改善清潔壓裂液耐溫攜砂性能的方法研究.pdf

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1、2011年7月趙金姝．改善清潔壓裂液耐溫攜砂性能的方法研究5改善清潔壓裂液耐溫攜砂性能的方法研究趙金姝(中石油遼河油田公司，盤錦124010)【摘要]介紹了粘彈性表面活性劑(VES)體系形成過程和特點。針對該清潔壓裂液體系存在的問題，采用陽離子季銨鹽和復合離子表面活性劑甜菜堿作為清潔壓裂液主劑，使用鄰羥基苯甲酸鈉作為促凍劑，配制了VES凍膠體系，該體系可使油藏溫度使用范圍由6O℃提高到70～100℃，清潔壓裂液耐溫性明顯改善?？疾炝怂苄岳w維對清潔壓裂液中壓裂砂支撐劑沉降速率的影響。結(jié)果表明，加入1％水溶性纖維后，其攜砂性能達到要求。[關(guān)鍵詞】清潔壓裂液表面活性劑流變行

2、為凍膠攜砂性能近年來，國內(nèi)外對粘彈性表面活性劑(Visco—成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，見圖1們。elasticSurfactant，簡稱YES)形成的清潔壓裂液報道較多¨_6]。如中國專利?報道的清潔壓裂液有5種組分，分別為：長鏈烷基季銨鹽、長鏈烷基二甲基氧化胺、有機酸、乙二醇醚和低碳醇，其最高使用溫度為60。報道的研究工作多注重可逆結(jié)構(gòu)型溶液作為清潔壓裂液的可行性。清潔壓裂液涉及的化學劑的分子結(jié)構(gòu)復雜，配方組成多元化；其抗溫能力不佳，濾失量大，氣層破膠困難，成圖l形成纏繞的蠕蟲狀膠束網(wǎng)絡(luò)示意本過高。筆者針對清潔壓裂液存在的問題，通過溶液中溶質(zhì)分子之間通過非共價鍵(靜電、簡化清潔壓

3、裂液的組成，研究提高耐溫攜砂性能氫鍵、疏水締合效應(yīng)等)發(fā)生相互作用，形成分子的機理和方法，達到改善清潔壓裂液耐溫攜砂性間的聚集結(jié)構(gòu)，這種聚集結(jié)構(gòu)可以隨剪切擾動變能的目的。大或變小甚至完全拆散。當剪切擾動消除后，聚集體又重新恢復。近年來，開發(fā)了可以形成溶質(zhì)1粘彈性表面活性劑(VES)體系簡介液晶、蠕蟲狀膠束、囊泡或其他可逆分子結(jié)構(gòu)的某一般表面活性劑在水溶液中形成的膠束呈球些表面活性劑、雙親嵌段聚合物、能形成配位鍵或狀，不能使溶液增粘，而粘彈性表面活性劑(Vis—氫鍵的聚合物及帶相反電荷體系的復合聚合物。coelasticSurfactant，簡稱VES)體系中所用的表面借

4、助于這些化學劑，可以制備VES體系溶液。在活性劑具有親水基團和長鏈疏水基團。當表面活這些溶液中，由于分子問聚集體的形成，溶液流變性劑濃度超過臨界膠束濃度(CMC)值時，疏水基性將不完全取決于溶質(zhì)分子在流場中的形態(tài)與水長鏈伸入水相，使粘彈性表面活性劑分子聚集，形動力學尺寸，更多取決于超分子聚集體的形態(tài)、尺成以長鏈疏水基團為內(nèi)核、親水基團向外伸人溶寸與聚集強度。劑的球形膠束；當表面活性劑的濃度繼續(xù)增加且當清潔壓裂液的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)足夠強大，體系改變?nèi)芤航M成時(加鹽或加助表面活性劑)，表面“有效粘度”足夠高時，理論上可以滿足壓裂液懸活性劑膠束占有的空間變小，膠束之間的排斥作砂的要求

5、。這種體系的組分都是水溶性的而且體用增加，此時球形膠束開始變形，合并成為占用空系不交聯(lián)，理論上可以做到無水不溶物殘渣，所以間更小的線狀或棒狀膠束；棒狀膠束之間會進一是“清潔的”。其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是非共價鍵作用形成步合并成更長的蠕蟲狀膠束，這些蠕蟲狀膠束之間由于疏水基團的作用會自動糾纏在一起，形成收稿日期：2011—05—23。作者簡介：趙金妹，工程師，1991年畢業(yè)于遼寧省電大化工學空間交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，類似于交聯(lián)的長鏈聚合物形校化工專業(yè)，現(xiàn)從事采油用化學劑質(zhì)檢工作。精細石化工進展n第～l2卷?第’7期?6ADVANCESINNEPETROCHEMICAI．S的，理論上這類網(wǎng)狀結(jié)

6、構(gòu)是剪切可逆的，溶液具有cdj和5％YJA一18+1％YJA一22+I．5％cdj)膠剪切稀釋特性，這種壓裂液將是抗剪切和低摩體強度在低溫區(qū)基本保持不變，當溫度升至55℃阻的。后，膠體強度呈明顯下降趨勢，至70℃后，膠體強度變得很小。實驗結(jié)果表明，使用高碳數(shù)(二十2實驗二烷基)陽離子季銨鹽替代部分低碳數(shù)(十八烷2．1試劑和儀器基)陽離子季銨鹽，可以提高VES凍膠體系的增實驗所用化學劑均為市售。清潔壓裂液主劑粘能力，卻不能改善其耐溫性能。所以，由單純的有陽離子季銨鹽(如YJA一18等)，兩性表面活性陽離子季銨鹽構(gòu)成的VES配方形成的凍膠其耐劑卵磷脂、復合離子表面活性劑甜菜

7、堿(如TCJ—溫性能較差，不能用于65℃的油藏。l8)等。清潔壓裂液用促凍劑：檸檬酸鈉、KCI、3．1．2含甜菜堿及陽離子季銨鹽ⅦS的耐溫性KBr、2一羥基丙烷一1，2，3一三羧酸鈉、鄰羥基苯VES能形成纏繞蠕蟲狀膠柬網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)甲酸鈉(cdj)和NHC1等。壓裂砂，2O～5O目，承依賴溶液中溶質(zhì)分子之間的非共價鍵作用。如果德東方鑄造材料公司。水溶性纖維。儀器：溶質(zhì)分子荷電基團越多，極性越強，形成的非共價流變儀(美國熱電集團)，恒溫玻璃水浴鍵(氫鍵、靜電等)越多，則分子問的聚集結(jié)構(gòu)則(國產(chǎn))。越強，其耐溫性能就可以提高。2．2沉降速率測