国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望
清洁压裂液研究进展
清洁压裂液研究进展雷跃雨 王世彬 郭建春 刘莎莎(油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学)摘要 清洁压裂液是一种无聚合物的黏弹性液体。
其稠化剂为特定的表面活性剂,这些表面活性剂分子溶解在盐水中会形成棒状胶束,依靠胶束间相互缠绕形成的三维网状结构达到有效携砂;烃类物质能破坏表面活性剂的胶束结构,不需要外加破胶剂。
因此,清洁压裂液的交联、携砂和破胶等原理都不同于常规压裂液。
本文综述了清洁压裂液的增稠原理、流变性能、破胶性能,以及未来发展趋势。
关键词 清洁压裂液 胶束 黏弹性DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 007水力压裂作为油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施已经发展应用了60年。
在影响压裂成败的诸多因素中,压裂液的性能至关重要。
由于成本低、流变性能好等优点,水基冻胶压裂液作为主要的压裂液已经应用了很多年,但这类压裂液的稠化剂均是一些大分子的聚合物,如改性胍胶、羟丙基纤维素及聚丙烯酰胺等。
这些大分子聚合物,虽然成胶质量好,但因其溶解分散性差,水不溶物多,易形成鱼眼!等,使得聚合物的利用率大大降低。
此外,增稠剂与交联剂交联形成的超大分子中就有相当一部分未彻底破胶的物质和水不溶物,在压裂施工后残留在地层裂缝中,使地层渗透率下降,引起二次伤害,导致压裂改造效果降低[1]。
无聚合物、黏弹性表面活性剂(VES)压裂液技术的成功应用为我们引入了清洁压裂液。
清洁压裂液又称表面活性剂压裂液、无伤害压裂液,是以一种防膨能力很强的表面活性剂为增稠剂的胶体压裂液体系,其不含任何聚合物,不含有任何不溶于水和烃类的固体。
因此,清洁压裂液中无残渣,不存在引起伤害的固体微粒,对地层基本无二次污染伤害[2]。
而且,形成的裂缝面相对胍胶压裂液更干净,压裂液对裂缝面的伤害也明显减少;返排时间短,在碳氢化合物相中,表面活性剂可以自我分解成多个部分,在产出水中残留很少,利于(普通水)返排,恢复导流能力可达97%[3]。
国内清洁压裂液的研究与应用
国内清洁压裂液的研究与应用方飞飞;唐善法;田磊;梁策;刘明书;黄嵘【摘要】总结了压裂液的发展历程,分析归纳了目前国内外清洁压裂液体系的组成、作用机理.对国内清洁压裂液在油井、天然气和煤层气中的最新研究与应用进行了综述,并针对清洁压裂液的发展趋势提出了自己的看法.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2012(013)010【总页数】5页(P5-9)【关键词】清洁压裂液;表面活性剂;增黏机理;油气井;煤层气【作者】方飞飞;唐善法;田磊;梁策;刘明书;黄嵘【作者单位】长江大学石油工程学院,荆州434023;长江大学石油工程学院,荆州434023;长江大学石油工程学院,荆州434023;长江大学石油工程学院,荆州434023;长江大学石油工程学院,荆州434023;长江大学石油工程学院,荆州434023【正文语种】中文压裂作为油气藏增产增注的主要措施已得到迅速发展和广泛应用，压裂液是压裂技术的重要组成部分，是决定压裂成败的关键。
自从1947年首次用于裂缝增产以来，压裂液已经历了巨大的演变［1］。
早期的压裂作业是通过向汽油中添加形成足以压开和延伸裂缝的黏性流体，后来逐渐采用胍胶及其衍生物作为工作液;但随着井深的增加和温度的升高，对压裂液黏度的要求越来越高。
为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性能，开始采用硼、锆、钛等无机和有机金属离子作为交联剂［2］。
与此同时，针对一些特殊地层(如高温、低温、低渗透、水敏地层等)和特殊工艺需要(如快速配置、延迟交联、快速破胶、酸化压裂等)，发展了各种特殊的压裂液，例如泡沫压裂液、乳化压裂液和油基压裂液等［3］。
上述几种压裂液体系，已在国内外各油田得到广泛的应用，并取得良好的增产效果［4］。
但使用这些压裂液体系存在共同的缺陷，就是压裂液破胶不完全，产生的残渣残留在裂缝中，严重降低了储层渗透率，从而导致压裂效果变差甚至失效。
据资料介绍［5－6］，普通的压裂液在地层中的残留量高达注入量的60%～65%。
清洁压裂液的研究与应用
清洁压裂液特点
与支撑剂配伍性好
清洁压裂液PH值接近7，偏中性，对树脂涂敷砂涂层 没有伤害作用，而交联瓜胶液PH值一般大于10，而高PH 值的压裂液会溶解树脂包层。
环境友好
在自然环境下流体容易降解，在环境脆弱地区施工更 有优势。
清洁压裂液在现场的应用
1997-2004年间清洁压裂液在全球 应用超过6000井次，仅2002-2004年间 压裂近4000次。在低压、低渗油气藏改 造中清洁压裂液体系运用比较广泛。
5
4
3
2
1
0 清洁压裂液
3.68 万方/天
交联瓜胶液
Rock Spring油田采用清洁压裂液 的试验井产量增加一倍以上
清洁压裂液在现场的应用
实例3 美国德克萨斯南部某气井清洁压裂液施工参数
油气井 类型
气井
清洁压裂液 配方
2%表面活性剂 +3.6%有机盐
储层 中深 (m) 20002095
平均排量 (m3/min)
粘度(mPa.s)
粘度(mPa.s)
