粘弹性表面活性剂在酸液中的作用机理与应用

在前置液酸压工艺中,用变粘酸代替常规胶凝酸,不仅可使初期增产明显提高,而且增产时间更长.粘弹性表面活性剂基变粘酸由于具有对地层的低伤害性,比聚合物基变粘酸有更广阔的应用前景.粘弹性表面活性剂的选择对其酸液体系的形成具有举足轻重的作用,两性离子表面活性剂在酸液中具有良好的粘弹性.着重介绍了以粘弹性表面活性剂为基础的变粘酸(VDA)的作用机理、工艺技术和现场应用情况.     

一种新型酸基粘弹性压裂液的研究及应用

为了提高低渗透、难动用储层的开发效益,在前人研究成果基础上研发改进了酸基粘弹性压裂液体系,它以粘弹性表面活性剂为稠化剂,通过在酸液中交联得到酸基清洁液压裂液体系。该体系继承原有粘弹性表面活性剂压裂液的优点,且根据酸岩反应进程实现自主转向酸压,真正实现了低渗透储层的深度改造。     

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系研究进展

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系是最近发展起来的一种非均质地层酸化处理新技术.相比于目前常用的转向酸液体系,该体系具有配制简单、破胶容易、对地层伤害少及缓速、降滤失的优点.在合适的外界条件下,该酸液体系依靠粘弹性表面活性剂排列结构的变化实现酸液的转向、破胶.为了更好地研究粘弹性表面活性剂自转向酸液体系,调研了中外关于粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的研究现状及最新进展,并系统地总结了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向及破胶机理、自转向酸主剂的选择原则、酸液体系的流变性分析.同时,对粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向性能及反应动力学方面的研究也进行了详细说明.最后,提出了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系下一步的工作重点和研究方向.     

粘弹性表面活性剂技术在酸化中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)技术在压裂液中已成功应用多井次,并取得良好效果。介绍了一种应用粘弹性表面活性剂的新型转向酸液技术,主要用于碳酸盐岩非均质地层的酸化。该体系因其独特的流变性且无聚合物、无固相,因而施工后在地层无滞留物,返排彻底,对地层的伤害小。其适用井温可达100℃左右,是一种理想的新型酸液体系。     

粘弹性表面活性剂胶束酸在砂岩储层分流酸化中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)技术已在碳酸盐岩油气藏压裂、酸化中得到成功的应用,同样VES技术可应用于砂岩酸化。实验合成出新型粘弹性表面活性剂-芥子酰胺丙基甜菜碱(SAP-BET),由于SAP-BET为具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,所以用其配制的胶束流体具有良好的粘弹性行为,可用其配制具有自主分流、控滤失等特性的酸液或清洁压裂液。根据粘性表皮系数,建立了砂岩VES胶束流体分流酸化技术。该酸化工艺适合高温非均质多层砂岩油藏分流酸化。     

智能转向酸化的机理及试验研究

为了解决在常规酸化中高渗透层的指进、酸液的穿透深度小和残余伤害严重等问题,提出了一种新型的智能转向酸化技术,该酸液体系以粘弹性表面活性剂(visco-elastic surfactants简称VES)和盐酸或土酸为主体外加各种添加剂,在酸化过程中主要依赖于粘弹性表面活性剂的特殊性能实现转向、破胶、缓速降滤的功能,同时具...     

两性表面活性剂酸液体系在基质酸化及酸压中的应用

自1997年Schlumberger Dowell公司推出基于阳离子粘弹性表面活性剂（VES）的清洁压裂液以来，粘弹性表面活性剂技术已在油气田增产措施中得到广泛的应用。根据VES使用的经验，近两年来，国外已研究出了性能优越的基于两性表面活性剂的粘弹性酸。文章分析了国外将这种酸液体系应用于基质酸化和酸压时相对于其他酸液体系所具有的独特优点和作用机理，介绍了其粘弹性行为和流变性，以及各种酸液添加剂对其流变性的影响。用岩心流动实验结果分析了这种酸液体系应用于基质酸化时的自主分流特性以及应用于酸压时的滤失、返排和酸蚀裂缝导流特性。     

