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(fù)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(dá)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(jī)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(xué)劑的分子結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)理和方法，達(dá)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(dāng)剪切擾動消除后，聚集體又重新恢復(fù)。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(fù)合聚合物。coelasticSurfactant，簡稱VES)體系中所用的表面借

4、助于這些化學(xué)劑，可以制備VES體系溶液。在活性劑具有親水基團(tuán)和長鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)。當(dāng)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(xué)尺寸，更多取決于超分子聚集體的形態(tài)、尺成以長鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)為內(nèi)核、親水基團(tuán)向外伸人溶寸與聚集強(qiáng)度。劑的球形膠束；當(dāng)表面活性劑的濃度繼續(xù)增加且當(dāng)清潔壓裂液的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)足夠強(qiáng)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(jìn)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(tuán)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(xué)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?；I(yè)，現(xiàn)從事采油用化學(xué)劑質(zhì)檢工作。精細(xì)石化工進(jìn)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(qiáng)度在低溫區(qū)基本保持不變，當(dāng)溫度升至55℃阻的。后，膠體強(qiáng)度呈明顯下降趨勢，至70℃后，膠體強(qiáng)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(xué)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(fù)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(tuán)越多，極性越強(qiáng)，形成的非共價流變儀(美國熱電集團(tuán))，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(qiáng)，其耐溫性能就可以提高。2．2沉降速率測