技有限公司(xr-ves02清洁压裂液体系)、陕西丰登石化有限公司(ves粘弹性表面活性剂清洁压裂液)陕西石油化工研究设计院(超分子表活剂清洁压裂液体系)、东营盛世石油科技公司(滑溜水复合清洁压裂)、北京佛瑞克科技公司(佛瑞克低分子清洁压裂液体系)这五个公司的清洁型压裂液体系分别进行了室内试验及现场应用,并且通过室内实验验证五个公司的清洁压裂液体系的成胶性能、破胶性能、破胶时间及残渣等性能。
二、技术原理1.粘弹性清洁液体系,一般由增稠用表面活性剂、交联助剂组成。
体系中不含高分子聚合物,起增稠性能是有特殊的表面活性剂分支和助剂来实现的,表面活性剂分子具有一定的自聚化倾向,以尽可能将其非极性部分与水隔离开来。
形成的这种胶束结构通常为小球状或长棒状。
然而,当溶解在盐水中时,一些特定结构的(如含长链烃基结构的季铵盐阳离子型)表面活性剂分子,能够形成一种类似于高分子线团结构的胶束,完全不同于常规的球状或棒状结构。
这种胶束的网络结构具有一定的抗扭曲能力,从而赋予液体较高的粘度而作为压裂液使用。
当有机物质溶解到这种胶束结构核心时,最终会导致胶束结构的破坏,将原来的网络结构转变为球状结构而降低其粘度。
利用这一点,生产井的产出液(如油、气)就会大大降低这种压裂液体粘度,而不必添加破胶剂;此外,压裂液在地层盐水的稀释作用下也会自行破胶化水。
新型压裂液体系的开发目前,国内使用的常规压裂液按类型划分,包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。
油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少;泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置,应用也受到限制;水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系,但其缺点是破胶不彻底,不易返排,需采用特殊助排措施;碱性交联环境与残渣较多,对储层伤害较大,尤其是低渗透、碱敏储层。
常规压裂液有其自身无法避免的缺陷,为克服这些缺陷,压裂液研究发展的方向变为:(1)优质(满足施工要求):低摩阻、良好的流变性能和滤失性;(2)低伤害(改善压裂效果):快速彻底破胶、低残渣、与储层岩石和流体配伍;(3)低成本:简化添加剂类型、减少其用量,降低水马力,简化施工工序和设备占用。
因此能够满足或部分满足压裂液发展方向的低分子聚合物压裂液体系、黄原胶压裂液体系和清洁压裂液体系成了研究的热门。
一、低分子聚合物压裂液体系目前加砂压裂施工不断向着大液量、大排量、高砂比、快速返排方面发展,这就要求以开发低聚合物、无聚合物压裂液为发展主线,向低(无)残渣方向发展,开发优质、低伤害和低成本的压裂液体系。
近年来研制开发新型交联无残渣压裂液体系一直是国内外研究的课题。
人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点,一直是水基压裂液的主要研究对象,人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小的优点,比较适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造,但因为不耐剪切,耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。
常用的合成聚合物有以下几种:1.聚丙烯酰胺类用于压裂液的聚丙烯酰胺类产品与有机钛、锆等金属交联剂反应形成的冻胶压裂液具有粘弹性好、对地层伤害低的特点,近年来在部分油田获得应用,如丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)的共聚物可适用于7℃以上地层压裂,丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐和甲基丙烯酰胺基丙基二甲基二羟丙基磺酸按(MAPDMDHPAS)的三聚物可适用于204℃以下的地层压裂。
