双子表面活性剂类清洁压裂液的研究进展

压裂技术是提高低渗透油气藏生产能力和油气井采收率的重要手段,而压裂液是影响压裂效果的关键因素。相较于水基植物胶压裂液和以单链表面活性剂为稠化剂的传统清洁压裂液,双子表面活性剂类清洁压裂液在耐温、携砂和保护油气层等使用性能上更具优势,是新一代清洁压裂液发展重点。本文综述了双子表面活性剂类清洁压裂液制备、性能及应用的研究进展,分析比较了阳离子双子表面活性剂类清洁压裂液、阴离子双子表面活性剂类清洁压裂液、两性双子表面活性剂类清洁压裂液等的优缺点,讨论了双子表面活性剂类清洁压裂液在油田领域的应用现状：阳离子双子表面活性剂类清洁压裂液的制备方法成熟,耐温性能较好,可以应用于中高温油田,但是其生产成本较高;阴离子双子表面活性剂类清洁压裂液能有效减少表面活性剂在地层的吸附损失,降低储层渗透率伤害,但是其合成条件苛刻,耐温性不高,适用于中低温油田;两性双子表面活性剂类清洁压裂溶液的耐温性好,但是其制备过程繁琐、成本高,难以大规模推广应用。对双子表面活性剂类清洁压裂液的研究前景进行了展望：发展低成本的合成方法及耐高温双子表面活性剂类清洁压裂液的制备及应用。     

黏弹性表面活性剂压裂液的研究与应用进展

黏弹性表面活性剂压裂液是以黏弹性表面活性剂为主剂的清洁压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液体系具有破胶后无残渣、携砂性好、滤失控制性能好等特点,但随着对环保问题的日益重视及钻井深度的不断增加,丰富黏弹性表面活性剂压裂液体系迫在眉睫。本文介绍了黏弹性表面活性剂压裂液的发展和应用。根据压裂液配方不同,将其分为常规黏弹性表面活性剂压裂液和非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液,总结了不同种类的黏弹性表面活性剂压裂液的组成、耐温耐剪切等性能及应用情况。分析表明,降低成本、研制简单的配制工艺是常规黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向;在油田进行大规模实际应用及得到更完善的体系是非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向。     

清洁压裂液的研究现状与展望

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液是一种无聚合物压裂液,又被称为清洁压裂液。它与传统的压裂液相比较具有破胶彻底、对地层伤害低、摩阻压力小等特点。介绍了VES压裂液的基本原理,综述了国内外的研究与应用现状,探讨了VES压裂液目前还存在的缺陷并对未来的发展趋势做了展望。     

粘弹性表面活性剂压裂液在低渗油田的应用现状

结合粘弹性表面活性剂压裂液作用机理,介绍了3种典型的粘弹性表面活性剂压裂液体系(无聚合物型、抗温型、双子表面活性剂型),并综述了粘弹性表面活性剂压裂液国内外应用现状,指出研制合成工艺简单且成本较低的阴离子双子表面活性剂,开发疏水缔合聚合物/双子表面活性剂压裂液体系,提高抗温性,采用纳米技术是未来压裂液发展趋势。     

压裂液中表面活性剂的应用

表面活性剂压裂液因其不添加交联剂、破胶剂和其他化学添加剂的特性且具有低黏度、良好的返排能力、对储层的伤害小等优点,近年来备受国内外研究者的广泛关注。在选用压裂液表面活性剂时应该选择低成本、制作简单且污染少的表面活性剂体系,所以,简单的制作工艺且减少成本是研制表面活性剂压裂液的主要发展方向。本文通过全面了解现有的表面活性剂作为添加剂在压裂液中的应用,根据现有的成果,建议进一步研究不同种类的表面活性剂对压裂液性能的改变以及评价,以应对不同的地质情况。     

压裂液中表面活性剂的应用

表面活性剂压裂液因其不添加交联剂、破胶剂和其他化学添加剂的特性,且具有低黏度、良好的返排能力、对储层的伤害小等优点,近年来备受国内外的广泛关注。在选用压裂液表面活性剂时应该选择低成本、制作简单且污染少的表面活性剂体系,所以简单的制作工艺且减少成本是研制表面活性剂压裂液的主要发展方向。通过全面了解现有的表面活性剂作为添加剂在压裂液中的应用,根据现有的成果,还需进一步研究不同种类的表面活性剂对压裂液性能的改变,以应对不同的地质情况。     

