5.耐高温FRK_VES清洁压裂液性能评价_丁昊明
压裂液性能评价
压裂液性能评价压裂液性能评价压裂过程中，要求压裂液具有高的携带支撑剂的能力、低的摩阻力及在不同的几何空间、不同的流动状态下优良的承受破坏的能力。
能否达到完善这些性能，首要的工作在于对压裂液流变性能进行正常评价。
压裂液性能的测试和评价是为配制和选用压裂液提供依据，为压裂设计提供参考。
（1）流变性能测定1）基液粘度：压裂液基液是指准备增稠或交联的液体。
基液粘度代表稠化剂的增稠能力与溶解速度。
压裂基液粘度用范35旋转粘度计或用类似仪器测定。
对于不同井深的地层进行压裂，对基液粘度有不同要求。
对于低温浅井（小于2000m）基液粘度在40～60mPa·s；对于中温井（井深2000～3000m），基液粘度在60～80mPa·s；对于高温深井（3000～5000m），基液粘度在80～100mPa·s。
2）压裂液的剪切稳定性：评价压裂液的剪切稳定性实际上是测定压裂液的粘—时关系。
在一定（地层）温度下，用RV3或RV2旋转粘度计测定剪切速率为170s-1时压裂液的粘度随时间的变化。
压裂液的粘度降到50mPa·s时所对应的时间应大于施工时间。
3）稠度系数K'和流动行为指数n'：用粘度计测定压裂液室温至油层温度下的流动曲线，如图18-8，用此图可以计算得出压裂液在不同温度下的K'和n'值，即n'=lgD1-lgD lg -lg 212ττ(18-15)式中n'—流动行为指数；τ—剪切应力，mPa ；D —剪切速率，s -1。
K'值越大，说明压裂液的增稠能力越强；n'值越大，说明压裂液的抗剪切能力越好。
但是K'值大，n'值就小。
n'值在0.2～0.7之间。
K'，n'值亦可以用旋转粘度计测定不同剪切速率下的应力值，再经计算得出。
（2）压裂液的滤失性测定压裂液向油层内的渗滤性决定了压裂液的压裂效率。
新型清洁压裂液(VES-SL)的研制及应用
新型清洁压裂液(VES-SL)的研制及应用
杨彪;杨超;吴伟
【期刊名称】《胜利油田职工大学学报》
【年(卷),期】2007(021)003
【摘要】通过大量试验研制开发了一种新型的清洁压裂液(VES-SL),该清洁压裂液具有良好的抗温增稠性能.最高抗温能力为120℃.室内试验表明,该压裂液在柴油、地层水的作用下,破胶化水彻底,对油层渗透率伤害低.导流能力保持在92%以上.目前已成功地累计现场实施水力压裂6口井,压裂防砂25口井,增产增注效果明显.该压裂液还具有摩阻低、返排彻底、可长期放置的特点.具有良好的推广应用前景.【总页数】2页(P52-53)
【作者】杨彪;杨超;吴伟
【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,山东,东营,257061;胜利油田滨南采油厂监测大队,山东,滨州,257063;中国石油大学(华东)化学工程学院,山东,东营,257061
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.1+2
【相关文献】
1.新型酸性清洁压裂液的研制 [J], 王磊;沈一丁;薛小佳;赖小娟;丁里;李仲谨
2.新型VES-SL清洁压裂液研究与应用 [J], 冯绍云;于永;张潦源;张志强;崔宪民
3.新型吉米奇(Gemini)季铵盐(NGA)的研制及其在VES清洁压裂液中的应用 [J],
牛华;娄平均;丁徽;朱红军
4.一种新型清洁压裂液低温破胶剂的研制与评价 [J], 赵众从;刘通义;林波;向静
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耐高温VES-GY3清洁压裂液的室内研究
耐高温VES-GY3清洁压裂液的室内研究刘炜【摘要】室内以N,N-二甲基乙醇胺和溴代十六烷为原料合成了一种黏弹性表面活性剂,通过正交实验得到适宜的合成条件为:n(溴代烷):n(叔胺)=1∶1.1,反应温度为95℃,反应时间为8h,溶剂加量为40％.得到的产品的产率高达93.21％.通过优选助剂,优化清洁压裂液VES-GY3体系配方为:2％黏弹性表面活性剂+1％水杨酸钠,其黏度值高达450 mPa·s.红外光谱分析结果表明合成反应生成了目标产物.性能考察实验结果表明,当温度稳定在144 ℃时,黏度稳定在25 mPa·s,表明压裂液具有良好的耐高温性能.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2019(020)001【总页数】4页(P14-17)【关键词】清洁压裂液;合成;表征;溴代十六烷【作者】刘炜【作者单位】中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院,武汉430005【正文语种】中文20世纪90年代末，斯伦贝谢公司研发了黏弹性表面活性剂压裂液体系，并在油气田现场施工中应用成功，开辟了清洁压裂液体系的先河[1-3]。
黏弹性表面活性剂在溶液中形成具有一定黏度的彼此缠绕的蠕虫状胶束，随着表面活性剂浓度的增大，胶束自动相互缠绕而形成具有三维空间的网状结构，从而形成一种具有高黏弹性的抗剪切型的清洁压裂液。
这种清洁压裂液体系不仅减少了添加剂的种类，压裂液流变性能稳定，携砂能力强，且配制工艺流程简便，对储层的伤害小。
笔者以N,N-二甲基乙醇胺和溴代十六烷为原料合成了一种黏弹性表面活性剂，通过正交实验优化合成反应条件，并对合成产物进行了红外光谱分析。
将合成产物与水杨酸钠复配后得到VES-GY3清洁压裂液体系，并对其耐剪切性能、黏弹性及流变性能进行了评价。