纳米流体协同清洁压裂液与压裂排驱一体化关键技术及应用说到压裂液,很多人可能脑袋里第一个反应就是“石油”,但是你要知道,这可不单单是跟石油打交道那么简单。
想象一下,咱们生活中的一些大工程,不管是修路还是搞什么大建筑,都离不开液体的“帮忙”。
这时候,咱们的压裂液就是一个“神奇帮手”,能让石油天然气的提取变得更加高效。
不过,压裂液用多了,出现问题也就多了,尤其是要清洁这些液体,稍微不注意,可能就会让整个过程变得复杂无比。
怎么办呢?别急,纳米流体来了!它不仅是压裂液的清洁大师,还是压裂排驱的得力助手,一举两得。
啥是“纳米流体”?顾名思义,“纳米”指的就是超小的颗粒。
纳米流体就像是液体中的“超级英雄”,能在微观世界里挥舞它的小拳头,迅速与各种杂质打交道。
你可能会问了,这玩意儿为什么能比普通液体更牛?哈哈,原因就是纳米流体的颗粒极其细小,这些小家伙的表面积巨大,可以与油田中的很多杂质亲密接触,把那些顽固的污垢和沉淀物清理得干干净净。
想想看,普通的清洁剂有时也需要很大的力量才能去除顽固污渍,而纳米流体则是一击必中,精准又高效。
纳米流体在清洁压裂液方面的作用,真的是无可替代。
因为压裂液在使用过程中,难免会积累一些油污、泥沙或者其他沉积物,这些东西一旦堆积,就会影响液体的流动性和清洁度,严重时还会影响到整个油气的提取效率。
所以,有了纳米流体的“出手”,这些沉积物就像是见了“超人”,瞬间就被清除干净,整个过程又快又干净。
说到这里,你可能会好奇,这玩意儿怎么跟压裂排驱“配合”起来的?这里面的奥妙可大了。
压裂排驱,简单来说,就是用一种流体帮助将已经被压裂出来的气体或液体从地下带到地面。
这个过程可不是简单地“推推拉拉”,需要的是一种既能流动,又能在地下形成强大压力的液体。
纳米流体作为协同清洁剂,在这过程中不仅能清洁压裂液,还能帮助提高流体的粘度和流动性,使得整个排驱过程更加顺畅。
更妙的是,这种纳米流体能在高温高压的环境下持续稳定工作,哪怕是深地下的那些极端条件,它也能应对自如。
新型活性水压裂液在煤层气井的应用随着能源危机的加深和环境污染的严重化,煤层气作为一种清洁能源备受瞩目。
水力压裂技术是一种有效的煤层气开发方法,但传统水压裂液存在着环境污染、破坏性强等问题。
新型活性水压裂液成为了目前水力压裂技术的研究热点,其具有环保、高效、安全等特点。
因此,我们本次研究将探讨新型活性水压裂液在煤层气井的应用。
一、活性水压裂液的特点活性水压裂液是由不同组分的无机盐、有机酸、表面活性剂等通过合理的配方混合而成。
其主要特点如下:1.环保:活性水压裂液的成分以大多为环保型材料,有效地解决了传统水压裂液在使用过程中所带来的环境问题。
2.高效:活性水压裂液的压裂液体具有极佳的流动性,进入裂隙后形成的裂缝对气体渗透性非常高,能够迅速提高开采效率。
3.安全稳定性:活性水压裂液在使用过程中稳定性高,能够抵御高压作业下可能出现的裂缝塌陷等安全问题;同时,活性水压裂液还能够有效防止煤层气井环境中发生的钙、镁、铁离子等离子体于水之间反应的可能。
二、活性水压裂液在煤层气井的应用1.提高压裂液体的流动性:活性水压裂液在使用过程中具有较大的优势,使用活性水压裂液能够有效地提高压裂液体的流动性,同时还可以在裂隙中形成极为细小的裂缝,从而提高猪呼吸率、渗透率、产气量等开采效率。
2.减少水资源消耗:利用活性水压裂液进行煤层气勘探,相对传统的水力压裂技术,能够极大程度上减少地下水资源的消耗。
同时,减少了消耗水资源的过程,也降低了再生水所带来的污染风险。
3.降低周边环境污染风险:使用活性水压裂液也可以有效的控制周边环境中的水污染风险,避免因水与污染物的接触而产生的二次污染。
三、结论综上所述,新型活性水压裂液的应用为煤层气勘探带来了极大的便利,其环保、高效、安全、稳定等特点也得到了广泛认可。
因此,在今后的煤层气勘探过程中,将使用新型活性水压裂液开展勘探框架已是势在必然。
四、新型活性水压裂液技术在煤层气井中的优势1. 环保优势新型活性水压裂液中的成分为环保型无机盐、有机酸及表面活性剂等,综合应用可以有效地避免传统水压裂液可能引起的环境污染问题。