无残渣压裂液的研制与应用

聚合物压裂液残留物对压裂裂缝支撑带和地层渗透率造成难以恢复的伤害,严重影响了压裂改造效果。研制开发出了无残渣压裂液,该体系无聚合物,是一种粘弹性表面活性剂压裂液,由羧酸衍生物(NRF01a)组成。在盐水中,表面活性剂形成可变形的棒状或球状胶束,使溶液具有粘弹性,该液体遇水或碳氢化合物自动破胶,无残留物。通过评价该压裂液的流变性、破胶性能、伤害率和防膨性能得知,无残渣压裂液对裂缝支撑带的伤害率为6.9%,对储层基质的伤害率平均为19.4%;适用于110℃以下油气藏的压裂改造。现场试验表明,无残渣压裂液压裂后8d开始返排,返排率高达94.1%,返排液粘度为1.5mPa·s,表面张力为26.5mN/m,说明采用无残渣压裂液压裂,能更有效地启动油藏,并取得显著的增产效果。无残渣压裂液不污染环境,现场配制工艺简便。     

粘弹性表面活性剂压裂液研究应用进展与展望

粘弹性表面活性剂压裂液与传统水基聚合物压裂液相比具有低伤害、低摩阻、易于彻底破胶等优点,在近年来成为压裂液领域的研究重点。介绍了粘弹性表面活性剂压裂液的粘弹性机理和破胶机理,并综述了粘弹性表面活性剂压裂液在国内外的研究应用现状。针对粘弹性表面活性剂压裂液目前存在的耐温性较差、成本偏高、在渗透率大于200~300mD的地层的滤失量偏大和在气藏不能自动破胶的问题,分析了问题产生的原因,并讨论了解决方案。     

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。     

SXS-1清洁稠化酸的研究与应用

克拉玛依二区石炭系油藏是基质孔和裂缝双重介质储集层的火成岩油气藏。油气藏非均质性强,孔隙、裂缝系统复杂,储层总体为低孔、低渗特征。在总结以前常规酸化改造技术特点的基础上,提出SXS-1清洁稠化酸酸化工艺技术。该酸液粘度为25~35mPa·s,可有效控制酸液的反应速度、增加酸蚀长度、降低对钢材的腐蚀率,这对于老井的酸化增产尤为重要。酸液稠化剂为一低表界张力的表面活性剂,利于残酸的快速返排,增加酸化效果。通过11次现场试验,增油2000多吨,达到较好的增产效果。     

碱和表面活性剂影响聚合物溶液性质实验研究

在聚合物溶液中添加表面活性剂和碱能够大幅度降低油水界面张力,但表面活性剂和碱的加入会对聚合物分子形态产生影响,进而影响聚合物溶液的流变性和粘弹性,并最终影响驱油效果。通过室内实验和理论分析,就碱和表面活性剂对聚合物分子形态的影响及其作用机理进行了分析。碱与聚合物分子链上部分负电荷中和,使分子链发生蜷缩和粘贴,形成部分"带状"分子结构,导致聚合物溶液粘弹性和流变性变差。     

两性表面活性剂芥子酰胺丙基甜菜碱的合成与应用

针对非均质储层或者特殊性储层（高温、高渗、含H2S、裂缝性）酸化时对酸液的有效置放和克服基于聚合物的酸液体系对地层潜在伤害的问题,研制出了一种能较好解决上述问题的酸液体系,它的主要物质是合成出的一种新型两性表面活性剂--芥子酰胺丙基甜菜碱,简称SAP-BET.SAP-BET属于具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,用其配制的流体具有良好的粘弹性行为.恰当配方的SAP-BET酸液体系,在高温地层条件下与储层矿物反应后,会形成足够高的粘度,使其具有分流、控制滤失、增加有效作用距离等作用;这种高粘度的流体遇到地层中的碳氢化合物时自动破胶,因此不会对地层造成二次伤害.研究了SAP-BET酸液的粘弹性行为和流变性,以及各种酸液添加剂对其流变性的影响,从研究酸岩反应和酸液变粘机理入手,采用SAP-BET配制出了适用于砂岩酸化的分流酸和适用于碳酸盐岩酸化的清洁变粘酸,介绍了SAP-BET酸液在现场应用中应注意的问题.     