1 实验部分1.1 试剂与仪器N,N-二甲基乙醇胺、溴代十六烷、水杨酸钠、正丁醇、丙酮，均为分析纯。
真空干燥箱，旋转蒸发器，三口烧瓶，RS 6000旋转流变仪，傅里叶红外光谱仪，电子天平(0.1 mg)。
1-压裂液性能评价方法
目录
1.概述 2.压裂液的主要用途 3.压裂液的类型 4.压裂液性能指标 5.压裂液关键性能评价
3.压裂液类型
(1)水基压裂液：水溶胀性聚合物经交链剂交链后形成的冻胶。 成胶剂：植物胶、纤维素衍生物、合成聚合物。 交联剂：硼酸盐，钛、锆等。 破胶剂：过硫酸胺、高锰酸钾和酶等。 其它添加剂:助排剂、粘土稳定剂等 (2)油基压裂液：对水敏性地层，多用稠化油，基液为原油、
D
2)幂律型流体压裂液 假塑型流体的本构方程： KD n
当n=1时，
KD n1 D
视粘度：
a KD n1
n小于1，所以剪切速率愈大，视粘度愈小。
假塑性液体具有两个流变参数，对幂律方程两边取对数
得到：
lg lg K nD
3)其它流动类型的压裂液
①宾汉型流体
流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状 态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系,宾汉流 体的流动方程是： y D
压裂液类型 线型
交联型
线型 交联型
水外相多重乳化液
酸基泡沫 水基泡沫 醇基泡沫 线型体系 交联体系
主要组分①
通常应用对象
胶 化 水 ， HPG ， HEC CMHPG，CMHEC等
交 联 剂 +HPG ， HEC 或 CMHEC等
油，胶化油
短裂缝，低温 长裂缝，高温 水敏性地层，短裂缝
交联剂+油
水敏性地层，长裂缝
③顶替液 ：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预 防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携 砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。
(2)压裂液的性能要求 前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并
使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。 ①滤失少 ②悬砂能力强 ③摩阻低 ④稳定性 ⑤配伍性 ⑥低残渣 ⑦易返排 ⑧货源广、便于配制、价钱便宜
清洁压裂液的制备和性能评价
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图1 CTAB溶液的表面张力和表观黏度 与质 量分数的 关系曲 线
表面活性剂分子是由难溶于水的疏水基和易
溶于水的亲水基组成，当其浓度在临界胶束浓度 ( c mc) 以下时，它以单分子状态分散在水中或吸 附在界面上。随着表面活性剂在溶液中的浓度增 大，胶束的体积形状也发生变化；在稍高于cmc 范围内，形成球形对称胶束；在十倍以上的cmc 或更浓溶液中，胶束呈柱状结构；随着溶液浓度继 续增加，柱状胶束聚集成束形成六方柱形。
本实验考察的主要因素有CTAB、无机盐和 水杨酸钠的质量分数，其中KCl 和水杨酸钠的质 量分数这两个因素可以由前面的实验确定。由于 KCl 不仅可以给黏弹性表面活性剂一个有反离子 的环境，在一定程度上促使线型柔性胶束的形成， 它还是一种优良的黏土防膨剂，但其在加量很大 时，黏弹性表面活性剂体系的黏度增加依然有限。 这是因为，胶束体系的形成是表面活性剂和反离 子分子间相互作用的结果，而且其相互作用不能 简单地归于静电作用。
1实验结果与讨论 1．1主要试剂和仪器
十六烷基三甲基溴化铵( CTAB，黏弹性表面 活性剂) ，水杨酸钠( 胶束促进剂) ，氯化钾( 胶束 促进剂) 等。
BZY一1全自动表面张力仪，NDJ 一7 9旋转黏 度计，ZNN—D6旋转黏度计，水浴锅等。 1．2清洁压裂液的成胶机理研究及配方优选 1． 2．1 VES在纯水中的胶束形成及性状
新型清洁压裂液性能评价
新型清洁压裂液性能评价X王新伟,林日亿,杨德伟(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛 266555) 摘 要:随着高深井作业对压裂液耐温耐剪切及流变性要求的提高和胍胶成本的升高,急需廉价且性能好的无机高分子稠化剂替代原有胍胶。
本文通过对高分子稠化剂XH 系列清洁压裂液的流变性、粘弹性、滤失性、静态伤害、残渣含量等多方面室内测试评价,结果表明该新型压裂液不但具有优良的耐温耐剪切性、低残渣含量、良好的破胶性能,还具有优良的携砂和助排能力,满足深井高温压裂作业要求。
关键词:流变性;粘弹性;残渣;静态滤失 中图分类号:T E357.1+2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)07—0048—02 深井压裂作业成功的关键是压裂液的高温流变性。
普通压裂液在深井作业中滤失量大、携砂性能差,压裂效果差。
高温胍胶压裂液价格极高,需要新型廉价压裂液的出现,XH 系列无机高分子清洁压裂液能否满足深井作业,需要科学的室内评价。
1 交联比的选择通过90℃恒温水浴4h 的养护实验对比,见表1。
得到XH 系列清洁压裂液的最佳交联比配方为高分子稠化剂(0.6%～0.7%)+交联剂(0.7%～1.1%)。
