清潔壓裂液的研究與應(yīng)用進(jìn)展

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1、第32卷第1期2015年3刀25H汕FH化學(xué)OilHeldChemistry文章編號:1000-4092(2015)01-141-05清潔壓裂液的研究與應(yīng)用進(jìn)展收稿日期:2013-12-16；修改日期:2014-04-20o基金項(xiàng)日：國家自然科學(xué)基金“鉆凍膠分散體的制備、表征及其在多孔介質(zhì)中運(yùn)移規(guī)律研究”（項(xiàng)日編號51174221）,教疔部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”（項(xiàng)目編號20110226）o作者簡介：嚴(yán)志虎（1984-）,男，中國石汕大學(xué)（華東）汕氣田開發(fā)專業(yè)在讀博士研究生（2013-）,從事提高采

2、收率與采油化學(xué)方而研究。戴彩麗（1971-），女，教授，博士生導(dǎo)師，本文通訊聯(lián)系人，主要從事油FT1化學(xué)教學(xué)和科研工作，通訊地址：266580山東省青島市中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院,電話：0532-86981183,E-mail：daicll306@163.com,zhihuyan@126.com。嚴(yán)志虎，戴彩麗，趙明偉，馮海順，高波，李明111123（1?中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266580；2中國石油集因測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西西安710201；：1中國石油塔里木油田公司

3、勘探開發(fā)研究院，新瑕庫爾勒841000）摘耍：介紹了消?潔壓裂液的組成和増黏破膠機(jī)理，對國內(nèi)外消?潔壓裂液的理論基礎(chǔ)、體系組成、硏究進(jìn)展及應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述。通過總結(jié)室內(nèi)研究和現(xiàn)場應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，提出了清潔壓裂液的發(fā)展趨勢，即在確保清潔壓裂液性能的基礎(chǔ)匕提高清潔壓裂液的耐溫能力，控制成木，降低濾失，改善破膠性能。參52關(guān)鍵詞：清潔壓裂液；黏彈性；表面活性劑；進(jìn)展；發(fā)展趨勢；綜述屮圖分類號：TE357.1+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A[2]產(chǎn)增注的目的。我國油氣資源的突岀特點(diǎn)是低滲透油氣藏分布廣、儲量大，客觀上決定

4、了水力壓裂是實(shí)現(xiàn)我國油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)目標(biāo)的首選措施。壓裂液性能的好壞關(guān)系到壓裂施工的成敗，因此國內(nèi)外都把提高壓裂液的性能作為研究重點(diǎn)。壓裂液具有傳遞壓力、造縫攜砂、凈化裂縫的作用，理想的壓裂液應(yīng)該具備高黏度、低濾失、流變性好、熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性好、配伍性好、易破膠返排、傷害小以及價(jià)格低廉等性能。目前在國內(nèi)外油出得到廣泛應(yīng)用并取得良好的增產(chǎn)效果的水基壓裂液可分為3種類型：（1）天然及合成植物膠壓裂驗(yàn)（2）纖維素壓裂液；（3）聚合物壓裂液。上述幾種體油溶性（親油）基團(tuán)組成。能用來配制清潔壓裂液水力壓裂技術(shù)在油

5、田的應(yīng)用始于上個(gè)世紀(jì)年代卩經(jīng)過近70余年的發(fā)展，逐步成為提高油氣井產(chǎn)能和油藏采收率的重要增產(chǎn)措施之一。水力壓裂就是利用地血高壓設(shè)備，通過井筒注矢超過地層吸收能力的具有較高黏度的攜砂壓裂液，以此提高近井地帶的地層壓力，當(dāng)?shù)貙訅毫Τ^破裂壓力時(shí)就會產(chǎn)生一條或多條具有一定導(dǎo)流能力的裂縫，從而達(dá)到油水井增系的稠化劑相對分子質(zhì)量過大，因此溶解性差、水不溶物多、易形成“魚眼”，大大降低了稠化劑的利用率，現(xiàn)場只能通過提高稠化劑加量來彌補(bǔ)損失；此外，上述三種壓裂液破膠液中含有大量能夠降低地層滲透率的殘?jiān)瑖?yán)重影響壓裂效

6、果。1997年斯倫貝謝公司利用黏彈性表面活性劑（VES）研制出一種對地層無傷害無污染的壓裂液，乂稱為清潔壓裂液。清潔壓裂液配液簡單，不需要交聯(lián)劑和其它化學(xué)添加劑；流動摩阻小，只有清水四2^%40%,施工安全簡單；配液時(shí)無水務(wù)容破膠后無殘?jiān)蹬怕矢?，因此無地層傷害并能保持裂縫導(dǎo)流能力，能夠取得良好壓裂效果，從而受到人們的廣泛關(guān)注，并在全世界范圍內(nèi)掀起了清潔壓裂液研究與應(yīng)用的熱潮。[7]1清潔壓裂液組成與增稠破膠機(jī)理1.1清潔壓裂液的組成清潔壓裂液主要由表面活性劑和反離子組表面活性劑分子一般由水溶性（親水

7、）基團(tuán)和的表面活性劑有很多種，包括陽離子（主耍有長鏈烷基季錢鹽、長鏈烷基鹵化哌噪）、陰離子（主要有烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽）、非離子（環(huán)氧乙烷衍生物如乙二醇環(huán)氧乙烷）和兩性離子表面活性劑等。反離子一般使用水楊酸鈉、對甲苯磺酸鈉、十炎烷基苯磺酸鈉等。1.2增稠破膠機(jī)理黏彈性表面活性劑分子中含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)且分布看正、負(fù)電荷，當(dāng)少量黏彈性表面活性劑溶解到水溶液中時(shí)以單個(gè)分子的形式存在；隨著表面活性劑濃度達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，rti丁?疏水基排斥水相，親水基伸入水相，表面活性劑分子便自發(fā)形成了具有低黏度的球

8、形膠束。隨著濃度進(jìn)一步增加，依靠反離子的靜電吸引減少表面活性劑陽離子基團(tuán)之間的排斥力；或者依靠助劑和表面活性劑極性基團(tuán)之間的靜電引力，都會使表面活性劑的聚集形態(tài)發(fā)生從球狀到蠕蟲狀膠束的轉(zhuǎn)變，這種蠕蟲狀膠束具冇高黏彈性的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)V實(shí)現(xiàn)攜帶支撐劑和壓裂造縫的目的。當(dāng)清潔壓裂液進(jìn)入地層與桂類物質(zhì)（油或氣）接觸后，表而活性劑分子中的親油基和親水基使坯類物質(zhì)在膠束體屮增溶，空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹而崩解成低黏度的球形膠束從而實(shí)現(xiàn)自動破膠。另外，清潔壓