基于低质量浓度表面活性剂的复合驱效果评价

以往为了达到超低界面张力,复合驱大多使用较高质量浓度的表面活性剂,通常为1 000~3 000 mg/L,不仅增加了成本且未必能取得好的驱油效果。为了探究低质量浓度表面活性剂的驱油效果,设计了低质量浓度表面活性剂的复合驱物理模拟实验。静态实验结果表明,在低质量浓度表面活性剂条件下,油水界面张力可达到10-2mN/m数量级及以下,加碱后,界面张力更低;碱和表面活性剂都会对聚合物的粘度和粘弹性产生影响,碱在较高温度下会大幅度降低复合体系的粘度和粘弹性。驱油实验结果表明,与水驱相比,在所选择的低质量浓度表面活性剂驱油体系中,表面活性剂—聚合物二元复合驱和碱—表面活性剂—聚合物三元复合驱均可提高采收率19.5%以上,三元复合驱的驱油效果最好,提高采收率21.8%以上。这表明低质量浓度表面活性剂驱油体系驱油效果很好。     

WDL-1粘弹性自转向酸化体系的研制及适用性评价

粘弹性表面活性剂(VES)自转向酸酸化技术具有配液简单、低伤害的优点,且能够有效的起到缓速、降滤失、自动转向的作用,是一种改造非均质储层的新技术。实验对用WDL-1阳离子表面活性剂配制的鲜酸和酸岩反应阶段的残酸粘度进行了评价。研究发现,WDL-1鲜酸的表观粘度低于8 MPa·s,易于酸液泵注;WDL-1盐酸体系在与碳酸盐岩反应的过程中,WDL-1酸液的表观粘度随酸岩反应的进行逐渐增大,90℃以下时,酸液的粘度随酸岩反应的进行呈线性增加;在温度为100℃~120℃条件下,酸液的粘度随酸岩反应的进行呈现近乎平稳的趋势,直至盐酸全部反应时酸液粘度才开始升高。WDL-1的加量对WDL-1酸液的表观粘度影响较大,加量越高,粘度越大,同时粘度随酸岩反应进行的变化值也越大。工程实践中,可以根据地层温度,适当调整WDL-1表面活性剂的用量,以满足成本控制的要求。WDL-1酸具有缓速低滤失、易转向等特点,8 wt%WDL-1酸可以满足高温深井的酸化、酸压的需求。     

新型粘弹性表面活性自转向酸的研制及性能评价

在酸化或酸压施工中，由于酸液的滤失和酸岩反应速度过快，导致活性酸液的穿透距离有限或酸液因不能分流转向而进入高渗透带，从而降低酸化或酸压施工的效果，为了解决上述问题而研制了交联酸、温控交粘酸等多种高分子类型酸液体系，但却容易对油藏造成二次伤害。为此，在室内合成了一种粘弹性表面活性剂SL，利用该表面活性剂配制了新型的粘弹性表面活性自转向酸VDA-SL，并对其性能进行了评价。室内实验结果表明，当酸液质量分数为25％左右时，VDA-SL粘弹性表面活性自转向酸的粘度为20mPa·s左右，当酸液质量分数从21％降低到10％时，粘度出现变化。其变粘特性及机理与文献报导的高分子类变粘酸明显不同，随酸液的消耗，其粘度约在酸液剩余质量分数为20％处开始增大，当酸液质量分数降低到15％左右时粘度出现最大值，可以达到650mPa·s。     