表1 0.6%稠化剂在不同交联比下的耐温效果配方交联比观察时间,h1234配方交联比观察时间,h12340.6%XH -15100:0.5变稀稀胶稀胶稀胶100:0.6变稀稀胶稀胶稀胶100:0.7变稀稀胶稀胶稀胶100:0.8变稀变稀变稀不可挑100:0.9可挑挂可挑变稀稀胶100:1可挑挂可挑挂可挑可挑100:1.1可挑挂可挑挂可挑挂可挑变稀0.6%XH -25100:0.5变稀不可挑挂不可挑挂不可挑挂100:0.6可挑挂变稀不可挑挂不可挑挂100:0.7可挑挂变稀不可挑挂不可挑挂100:0.8可挑变稀变稀不可挑100:0.9可挑挂可挑挂可挑可挑100:1可挑挂可挑挂可挑变稀(可挑)100:1.1可挑挂可挑挂可挑挂可挑挂2 测试性能参数2.1 液密度用自来水配备6‰的稠化剂基液500ml ,使用精度0.001g 的电子天平称100ml 的密度瓶的质量,再称盛满100ml 基液的质量。
清洁压裂液的特点及在二连油田的应用
清洁压裂液的特点及在二连油田的应用VES清洁压裂液的特点及在二连油田的应用穆海林（中国石油渤海钻探井下作业公司工程地质研究所）摘要：介绍了VES清洁压裂液携砂和返排的原理及自身特点，同其他压裂液相比所具有的优点。
结合清洁压裂液在二连地区的具体应用情况并和二连地区其它邻井胍胶液压裂进行对比，对适应清洁液压裂的储层条件、压后效果做了分析，并针对清洁压裂液的现场施工主要施工参数的设定进行实例分析并提出了具体建议。
关键词 VES清洁压裂液原理特点二连油田前言二连油田大多数区块属于低压、低渗井区，为提高低孔、低渗油气层产量，需要进行压裂改造，近年来，清洁压裂液作为一项新技术，正得到广泛的推广和应用。
2007-2009年，VES清洁压裂液在二连油田共施工19井次，其中预探井4井次，开发新井6井次，洪舒尔特合作区块6井次，水平井3井次。
本文通过介绍清洁压裂液的理论基础，分析清洁压裂液与常规压裂液的不同特点，结合二连油田VES清洁压裂液的现场施工情况，对VES清洁液的适用情况和压裂设计施工参数的设定提出一些具体的建议。
一、VES清洁压裂液携砂和返排的原理VES清洁压裂液主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐表面活性剂组成，这种表面活性剂是一种具有粘弹性的小分子,它的分子尺寸比胍胶分子小5000倍的数量级,它包括亲水基和长链疏水基,分子链上有正电荷端和负电荷端。
在盐的存在下,它们形成伸展的胶束聚集体，当这种表面活性剂在溶液中的浓度高于临界胶束浓度时,这些胶束互相缠绕并形成空间网状结构,流体呈现出粘弹性,能有效地携带支撑剂。
这种体系,不像胍胶压裂液,它不需要交联剂，胶束结构中存在相互间排斥力,正是这种力使胶束保持球形,从而导致流体具有很低的粘度。
但采用无机或有机阳离子能提高表面活性剂流体的粘度，当与油气接触或被地层水冲洗,VES 压裂液通过将蠕虫状的胶束破坏成小球形胶束而降低粘度，这些球形胶束彼此不能缠结,因而导致流体具有水一样的粘度,不需要破胶剂流体就很容易被返排至地面。
中高温清洁压裂液研究及应用进展_黄嵘
··················综述收稿日期：2012-03-03中高温清洁压裂液研究及应用进展黄嵘唐善法方飞飞刘明书（长江大学石油工程学院，湖北荆州434023）摘要介绍了清洁压裂液的特点，叙述了目前国内外清洁压裂液适用温度在80℃以上中高温清洁压裂液的研究进展和在油井中的应用、煤层气井现场应用情况。
最后对目前开展中高温清洁压裂液的研究提出了一些建议。
认为今后应研制出适合天然气破胶的破胶剂或者破胶促进剂，开发出适用于不同地层条件的完整的清洁压裂液体系，应降低VES 合成成本、降低用量，加强复合压裂液的研究，进一步拓宽清洁压裂液技术的应用范围。
关键词中高温清洁压裂液；进展；应用；煤层气中图分类号TE357.1+2文献标识码A DOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2012.03.010压裂液又称粘弹性表面活性剂（Visco-Elasitic Surfactant ，VES ）压裂液。
自1997年斯伦贝谢公司成功地将粘弹性表面活性剂应用于压裂液以来，压裂液的研制和开发取得了突破性的进展，并在全世界掀起了清洁压裂液研究与应用的热潮。
VES 相对分子尺寸比胍胶分子小5000倍的数量级，分子中含有亲水基和长链疏水基，分子链上有正电荷端和负电荷端[1]。
在纯水介质中，表面活性剂分子中的疏水基被周围的亲水基包裹形成球形胶束；在盐介质中，表面活性剂分子的电荷被屏蔽，球状胶束变成蠕虫状或棒状胶束，并经范德华力和分子间化学键相互缠结，形成高粘弹性的网状胶束结构，实现对支撑剂的携带和造缝；当遇地层中的原油和水时，疏水基和亲水基使油和水增溶，继而崩解成低粘度的球形胶束，实现清洁压裂液的自动破胶[2-4]。
除了能自动破胶外，与传统聚合物压裂液相比，清洁压裂液还具有以下优势：1)清洁压裂液现场配置十分简单，主要是用VES 在盐水中调配，不需要交联剂和破胶剂，而聚合物配置需要一定溶解时间，需要巨型储备罐和大量外加剂[5]；2)清洁压裂液流动摩阻小，只有清水的25%～40%和胍胶压裂液摩阻的1/3，可有效控制缝高[6-8]；3)清洁压裂液破胶后没有常用的胍胶压裂液高达60%～65%的残留物，对地层基本无二次伤害[7,9]；4)清洁压裂液在渗透率小于5×10-3μm 2的低渗储层中滤失量小，不形成滤饼，能使支撑裂缝导流能力保持在90%上[10]。
清洁压裂液的配方优选及性能评价
剂，重点研 究了该压裂液体 系的粘度与质量分数 、盐含量、Ｐ ｈ值和温度的关 系，以及压 裂液的破胶性能等。 关键词 ：清洁压裂液
压裂 技术 在油 田生产 开发 过程 中 ，对近 井解堵 、储 层改 造 、地 层