800 700 600 500 400 300 200 100
0 0
250
200
150
100
50
0 0
粘度（mPa) 剪切应力（Pa)
100
200
300
400
剪切速率(1/s)
粘度（mPa.s) 剪切应力（Pa)
500
1000
剪切速率(1/s)
30 25 20 15 10 5 0 500
目前试验成功的最高砂浓度 1904kg/m3(16ppg), 单 井 最 高 加 砂 量164吨。
清洁压裂液特点
不用破胶剂且破胶彻底
清洁聚合物压裂液研究与现场应用
清洁聚合物压裂液研究与现场应用杜 涛， 姚奕明， 蒋廷学， 陈 作， 张旭东（中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室，北京１００１０１）摘 要：清洁聚合物压裂液是目前国内外压裂液研究领域的热点之一。
以增稠剂（ＳＲＦＰ－１）、交联剂（ＳＲＦＣ－１）、黏土稳定剂（ＳＲＣＳ－１）和助排剂（ＳＲＣＵ－１）工业品作为研究对象，以现场配液用水配制清洁聚合物（ＳＲＦＰ）压裂液，评价了ＳＲＦＰ清洁聚合物压裂液的变剪切性能、破胶性能及压裂液滤液对岩心的伤害性能；测定了破胶液的表面张力。
结果表明：该压裂液在９０℃条件下具有良好的耐剪切性能；在６０～８０℃，破胶剂加入量为０．００５％～０．０４％条件下，２ｈ即可破胶，破胶液黏度小于５ｍＰａ·ｓ，破胶液表面张力小于２８ｍＮ／ｍ；压裂液滤液对岩心基质伤害率为１８．７％；最后将该压裂液成功应用于鄂尔多斯盆地某重点水平井的压裂作业。
关键词：清洁聚合物压裂液；变剪切性能；破胶性能；岩心基质伤害率；现场应用中图分类号：ＴＥ３５７．１２ 文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６３５８（２０１６）０６－０３３４－０４Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｌｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ ａｎｄ Ｆｉｅｌｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＤＵ Ｔａｏ， ＹＡＯ Ｙｉ－ｍｉｎｇ， ＪＩＡＮＧ Ｔｉｎｇ－ｘｕｅ， ＣＨＥＮ Ｚｕｏ， ＺＨＡＮＧ Ｘｕ－ｄｏｎｇ（Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｈａｌｅ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ ＥｎｒｉｃｈｍｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｌｅａｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄｓ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．ｇｅｌｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ（ＳＲＦＰ－１），ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｒ（ＳＲＦＣ－１），ｃｌａｙ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ（ＳＲＣＳ－１）ａｎｄ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ（ＳＲＣＵ－１）ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｔａｒ－ｇｅｔ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｃｌｅａｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ（ＳＲＦＰ）ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｗａｔｅｒ．Ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｈｅａｒ ｐｅｒ－ｆｏｒｍａｎｃｅ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｂｒｅａｋ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｏｎ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｃｏｒｅｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｇｅｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｓｈｏｗｅｄ ｂｅｔｔｅｒｓｈｅａｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ９０℃．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ６０～８０℃，０．００５％～０．