VES-DF清洁压裂液实验研究

一、实验部分

1. 清洁压裂液增稠剂VES-DF的制备

将合成的一种特殊阳离子表面活性剂加入异丙醇中, 然后在搅拌的情况下, 加入环氧氯丙烷, 回流状态下, 80℃恒温反应3h。

2. 清洁压裂液的制备方法

在水中加入4%的VES-DF增稠剂, 搅拌2-5min, 然后在搅拌的情况下, 加入1%-3%的盐水和1%的激活剂, 再搅拌1-2min, 即可形成具有粘弹性的清洁压裂液。

3. 清洁压裂液的性能评价

目前, 清洁压裂液是压裂液体系中比较新型的一种油田工作液体, 只能参考SY/T 5107-2005“水基压裂液性能评价方法”对清洁压裂液的基液稳定性、抗温抗剪切、流变性能、悬砂、破胶及残渣等基本性能进行室内评价。

二、实验结果与讨论

1. VES-DF基液稳定性研究

清洁压裂液基液的稳定性对现场施工影响很大, 本实验对4%的VES-DF水溶液进行了稳定性实验研究, 通过对样品在不同温度下粘度、流动性及外观进行考察, 来确定样品的稳定情况, 结果见表1

从表1中可以看出, 该产品基液的稳定性良好, 流动性也很好, 能充分满足施工对样品的要求。

2. 清洁压裂液抗温抗剪切性能研究

根据SY/T5107-2005“水基压裂液性能评价方法”中6.6的规定, 对4%的清洁压裂液体系进行了抗温抗剪切性能评价, 结果如下图所示:

从上图中, 我们可以清楚的看出, 在90℃时, 120min内清洁压裂液的粘度都在90MPa·S以上;即使在120℃时, 120min内清洁压裂液的粘度也都在40~50MPa·S之间, 能够满足压裂施工的要求。

3. 清洁压裂液的流变性能测试

根据SY/T 5107-2005“水基压裂液性能评价方法”中6.7的规定, 对4%的清洁压裂液体系进行了90℃下流变性能评价, 结果见表2。

聚合物压裂液剪切后, 由于分子链的断开, 会导致粘度的永久丧失。从表2中可以看出, 清洁压裂液也有剪切变稀的特点, 但它的粘度是通过棒状胶体间的相互缠结形成的, 故表观粘度随时间变化很小且通过高剪切后体系粘度又可以恢复。

4. 清洁压裂液的携砂性能测试

配制不同浓度的清洁压裂液, 在90℃下进行携砂性能测试。携砂比为30%, 体系的总体积为100m L。在清洁压裂液的浓度为4.0%时, 不同的时间内, 携砂性能均为最好。

5. 清洁压裂液破胶及残渣性质评价

该清洁压裂液在柴油、煤油和原油等作用下即可破胶化水。温度对破胶有促进作用, 温度在50~70℃条件下, 压裂液体系在5% (体积比) 柴油加量条件下, 约30min内能够完全破胶化水, 破胶液粘度小于5 m Pa.s, 无水不溶物, 无残渣。

结语

通过室内的大量实验研究, VES-DF清洁压裂液有以下优点:

(1) 小分子表面活性剂表界面张力低, 摩阻低, 返排率高;

(2) 无固相, 无残渣, 对渗透率和裂缝导流能力伤害很小;

(3) 易于配制, 无须添加杀菌剂、交联剂、破胶剂、助排剂等添加剂;

(4) 抗温抗剪切能力强。

摘要：粘弹性表面活性剂 (VES) 基压裂液 (又称为清洁压裂液) 在交联、破胶机理上完全不同于常规压裂液, 基本无水不溶物, 对储层伤害很小。所研究的VES-DF清洁压裂液体系由一种含特殊结构的阳离子表面活性剂增稠剂4% (Ⅰ) 、盐水1%3% (Ⅰ) 和一种激活剂1% (Ⅰ) 等所组成, 搅拌后形成粘弹性胶体。抗温能力达90℃;抗剪切性能好, 在90℃下剪切60min后, 压裂液粘度仍大于90MPa·S;不用破胶剂, 50℃下, 在少量原油的作用下, 即可破胶, 破胶后粘度小于5MPa·S。

关键词：压裂液,清洁压裂液,粘弹性表面活性剂,粘度,破胶,悬砂