对体 系 的粘度 影 响不大 ，在 ｐ Ｈ为 ７ ～８ 时 表观 粘度 最 大 ，随着 ｐ Ｈ的
石油化
崮 化 上 员 笏
Ｃｈ ｉ ｎａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｄ ｅ
瓣 ２ ０ １ 第９ 年９ 期
清 洁压 裂 液 的配方优 选及 性 能评 价
朱宏亮
（ 辽 河 油 田公 司 曙 光 工 程 技 术 处 ，辽 宁 盘 锦 １ ２ ４１ ０ ９ ）
摘
要 ：清洁压 裂液是一种无聚合物压裂液 ，是在合成长链 脂肪 酸衍 生的粘弹性表 面活性剂的基础上 ，添加 了助表 面活性 剂和粘土防膨剂等助 粘弹性表 面活性剂 胶束
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一种耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液性能评价
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一种清洁压裂液性能评价研究
第50卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.50，No. 12 2021年12月 Liaoning Chemical Industry December，2021收稿日期： 2021-05-07 一种清洁压裂液性能评价研究王春凯，万晓飞（陕西延长石油（集团）油气勘探公司质量监督中心，陕西 延安 716000）摘 要： 在调研前人研究成果的基础上，从成胶原理和破胶原理两个方面详细分析了清洁压裂液的作用机理，在此前提下，对优选出的清洁压裂液进行性能评价，通过室内实验的方法对该清洁压裂液的流变性能、热稳定性能、携砂性能、破胶性能及残渣性能进行综合评价，指出该清洁压裂液具有较强的抗温性能、较好的携砂能力、优异的破胶性能及无残渣的特性，能广泛使用于多种油气藏的压裂施工，具有较好的应用前景。
关 键 词：清洁压裂液；性能评价；破胶性能；携砂性能中图分类号：TE357.12 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）12-1878-03随着经济的飞速发展，我国对能源的需求量越来越大，目前，我国主力油田都具有低渗、超低渗的特点，导致开发的难度大大增加。
压裂技术的研发与应用正是解决当前开发难题的关键，而压裂液又是压裂技术的关键，常规的压裂液存在污染性强、残渣含量高、对地层伤害大等缺点，已不能适用于该类油气藏。
清洁压裂液的问世不仅解决了这些问题，也使得压裂液的研究得到新的进展[1-3]。
清洁压裂液即表面活性剂压裂液，依据溶液类型的不同可以分为离子型、非离子型和复合型清洁压裂液体系。
由于清洁压裂液的种类较多，只有对其性能进行研究，才能判断该压裂液是否能够被广泛应用，本文主要通过实验的方法对研制出的清洁压裂液进行性能评价。
1 清洁压裂液的作用机理清洁压裂液属水基压裂液，指将表面活性剂加入盐水中后形成的黏性凝胶液，其本身的结构特征及成胶后的结构特征对压裂效果具有较大的影响。
1.1 清洁压裂液的成胶原理清洁压裂液是一种具有特殊性质的黏弹性表面活性剂，当与水混合后双亲分子发生溶解，亲油基由于受到水分子的排斥向背离于水介质方向倾斜，亲水基在亲水的作用下向水介质方向倾斜，故形成亲水基向外、亲油基向里的胶束结构。
一种耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液性能评价
一种耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液性能评价乐雷;秦文龙;杨江【摘要】针对清洁压裂液的耐温性较差、滤失量过大等问题,研制了一种新型的耐高温低伤害纳米复合清洁压裂液.实验结果发现,一定浓度的MWNT,能够与蠕虫状胶束形成更为紧密的拟交联三维网状结构且能明显增黏;采用流变性实验优化MWNT质量分数为0.3%,得出纳米复合清洁压裂液配方为3%(w)BET-12两性表面活性剂+0.3%(w)MWNT.性能评价结果表明,在170 s-1、150℃下,该压裂液黏度仍能保持在20 m Pa·s以上;70℃时滤失量相比传统清洁压裂液大大降低;剪切恢复性能良好,体系悬砂性能好,遇地层水或原油中烃类物质能自动破胶,高效且彻底,符合施工要求;对储层伤害较小,裂缝导流能力伤害率仅有8.9%.研究表明,该纳米复合清洁压裂液适合在中高温油气田推广应用.【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2016(045)006【总页数】5页(P65-69)【关键词】MWNT;两性表面活性剂;清洁压裂液;高温;控滤失【作者】乐雷;秦文龙;杨江【作者单位】西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室;西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室;西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+2传统的胍胶压裂液因其破胶不彻底，存在残渣含量高、对储层地层伤害较大问题，限制了胍胶及系列产品的应用效果[1-3]。
目前，清洁压裂液以其优良的性质——无残渣、摩阻低、破胶彻底、易返排，引起了国内外学者的极大关注[4-7]。