复合体系各组分对油水界面剪切粘弹性的影响规律

为了探究复合体系各组分(碱、表面活性剂、聚合物)对油水界面剪切粘弹性的影响规律,利用Physica MCR301型流变仪测量了不同化学驱油体系与原油的界面剪切粘弹性。结果表明,原油和去离子水可以形成较坚固的界面膜,有较高的界面剪切粘弹性;少量表面活性剂(如质量浓度为100 mg/L)的加入就会大幅度降低油水界面剪切粘弹性,在考察的质量浓度范围内,表面活性剂溶液的质量浓度越大,界面剪切粘弹性越低,在较高的质量浓度(如3 000 mg/L)和较高的振荡角频率(如1 rad/s)下,界面储能模量超出仪器测量下限;碱会严重破坏油水界面膜,使界面的损耗模量大幅度降低,界面的储能模量超出仪器测量下限,但是有机碱对界面膜的伤害要小于无机碱;聚合物的加入也会对油水界面剪切粘弹性产生影响,形成的界面膜抗剪切性能减弱。     

一种季铵盐双子表面活性剂自转向酸的变粘特性评价

长庆油田开发过程中地层CaCO_3垢引起堵塞造成油井产量下降,论文提出采用清洁无伤害的粘弹性表面活性剂自转向酸解除储层堵塞,并利用酸增粘形成暂堵屏障使后续酸分流转向改造未有效动用的低渗透油层。室内确定了一种自行合成的季铵盐双子表面活性剂自转向酸的主体配方:5%季铵盐表面活性剂15%盐酸。酸液最佳增粘温度在50～75℃;增粘后在170 s~(-1)下剪切2 700 s后粘度仍大于170 mPa·s;盐离子对酸液后期粘度的保持贡献的高低依次为Ca~(2+)>Na~+>Mg~(2+);高粘胶束遇原油等烃类能够自动破胶降粘,易返排对地层无伤害。该自转向酸适用于长庆油田三叠系和侏罗系的中低温、高矿化度油藏。     

粘弹性表面活性剂研究进展

介绍了研究粘弹性表面活性剂的方法和实验手段、主要的产品以及在内部微观结构和流变特性方面的研究成果。当粘弹性表面活性剂溶液浓度增大到某一临界浓度时，球形胶束开始向蠕虫状胶束转变，溶液粘度突然增大，随着浓度的进一步增大，蠕虫状胶束快速生长、增长并形成线型柔性棒状胶束，柔性棒状胶束相互缠绕、粘附甚至融合，形成某种超分子三维网状结构，溶液粘度急剧增加，并表现出较强的粘弹性。粘弹性表面活性剂溶液的零剪切粘度与表面活性剂、外加盐、相反电荷表面活性剂及助表面活性剂浓度有关；绝大部分粘弹性表面活性剂溶液具有剪切释释性和触变性．概述了粘弹性表面活性剂在压裂液、钻井液、流体输送减阻和提高采收率的应用前景，指出了粘弹性表面活性剂广泛适用化尚露解决的工作．     

自组装复合压裂液在水平井压裂中的应用

为了满足低渗透储层水平井改造的需要,开发了一种梳形聚合物与表面活性剂胶束自组装复合压裂液体系。该体系不使用交联剂,不含水不溶物;80℃时,0.3%梳形聚合物CD-1与0.2%表面活性剂组成的自组装压裂液储能模量高达290 Pa,远大于耗能模量,表现出突出的黏弹特性。5 m3/min排量下压裂液的降阻率达到74.05%,具有突出的低摩阻特性。不同配方的自组装压裂液破胶液的表面张力都低于27 mN/m,界面张力低于0.8 mN/m,满足压裂液返排特性的要求。自组装压裂液对储层岩心平均伤害率18.04%,远小于瓜胶压裂液78.75%的水平。室内评价和现场试验施工都表明,自组装压裂液降阻率高,对地层伤害小,增产效果明显,同时证实了利用聚合物与表面活性剂胶束自组装形成结构携砂理论的正确性。该压裂液体系满足特殊结构井压裂改造要求,为特殊低渗透油气藏的开发提供了一种新的方法和手段。