改善清洁压裂液耐温携砂性能的方法研究.pdf

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1、2011年7月赵金姝．改善清洁压裂液耐温携砂性能的方法研究5改善清洁压裂液耐温携砂性能的方法研究赵金姝(中石油辽河油田公司，盘锦124010)【摘要]介绍了粘弹性表面活性剂(VES)体系形成过程和特点。针对该清洁压裂液体系存在的问题，采用阳离子季铵盐和复合离子表面活性剂甜菜碱作为清洁压裂液主剂，使用邻羟基苯甲酸钠作为促冻剂，配制了VES冻胶体系，该体系可使油藏温度使用范围由6O℃提高到70～100℃，清洁压裂液耐温性明显改善。考察了水溶性纤维对清洁压裂液中压裂砂支撑剂沉降速率的影响。结果表明，加入1％水溶性纤维后，其携砂性能达到要求。[关键词】清洁压裂液表面活性剂流变行

2、为冻胶携砂性能近年来，国内外对粘弹性表面活性剂(Visco—成的网状结构，见图1们。elasticSurfactant，简称YES)形成的清洁压裂液报道较多¨_6]。如中国专利⋯报道的清洁压裂液有5种组分，分别为：长链烷基季铵盐、长链烷基二甲基氧化胺、有机酸、乙二醇醚和低碳醇，其最高使用温度为60。报道的研究工作多注重可逆结构型溶液作为清洁压裂液的可行性。清洁压裂液涉及的化学剂的分子结构复杂，配方组成多元化；其抗温能力不佳，滤失量大，气层破胶困难，成图l形成缠绕的蠕虫状胶束网络示意本过高。笔者针对清洁压裂液存在的问题，通过溶液中溶质分子之间通过非共价键(静电、简化清洁压

3、裂液的组成，研究提高耐温携砂性能氢键、疏水缔合效应等)发生相互作用，形成分子的机理和方法，达到改善清洁压裂液耐温携砂性间的聚集结构，这种聚集结构可以随剪切扰动变能的目的。大或变小甚至完全拆散。当剪切扰动消除后，聚集体又重新恢复。近年来，开发了可以形成溶质1粘弹性表面活性剂(VES)体系简介液晶、蠕虫状胶束、囊泡或其他可逆分子结构的某一般表面活性剂在水溶液中形成的胶束呈球些表面活性剂、双亲嵌段聚合物、能形成配位键或状，不能使溶液增粘，而粘弹性表面活性剂(Vis—氢键的聚合物及带相反电荷体系的复合聚合物。coelasticSurfactant，简称VES)体系中所用的表面借

4、助于这些化学剂，可以制备VES体系溶液。在活性剂具有亲水基团和长链疏水基团。当表面活这些溶液中，由于分子问聚集体的形成，溶液流变性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)值时，疏水基性将不完全取决于溶质分子在流场中的形态与水长链伸入水相，使粘弹性表面活性剂分子聚集，形动力学尺寸，更多取决于超分子聚集体的形态、尺成以长链疏水基团为内核、亲水基团向外伸人溶寸与聚集强度。剂的球形胶束；当表面活性剂的浓度继续增加且当清洁压裂液的网状结构足够强大，体系改变溶液组成时(加盐或加助表面活性剂)，表面“有效粘度”足够高时，理论上可以满足压裂液悬活性剂胶束占有的空间变小，胶束之间的排斥作砂的要求

5、。这种体系的组分都是水溶性的而且体用增加，此时球形胶束开始变形，合并成为占用空系不交联，理论上可以做到无水不溶物残渣，所以间更小的线状或棒状胶束；棒状胶束之间会进一是“清洁的”。其网状结构是非共价键作用形成步合并成更长的蠕虫状胶束，这些蠕虫状胶束之间由于疏水基团的作用会自动纠缠在一起，形成收稿日期：2011—05—23。作者简介：赵金妹，工程师，1991年毕业于辽宁省电大化工学空间交联网络结构，类似于交联的长链聚合物形校化工专业，现从事采油用化学剂质检工作。精细石化工进展n第～l2卷⋯第’7期⋯6ADVANCESINNEPETROCHEMICAI．S的，理论上这类网状结

6、构是剪切可逆的，溶液具有cdj和5％YJA一18+1％YJA一22+I．5％cdj)胶剪切稀释特性，这种压裂液将是抗剪切和低摩体强度在低温区基本保持不变，当温度升至55℃阻的。后，胶体强度呈明显下降趋势，至70℃后，胶体强度变得很小。实验结果表明，使用高碳数(二十2实验二烷基)阳离子季铵盐替代部分低碳数(十八烷2．1试剂和仪器基)阳离子季铵盐，可以提高VES冻胶体系的增实验所用化学剂均为市售。清洁压裂液主剂粘能力，却不能改善其耐温性能。所以，由单纯的有阳离子季铵盐(如YJA一18等)，两性表面活性阳离子季铵盐构成的VES配方形成的冻胶其耐剂卵磷脂、复合离子表面活性剂甜菜

7、碱(如TCJ—温性能较差，不能用于65℃的油藏。l8)等。清洁压裂液用促冻剂：柠檬酸钠、KCI、3．1．2含甜菜碱及阳离子季铵盐ⅦS的耐温性KBr、2一羟基丙烷一1，2，3一三羧酸钠、邻羟基苯VES能形成缠绕蠕虫状胶柬网络，这种结构甲酸钠(cdj)和NHC1等。压裂砂，2O～5O目，承依赖溶液中溶质分子之间的非共价键作用。如果德东方铸造材料公司。水溶性纤维。仪器：溶质分子荷电基团越多，极性越强，形成的非共价流变仪(美国热电集团)，恒温玻璃水浴键(氢键、静电等)越多，则分子问的聚集结构则(国产)。越强，其耐温性能就可以提高。2．2沉降速率测