但是，常用的阳离子表面活性剂压裂液易吸附于岩石表面堵塞地层、改变地层润湿性，导致地层渗透率大大降低；且阳离子表面活性剂流体的耐温性较差，大多不超过120 ℃，不能满足我国大量深井及高温井压裂的需要[8]。
相比阳离子表面活性剂流体，两性表面活性剂流体具有更好的耐温耐盐性能[9-10]。
中高温清洁压裂液体系PA-VES120的研发
中高温清洁压裂液体系PA-VES120的研发张福铭;李学军;陈小华;陈晃;李厚铭【摘要】为提高清洁压裂液的耐温性能,通过实验合成了阳离子双子表面活性剂PA-S18,并利用红外光谱和核磁共振技术对其分子结构进行了表征.以PA-S18为主剂,配制了中高温清洁压裂液体系PA-VES120,并对其耐温抗剪切性能、破胶性能及对地层伤害程度进行了实验评价,结果表明:该体系在120℃、170s-1下剪切60 min,粘度保持在40 mPa·s以上,可满足悬砂性能要求;该体系破胶简单,利用2％的原油、柴油、混苯作为破胶剂,2h内均能完全破胶;该体系对岩心基质渗透率损害率和动态滤失渗透率损害率均在10％左右,对地层伤害较小.PA-VES120清洁压裂液体系的成功研发,对于提高海上低渗油气藏中高温地层压裂增产效果具有重要意义.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2014(026)005【总页数】6页(P86-91)【关键词】阳离子双子表面活性剂PA-S18;中高温清洁压裂液体系PA-VES120;耐温抗剪切性能;破胶性能;地层伤害程度【作者】张福铭;李学军;陈小华;陈晃;李厚铭【作者单位】中海油田服务股份有限公司;中海油田服务股份有限公司;中海油田服务股份有限公司;中海油田服务股份有限公司;中海油田服务股份有限公司【正文语种】中文据不完全统计,目前中国近海已发现的低孔低渗油气藏天然气地质储量已超过5 000×108m3、原油地质储量已超过5×108m3,而且在今后的中深层勘探过程中还会发现更多类似的油气层[1]。
如东海砂岩凝析气田储层上部中高渗常规油气藏已经开发,勘探评价表明下部低渗气藏储量规模较大[2-3],边底水发育,储层流体压力属于正常范围,储层温度范围110～140℃,岩石水敏特征强,通过压裂措施可以大幅提高低渗储层产量[4]。
然而,目前国内外最常用的压裂液体系主要是以天然植物胶、纤维素和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液[5],其缺陷是压裂液破胶不完全,而且破胶后的残渣会堵塞岩石孔隙和裂缝,降低裂缝支撑带导流能力和油气层渗透率,导致压裂增产效果不能达到最佳。
一种经济型清洁压裂液室内研究及性能评价
一种经济型清洁压裂液室内研究及性能评价刘炜;张斌;肖佳林;明华;凡帆【摘要】清洁压裂液又称为粘弹性表面活性剂(VES)压裂液,其性能优于聚合物压裂液,具有低伤害、配制简单的特点,压后油气增产效果优于胍胶压裂液,特别适合低渗透储层压裂改造.通过室内试验确定的一种VES压裂液,具有耐温抗剪切性能好,破胶液粘度和界面张力低,清洁无残渣,悬砂性能好,对基质岩心伤害率小等特点,各项指标均符合SY/T6376-2008对表面活性荆类压裂液的要求,且成本远远低于胍胶压裂液.【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2013(026)001【总页数】4页(P25-28)【关键词】清洁压裂液;粘弹性表面活性剂;研究;评价【作者】刘炜;张斌;肖佳林;明华;凡帆【作者单位】中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院,湖北武汉430035;中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院,湖北武汉430035;中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院,湖北武汉430035;中国石油勘探开发研究院廊坊分院压裂酸化技术服务中心,河北廊坊065007;中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+2清洁压裂液又称粘弹性表面活性剂压裂液（viscoelastic surfactant fracturing fluid），简称 VES，是以一种表面活性剂为增稠剂的压裂液体系，其不含任何聚合物，不含任何不溶于水和烃类的固体。
因此，VES中无残渣、无引起伤害的固体微粒，不引起地层二次污染伤害，压裂形成的裂缝面比使用胍胶压裂液更干净，压裂液对裂缝面的伤害也明显减少，返排时间短，在烃相中，表面活性剂可以分解，在产出水中残留很少，有利于返排，恢复导流能力可达97%。
国外，埃尼－阿吉普石油公司在亚得里亚海的Giovanna油田采用VES压裂液进行压裂作业的油井不仅大大减少了地层伤害，并获得了理想的产量。
耐温耐剪切低伤害压裂液性能评价及应用
耐温耐剪切低伤害压裂液性能评价及应用李东;杨宇;郭程飞;陆松嵩;陈健【摘要】新场须家河组储层属于高温、高压、低渗致密储层，井筒结构复杂，现场开展加砂压裂施工难度大、效果差，因而需使用耐温、耐剪切的高效压裂液，同时该压裂液对储层伤害程度小。
在新场气田的气藏条件下，对原有压裂液体系进行改进，并研制出适合新场须二储层120～140℃的耐高温、耐剪切、低伤害压裂液体系。
通过对SL-1C低伤害压裂液流变性、破胶性能、防膨性能、滤失性能、岩心伤害率、降水锁实验研究及新场气田的现场应用，表明该新型压裂液不仅具有良好防膨性能、携砂能力、长时间剪切性能稳定、高黏低滤失等特点，而且还能解除水锁伤害，压后实现快速返排，对岩心伤害率低，返排效率高。