表面活性剂压裂液机理及性能评价

表面活性剂压裂液由于其不含交联剂、破胶剂和其他化学添加剂的特性,且粘度小,对储层的伤害较小,近年来受到了广泛的关注。本文对表面活性剂压裂液的胶束形成机理、成胶机理、破胶机理进行总结分析。并对压裂液的性能进行了评价。研究结果表明,1表面活性剂压裂液是一种低伤害压裂液体系;2表面活性剂压裂液具有良好的粘弹性、剪切稀释性、粘温特性;3表面活性剂压裂液是一种低滤失压裂液体系。     

粘弹性表面活性剂基压裂液的研究与分析

粘弹性表面活性剂基压裂液（VES压裂液）作为环保压裂液在国内外油田的应用已经取得良好的效果,对储层无污染,且能提高充填层导流能力。论述了粘弹性表面活性剂基压裂液的体系组成、主要特点和压裂机理。该压裂液及剪切稳定性、零伤害性、自动破胶性和低滤失性于一体,在油田具有广阔的应用前景。特别是纳米技术的应用,进一步优化了VES压裂液体系,使该压裂液也适应于干气气藏。介绍了VES压裂液在国内外的研究进展,提出了其应用的优越性和存在的不足。     

一种清洁压裂液的制备与性能评价

针对目前粘弹性表面活性剂压裂液耐温性不足、成本高的缺点,研制了一种双子表面活性剂清洁压裂液。以芥酸和乙醇胺为原料合成压裂液稠化剂,优选出了3%双子表面活性剂+0.25%的水杨酸钠作为主要配方;粘弹性实验表明,VES-G型压裂液体系具有很好的粘弹性,在140℃剪切1 h的条件下保持155 m Pa·s,在50℃,70℃的实验条件下,压裂液均能在4 h之内彻底破胶。VES-G压裂液成本较低且携砂、耐温性、破胶效果均能满足现场压裂施工要求。     

清洁压裂液的最新研究进展

清洁压裂液以粘弹性表面活性剂为增稠剂,具有携砂好、对地层伤害小、破胶容易、残渣少等优点。鉴于阳离子型表面活性剂清洁压裂液存在损失大和影响渗透率等缺陷,近年来的研究主要注重于阳离子型表面活性剂清洁压裂液的性能改进以及发展基于阴离子、非离子和两性离子表面活性剂的清洁压裂液。     

压裂酸化用粘弹性表面活性剂溶液研究进展

粘弹性表面活性剂溶液的高表面活性及独特的流变特性可以作为理想的压裂、酸化、砾石充填等增产改造以及三次采油措施流体。详细介绍了粘弹性表面活性剂流体的组成、制备与表征方法,阐述了典型粘弹性表面活性剂流体流变特性研究现状;概述了粘弹性表面活性剂流体在压裂、酸化等增产措施中的应用进展,并指出了粘弹性表面活性剂流体矿场推广应用尚需解决的问题。     

Viscoelastic surfactant fluids filtration in porous media: A pore-scale study

We investigated the flow of viscoelastic surfactant (VES) solutions, an important type of fracturing fluids for unconventional hydrocarbon recovery, through a diverging–converging microfluidic channel that mimics realistic unit in porous media. Newtonian fluid and viscoelastic hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) solution were used as control groups. We vary Deborah numbers (De) up to 61.2, and found that the flow patterns of HPAM and VES solutions become very different once De ≥ 6.12. This is attributed to different generation mechanisms of viscoelasticity, thus different responses to extensional rates at pore-throats, for HPAM and VES solutions. It results in significantly smaller pressure drop of VES solutions through the microchannel compared to HPAM solution. It interprets higher filtration loss of VES solution than HPAM in core experiments and in field observations. The set-up can be generalized as a prototype to effectively evaluate the filtration of fracturing fluids.     