清洁压裂液的研究与应用进展摘要:基于传统聚合物压裂液上提出的黏弹性表面活性剂(VES)压裂液(又名清洁压裂液)中可形成球形胶束,进而演变成具有高黏弹性的空间网状结构,从而实现对支撑剂的有效携带。
清洁压裂液无残余物,不会堵塞地层裂缝,返排性能强,提高了裂缝的导流能力,降低了对地层的损害和污染,增产效果显著。
本文首先综述了清洁压裂液的概况及其三种基本机理,其次对国内外的研究现状进行了简述,最后从目前的发展状况出发提出了几点清洁压裂液的发展趋势。
关键词:清洁压裂液;黏弹性表面活性剂;机理;发展现状水力压裂技术作为提高油气层产率的有效办法,在油气井增产、水井增注、提高低渗透率方面发挥了巨大的作用。
新型清洁压裂液具有残渣少、耐高温、黏度高、返排性好,同时又具有破胶迅速携砂能力强、降滤失性能优等特点。
在压裂作业时能够在目的储层形成一条具有优良导流能力的缝隙,油气储层的渗透性得到很大的提升,不仅可以有效地提高油气井的采收率,还减少了流体在地层裂缝中的渗透阻力和对油气储层的岩心伤害,达到了油井增产和注水增注的目的,从而受到人们的广泛关注,展现出良好的应用前景。
1 清洁压裂液的作用机理成胶机理黏弹性表面活性剂分子中含有亲水基和疏水基,分子链上有正负电荷。
在纯水中,亲水基伸入水相,长链疏水端远离,形成长链疏水基包裹的低黏度球形胶束。
加入盐或反离子表面活性剂等对胶束和水之间的电荷进行屏蔽,占有空间变小,胶束间通过范德华力和弱化学键的作用互相缠绕,转变为柔性棒状胶束。
随着浓度不断增加,在疏水基作用下胶束之间自动进行纠缠,形成空间网络结构。
抗剪切机理胍胶压裂液等抗剪切能力弱,分子链一旦断开,永久丧失黏度。
清洁压裂液的形成机理不同,其黏弹性来自于胶束相互纠缠形成的空间网络结构,抗剪切能力强,黏度保持稳定,高度剪切后能够恢复。
破胶机理盐溶液中清洁压裂液的流动性很低,而在含碳氢化合物和其他疏水物质的溶液中却很高。
上述物质与胶束接触后,棒状胶束在变化的带电环境中膨胀破裂成球状胶束,空间网络结构解体,黏弹性剧烈下降,同清水一般与产出液一起被返排回地面,在裂缝内部和井壁等处无残渣。
聚合物清洁压裂液在河南油田的应用摘要:聚合物清洁压裂液增稠剂水不溶物极低,在防止储层二次伤害,提高返排方面明显优于羟丙基胍胶、瓜尔胶压裂液。
聚合物清洁压裂液有别于VES 清洁压裂液,它克服了VES清洁压裂液胶束稳定性差,在水和油存在下失效,对配制环境要求高,配制繁琐的弱点,具有较好的悬砂性、耐温耐剪切性,易破胶返排。
经现场试验表明,该压裂液具有较好的推广应用前景。
关键词:聚合物清洁压裂液性能应用一、压裂液基本要求与存在问题压裂液的核心材料是压裂液增稠剂,主要功能是悬砂携砂、传递压力、造缝导流,其基本要求悬浮携砂能力强、低滤失、低摩阻、配伍性好、无残渣、反排性好、易破胶、流变性好、配制简单成本低。
最常用的压裂液增稠剂材料是羟丙基胍胶、瓜尔胶,它的主要问题是溶解不完全。
羟丙基胍胶水不溶物4%~7.5%,瓜尔胶水不溶物16%~20%[1],不利于油气层保护,不利于施工和油气增产。
如何解决增产与伤害产层的矛盾,交联与破胶的矛盾,高粘度悬砂与泵送摩阻和传压造缝的矛盾。
解决思路是应用清洁压裂液,清洁压裂液的基本组成为表面活性剂、聚合物[2],该压裂液的基本特性是对储层无直接污染伤害,无二次伤害,易于返排,少残留。
聚合物清洁压裂液室内试验和现场应用结果表明,性能稳定,现场应用也取得了较好增产效果。
二、聚合物清洁压裂液基本原理斯伦贝谢公司研发的粘弹性表面活性剂VES(ViscoElastic Surfactant)清洁压裂液[3],在各油田应用中,发现使用温度普遍低(80℃以下),表面活性剂用量大(2~15%),成本高。
胶束稳定性差,既可在水和油存在下破胶,也可在水和油存在下失效,对配制环境要求高,配制繁琐,需配合其他特殊组分、盐和稳定剂,高速搅拌,影响了推广应用。
聚合物清洁压裂液的研发思路是克服VES清洁压裂液弱点,使其具有稳定、高效、耐温、价格可接受。
聚合物清洁压裂液以缔合代替交联(多元缔合:疏水缔合、氢键缔合、离子键缔合等),在溶液中形成空间网状结构方式。