【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P38-40,57)【关键词】压裂液;耐高温;耐剪切;低伤害【作者】李东;杨宇;郭程飞;陆松嵩;陈健【作者单位】成都理工大学能源学院，四川成都610051;成都理工大学能源学院，四川成都 610051;成都理工大学能源学院，四川成都 610051;成都理工大学能源学院，四川成都 610051;中国石化河南石油工程有限公司，河南南阳 473132【正文语种】中文新场须二气藏埋深4 500～5 300 m，储层为高温（120～140℃）、异常高压、孔隙—裂缝型致密砂岩气藏，储层具有中等水敏和强的水锁特征，压裂改造对压裂液性能要求较高［1］。
针对这种高温、高压、地质条件复杂的储层，普通压裂液无法满足性能要求［2］；笔者使用的SL-1C压裂液具有耐温、耐剪切、低伤害的特点，可以满足施工需求，是应用于高温、高剪切环境的理想压裂液。
1.1 实验仪器M5500高温高压流变仪、TX500C全量程界面张力仪、高温高压滤失仪（岩心）、高温高压岩心流动实验仪、烧杯、量筒等。
1.2 实验药品及材料SL-3A原配方：0.55%瓜胶＋0.3%LDS-1杀菌剂＋0.5%LD-4黏土稳定剂＋1.5%LD-21温度稳定剂＋0.5%BM-B8增效剂＋0.12%NaOH＋0.5%LD-12助排剂＋0.35%LD-51B交联剂＋0.04%LD-PJ破胶剂。
双子型VES清洁泡沫压裂液稳泡性能
双子型VES清洁泡沫压裂液稳泡性能吕其超;李兆敏;李宾飞;李松岩;卢拥军;邱晓慧;张昀【摘要】针对双子型黏弹性表面活性剂(VES)泡沫压裂液不同于常规泡沫压裂液的稳泡机理,采用微观气体扩散测定、低温冷冻电镜透射、界面流变测试、微观可视化等研究手段,对排液速度、液膜强度、气体扩散速度等进行测试分析.研究结果表明:VES泡沫压裂液的液相中形成互相缠绕的蠕虫状胶束,减缓液膜排液速度,促使泡沫析液半衰期相对单一表面活性剂泡沫延长2～3个数量级;VES泡沫气液界面上吸附达到饱和状态的表面活性剂分子以及体相中互相缠绕的蠕虫状胶束抑制了气体扩散作用;VES泡沫液膜具有较高的界面扩张黏弹模量,这有助于增强气泡抵抗变形及自我修复的能力,进而提高泡沫适应压力波动的能力.这些特性使双子型VES清洁泡沫压裂液具有比常规泡沫压裂液更良好稳泡性能.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】7页(P3101-3107)【关键词】双子型VES;泡沫;压裂液;稳泡性【作者】吕其超;李兆敏;李宾飞;李松岩;卢拥军;邱晓慧;张昀【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛,266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛,266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛,266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛,266580;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛,266580【正文语种】中文【中图分类】TE357中国非常规油气资源非常丰富，总储量达1.9× 1014 m3，是常规油气储量的2倍[1−3]。
压裂改造是非常规油气资源开发的重要措施，而压裂工艺成功实施的关键在于压裂液体系。
目前国内常用水基压裂液所采用的稠化剂多以植物胶、合成聚合物、纤维素为主，这些体系在地层中难以完全破胶，伤害性较强[4−6]。
高温油藏用海水基压裂液研究进展
高温油藏用海水基压裂液研究进展王所良;李勇;吴增智【摘要】随着我国海上油气田开发的进行,压裂作业向海洋进军是开发技术发展的趋势之一,研究适用于海上高温油藏的海水基压裂液是节约施工成本、缩短施工周期和提高工作效率的关键.国外在胍胶为稠化剂的压裂液和黏弹性表面活性剂清洁压裂液研究的最多,但由于其耐温性不高,限制了其在高温油藏中的应用;国内则在合成聚合物类高温海水基压裂液方面取得突破.分析认为,以速溶聚合物为稠化剂的耐高温中性-弱酸性海水基压裂液是研究的重要方向.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2016(035)010【总页数】5页(P5-9)【关键词】海水;海水压裂液;胍胶;聚合物;清洁压裂液【作者】王所良;李勇;吴增智【作者单位】低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】TE357.12水力压裂技术早已应用多年，在过去的压裂历史过程中，一系列的压裂液体系被开发出来以满足高排量、高剪切速率、高温高压油藏的压裂需要。
目前常用的压裂液主要有两大类，即水基压裂液和油基压裂液。
其中水基压裂液主要由稠化水压裂液、水基冻胶压裂液、黏弹性表面活性剂压裂液、水包油压裂液、水基冻胶包油压裂液、水基泡沫压裂液和水基冻胶泡沫压裂液。
在这其中，水基冻胶压裂液应用最为广泛，黏弹性表面活性剂压裂液由于具有无残渣、低伤害、剪切稳定性好等特点，近几年来成为研究的热点［1］。
我国的海上油气田的增产措施主要是酸化，压裂施工作业相对较少，但就发展的趋势来看，西方发达国家不但在陆上实施压裂增产作业，美国在地层结构松软的墨西哥海洋油气田也实施了压裂填充作业，加拿大也在海上实施了许多压裂作业。