耐高温水基压裂液研究进展

随着勘探技术的发展,油气勘探向纵深发展,而越往深井发展地层温度越高,国内外对高温油藏的开发愈加重视。水基压裂液由于其施工方便、价格低廉以及性能优异等优点,一直是应用最为普遍的压裂液。但早期压裂液的耐温性能较差,无法满足高温油藏的压裂施工需求。因此开发可用于耐高温油气藏的水基压裂液具有重要的研究价值和实际应用价值。本文介绍了国内外耐高温水基压裂液的研究进展,对于胍胶压裂液,通过提高稠化剂用量,进行稠化剂、交联剂的改性,以提高其耐温性能;耐温清洁压裂液稠化剂类型由早期的阳离子、阴离子型向双子及复合型发展,近年还有学者将纳米体系用于改性表面活性剂;耐温合成聚合物压裂液发展较快,多是通过设计多元共聚物提升耐温能力。对于胍胶压裂液体系,研发满足特高温油藏压裂施工需求的低浓度胍胶压裂液还是今后的主要研究方向。文中指出清洁压裂液体系成本过高,无法大规模使用;合成聚合物压裂液耐温性能好,研究含有支链聚合单体或磺酸基团等的多元共聚物,引入合适的疏水基团作为稠化剂,是合成聚合物的研究方向。     

Study on rheology and thermal stability of mixed (nonionic–anionic) surfactant based fracturing fluids

Mixed surfactant systems have gained significant importance in the development of fracturing fluid due to polymorphism of self‐assembly structures that have combined properties of the surfactants in the mixture. In this article, a comparative study on the phase behavior and viscoelastic properties of mixed surfactant based fluids, prepared from Tween 80+NaOA/2‐ethyl hexanol/clove oil/water and Tween 20+NaOA/2‐ethyl hexanol/clove oil/water quaternary system is investigated in details. The viscoelastic surfactant (VES) based fluids prepared from the former system offered superior rheological properties than the latter system. The addition of 0.1% NaOH and 500 ppm ZnO nano‐particles in the VES fluids presented enhanced viscoelastic properties as concluded by static and dynamic rheological tests. Miscibility test indicated the miscibility of the VES fluids with water, unlike in the presence of diesel oil and satisfactory proppant suspension capabilities were exhibited by the developed fluids. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 2177–2187, 2016     

中高温清洁压裂液研究及应用进展

介绍了清洁压裂液的特点,叙述了目前国内外清洁压裂液适用温度在80℃以上中高温清洁压裂液的研究进展和在油井中的应用、煤层气井现场应用情况。最后对目前开展中高温清洁压裂液的研究提出了一些建议。认为今后应研制出适合天然气破胶的破胶剂或者破胶促进剂．开发出适用于不同地层条件的完整的清洁压裂液体系。应降低VES合成成本、降低用量,加强复合压裂液的研究,进一步拓宽清洁压裂液技术的应用范围。     

阴离子型VES压裂液在裂缝性油藏中的研究应用

裂缝性油藏中出现的天然裂缝会在水力压裂过程中发生剪切或者破坏等一系列现象,这导致了压裂液的滤失情况十分严重,进一步造成砂堵或者加砂困难等问题。针对裂缝性油藏中压裂液滤失严重的问题,通过研究阴离子型VES压裂液的性能来降低压裂液的滤失量。测试了VES压裂液的流变性能、耐温性能、粘弹性能、悬砂性能及破胶性能。研究表明,VES压裂液的耐剪切性很好,可以维持长时间的工作要求,在低剪切力下可以维持粘度的不变,在提高剪切速率时粘度会开始下降,在剪切速率得到回降后粘度又可以快速恢复;VES压裂液在60℃的地层中利用率最高,此温度下的粘度最大,弹性也最大,不可用于高于80℃的地层;VES压裂液支撑剂沉降速度很低悬砂性能很好,破胶很快且很彻底;这些优越的性能可以大量减少裂缝性油藏在水力压裂过程中压裂液的滤失量。     

一种经济型清洁压裂液配方研究与性能评价

粘弹性表面活性剂(Viscoelastic surfactant,下文简称VES)压裂液与传统聚合物压裂液不同,可消除残余聚合物对支撑剂充填层的堵塞,并能有效提高导流能力,减少对地层的损害及污染,压后油气产量比使用传统压裂液有显著提高。介绍了VES压裂液的原理及配方设计原则。通过室内试验确定了一种经济型VES压裂液的配方,并对其性能进行了相关评价。