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第28卷第3期2011年9月25日油田化学Oilfield ChemistryVol.28No.325Sept ，2011文章编号：1000-4092（2011）03-318-05*收稿日期：2010-11-20；修改日期：2011-01-23。
基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（项目编号2011ZX05037）。
作者简介：丁昊明（1985－），男，中国石油大学（华东）油气田开发专业在读硕士研究生（2009－），E-mail ：dinghaoming@126．com 。
戴彩丽（1971－），女，教授，从事油气田提高采收率方面研究，通讯地址：青岛市经济技术开发区中国石油大学（华东）工科楼B 座523，E-mail ：daicl306@163．com 。
耐高温FRK-VES 清洁压裂液性能评价*丁昊明1，戴彩丽1，由庆1，梁利2，王欣2（1．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266555；2．中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007）摘要：针对国内外清洁压裂液耐温性能较差的问题，开发出一种新型的两性离子表面活性剂压裂液体系。
该清洁压裂液体系优化配方为4.0%FRK-VES +0.30%稀盐酸+4.0%KCl 溶液+1.0%苯甲酸钠。
室内实验对FRK-VES 压裂液体系性能进行了评价：耐温耐剪切性良好，120ħ的表观黏度为83mPa ·s （1701/s ），30ħ连续剪切60min 的黏度为3167mPa ·s ；携砂性能良好，摩阻较小，在常温下与原油和地层水混合可迅速破胶，破胶液黏度小于5mPa ·s ，并且无残渣，破胶液界面张力为0.75mN /m ，表面张力为24.8mN /m ；该体系滤失系数为1.93ˑ10－4m /min 1/2，对渗透率为1μm 2和0.2μm 2储层的渗透率伤害率分别为19.56%、25.36%，适合不超过120ħ的高温低渗砂岩的储层改造。
该清洁压裂液在胜利油田、华北分公司现场施工，效果较好。
图3表5参11关键词：两性离子表面活性剂；压裂液；黏弹性；胶束；中高温中图分类号：TE357．1+2：TE39：O647．2：O648．17文献标识码：A由于常规压裂液压裂施工后对地层的伤害性较大且不易返排，Ani-Agip 与Schlumbeiger Company 的专家于1997年联合开发了黏弹性表面活性剂压裂液（viscoelastic surfactant fracturing fluid ），简称VES 。
此后，该压裂液体系得到了不断的丰富和发展［1］。
这种无聚合物的黏弹性液体体系靠一种特殊的小分子量的表面活性剂，溶解在一定量盐溶液介质中，形成蚯蚓状或棒状胶束，缠结成一种类似于聚合物交联后的网状结构而将水增稠从而有效携砂。
当亲油性烃类物质溶解在该胶束中，蠕虫状胶束分离成球状胶束，溶液黏度大幅降低。
清洁压裂液体系正是利用了表面活性剂分子结构的这一性质破胶，因此该体系内部无需破胶剂，且破胶后由于无聚合物残留而无残渣，因此对地层的伤害性较小。
目前国内研制的清洁压裂液多适于在地层温度80ħ下使用，且用量较大，施工成本较高［2］，而适用于110ħ以上高温的压裂液并不多见。
本文介绍的是一种适用于高温地层下的清洁压裂液体系。
该压裂液体系的主剂FRK-VES 为改性的甜菜碱型两性离子表面活性剂型分子。
为了提高压裂液的耐温性能，再添加由KCl 溶液、苯甲酸钠激活剂和pH 调节剂组成的助剂。
其中KCl 作为黏土稳定剂，可以有效防止地层黏土膨胀，并维持体系一定范围内的有效黏度［3］；激活剂对体系的成胶性能影响较大；pH调节剂为31%工业盐酸，可以改变溶液中表面活性剂亲水基团的极性，从而改变表面活性剂分子有序体的结构，使溶液黏度发生变化［4］。
不同加量的表面活性剂对体系的黏度有不同的影响，可以根据地层温度调配。
一般来说，加量越大，体系的黏弹性越好，成本也越高。
该压裂液体系的优化配方为4.0%FRK-VES +0.30%pH 调节剂+4.0%KCl 溶液+1%苯甲酸钠+清水（自来水）。
室内对其性能进行了评价。
1实验部分1．1材料和仪器两性离子表面活性剂（有效含量为35%的甜菜碱型两性表面活性剂），北京捷诺斯达科技有限公第28卷第3期丁昊明，戴彩丽，由庆：耐高温FRK-VES 清洁压裂液性能评价司生产；31%工业稀盐酸；氯化钾，工业品；苯甲酸钠，工业品；自来水；胜利油田孤岛地层水，矿化度5300mg /L ，氯化钙型，离子组成（mg /L ）为：Ca2+30.8、Mg 2+6.69、Na ++K +1634.7、Cl －2223、HCO 3－611．1，SO 42－20；人造石英砂环氧树脂胶结岩心，长100mm ，直径25mm ，渗透率分别为1、0.2μm 2；直径6mm 的钢珠。
相对分子质量分别为22万和18万的常规瓜尔胶压裂液1和2，任丘市燕兴化工有限公司生产。
孤岛地层油，60ħ黏度为100mPa ·s ；市售煤油，20ħ黏度为0.8mPa ·s 。
Brookfield NDJ-79黏度计，Physica MCR 301流变仪，奥地利安东帕公司；高速离心机，GGSD71型高温高压动态失水仪，青岛森欣机电设备有限公司；TX-C500界面张力仪，承德建德有限公司；FCES-100裂缝导流仪，美国。
1．2实验方法按中华人民共和国石油天然气行业标准SY /T 6376-2008《压裂液通用技术条件》和SY /T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》对FRK-VES 清洁压裂液体系进行性能评价。
耐温性能用黏度计测定该压裂液体系在1701/s 剪切60min 后，黏度随温度的变化。
抗剪切性能在30ħ，不同剪切速率下连续剪切60min ，用流变仪测定该压裂液体系的黏度值。
静态携砂性能选用两种常规瓜尔胶压裂液和该清洁压裂液体系进行对比实验，在500毫升装有一定量压裂液体系的量筒中，放入小钢珠。
测定钢珠的沉降时间。
破胶实验及残渣测定将孤岛原油与煤油按体积比1ʒ9混合，在30ħ下，将混合油按混合油与压裂液体积比1ʒ8加入到清洁压裂液体系中，混合均匀后静置，观察压裂液体系的破胶情况，并测定破胶液的表面张力和界面张力。
同时，将孤岛地层水与压裂液按不同体积比混合，观察其破胶情况。
待体系破胶后，装入初始质量为m 1的试管中，高速离心30min 后烘干，称量得到质量m 2［5］，m 2－m 1即为体系破胶后的残渣含量。
滤失性能按石油天然气行业标准SY /T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》，用高温高压动态失水仪测定静态失水量（30min ）和泥饼厚度。
温度70ħ，滤失压差3.5MPa ，滤失面积22.6cm 2。
岩心伤害性按行业标准SY /T 6376-2008，用模拟岩心流动实验进行评价。
裂缝导流能力按行业标准SY /T 6376-2008，用3040目天然刚玉砂作支撑剂，建立10kg /m 2的铺砂浓度，分别加入250mL 瓜尔胶压裂液和清洁压裂液，评价地层条件下的裂缝导流能力。
2结果与讨论2．1温度对压裂液黏度的影响FRK-VES 压裂液体系黏度随温度的变化如图1所示。
由图可见，压裂液体系黏度随着温度的升高，先增加后降低。
这是由于两性离子表面活性剂溶液的疏水缔合是一个吸热的过程，在低温下升高温度有利于分子间的缔合，但当温度较高时，温度的升高加快了棒状胶束的活性，促使胶束分离而导致网状结构稳定性降低，直至完全崩解［6］。
FRK-VES 压裂液体系不含高分子聚合物，其增稠性能由特殊的表面活性剂分子和助剂来实现。
由于表面活性剂分子在水中具有一定的自聚化倾向，以尽可能将其非极性部分与水隔离开来，形成的这种胶束结构通常为小球状或长棒状，当表面活性剂浓度达到其临界胶束浓度后，形成一种类似于高分子线团结构的蠕虫状胶束，这种胶束的网络结构具有一定的抗扭曲能力和黏弹特性，从而赋予体系较高的黏度。
在120ħ下，FRK-VES 压裂液体系黏度可达到83mPa ·s ，而一般水基压裂液黏度达到30mPa ·s 即可有效携砂。
图1FRK-VES 压裂液黏度随温度的变化曲线2．2剪切速率对压裂液黏度的影响由图2可见，随着剪切速率的增加，FRK-VES 压裂液体系黏度降低并逐渐稳定。
剪切速率为7001/s 时，压裂液的黏度为1700mPa ·s 。
这与压裂液胶束形成的网状结构有关。
疏水缔合是一个可逆的过程，这种物理缔合结构的恢复性较好。
在高剪切速率下被破坏的网状结构，在低剪切速率下可以重913油田化学2011年新缠结。
缠绕的表面活性剂结构被破坏到一定程度后达到了某种平衡状态，压裂液黏度降低至一定值后不再发生大幅度的变化［7］。
图2压裂液表观黏度与剪切速率的关系2．3压裂液的携砂性能压裂液的携砂性指的是压裂液对支撑剂的悬浮能力。
携砂能力越强，压裂液所能携带的支撑剂粒度和砂比越大，携入裂缝的支撑剂分布越均匀。
如果悬砂性太差，容易形成砂卡，砂堵，造成压裂施工失败［8］。
考虑到压裂液中悬置常规石英砂很难准确测定其沉降时间，因此选用了两种常规瓜尔胶压裂液和FRK-VES 清洁压裂液体系进行对比，结果见表1。
由表可见，FRK-VES 和瓜尔胶1的悬砂能力相近，而瓜尔胶2的悬砂能力最好。
瓜尔胶压裂液主要依靠高分子增黏携砂，而清洁压裂液的携砂原理与其不同，主要依靠特殊的空间网状结构携砂。
FRK-VES 的黏弹性结构可以稳定存在，并将水分子束缚在其中，使压裂液的黏弹性较好，可以达到良好的携砂能力。
而且表面活性剂溶液的黏度比同等性能的瓜尔胶压裂液低的多，使压裂施工时的摩阻损失降低，施工效率也有所改善。
表1不同体系的压裂液悬砂沉降时间压裂液液柱高/cm 落球时间/s 沉降速度/mm·s －1FRK-VES 15．719．588．02瓜尔胶116．819．138．78瓜尔胶217．07．9612．292．4破胶影响与残渣分析FRK-VES 清洁压裂液与原油、孤岛地层水混合后的破胶效果见表2、表3。
由表2可见，FRK-VES 清洁压裂液与原油混合后容易破胶，50min 后彻底破胶，破胶液黏度小于5mPa ·s 。
由表3可见，随着压裂液、地层水体积比的减小，破胶时间和破胶液黏度降低。
原油和地层水的破胶机理不同，原油破坏了压裂液的临界胶束浓度，使球状胶束分离，表面活性剂分子溶于原油中；而地层水会稀释球状胶束浓度，使体系的黏弹性丧失。
表2FRK-VES 压裂液与原油混合后的破胶效果（体积比8ʒ1）时间/min 010********黏度/mPa·s 1501032513．573表3FRK-VES 压裂液与地层水混合后的破胶效果压裂液、地层水体积比1ʒ21ʒ41ʒ8破胶时间/min 732620破胶液黏度/mPa·s 13．06．23．8测得原油破胶后的破胶液界面张力为0.75mN /m ，表面张力为24.8mN /m 。