０４％ｂｒｅａｋｅｒ ａｎｄ ２ｈ，ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ５ｍＰａ·ｓ，ａｎｄ ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ２８ｍＮ／ｍ．Ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｄａｍａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｒｅｍａｔｒｉｘ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ＳＲＦＰ ｗａｓ １８．７％．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆｏｎｅ ｋｅｙ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｉｎ Ｏｒｄｏｓ Ｂａｓｉｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ；ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｈｅａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｇｅｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐｅｒｍｅａ－ｂｉｌｉｔｙ ｄａｍａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｒｅ ｍａｔｒｉｘ；ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０１５－１０－１２；修回日期：２０１６－０３－１７基金项目：国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发—复杂地层储层改造关键技术”（合同编号：２０１１ＺＸ０５０３１－００４－００３）资助；中国石化石油工程技术服务有限公司重点项目“合成聚合物压裂液开发与应用”（合同编号：１００１００９９－１３－ＺＣ０６０７－００３７）资助；国家自然科学基金重大项目“页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂理论”（合同编号：５１４９０６５３）资助；中国石化科技攻关项目“ＬＰＧ无水压裂液研究”资助；中国石化科技部院控项目“抗盐压裂液研制”资助；国家重大科技专项“彭水地区高效钻井及压裂工程工艺优化技术”（合同编号：２０１６ＺＸ０５０６１－００２）资助。
压裂液技术现状与发展趋势
液粘度大幅度增加并具有了一定的弹性，粘弹性表面活性剂压裂液由
此得名。国外的商品名是 ClearFRAC(Schlumberger ) ，国内将其译 为清洁压裂液。
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
（5）清洁压裂液-粘弹性表面活性剂
▲加入表面活性剂，在水中形成棒状胶束结构
McBain小胶团（C≺CMC）
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
压裂液按化学性状分类
-水基--交联冻胶、线性胶 -油基--稠化柴油（原油）、油冻胶
-乳化--水包油、油包水（水基-线性、交联）
-泡沫--氮气、二氧化碳、双元2008-5-27 -醇基--甲醇
-表活剂—清洁压裂液
其它：气体、酸性、低分子、自生热压裂液等
May 23, 2013
一、压裂液综述
不同压裂液对支撑裂缝导流能力保持率对比
压裂液类型
生物聚合物 清洁压裂液 泡沫压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶
导流能力保持率（%）
95
2008-5-27
92～94 80～90 65～85 45～70 45～55 10～50
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
发展方向：低残渣、低伤害、低成本、配置简单、可操作性强
美国不同压裂液类型发展趋势对比
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 60 70 年代 80 90 100
2008-5-27 油基压裂液 水基压裂液 泡沫压裂液 清洁压裂液
压裂液的基本功能之一是将支撑剂由井筒经孔眼携带到裂缝前沿 指定位置，因此压裂液的悬浮和携带(压裂砂的)能力是其基本要 求，这就要求它必须具有必要的”有效粘度”。
清洁压裂液的研究与应用
随着粘弹性流体的出现，应用常规评价流体的方法来评价粘弹性流体就碰到 了困难。通过多年的研究，获得了较好的评价方法，即通过应用储能模量（’） 和耗能模量（”）来量度：储能模量是体系弹性效应的量度，而耗能模量则是粘 性效应的量度。同时还可以应用 tgδ 来表征溶液粘弹性的大小。
4.3 粘弹性
粘弹性是 VES 溶液的一个特殊性质。它是一种能在很多胶态体系尤其是很 多表面活性剂溶液中观察到的现象。通过简单的使溶液涡旋和观察捕集在样品中 空气泡的弹性碰撞，很容易发现溶液的粘弹性，VES 溶液在剪切下，不仅会产 生切向应力，同时还会产生法向应力，众多学者研究发现，法向应力的产生是溶 液弹性作用的结果。
3
清洁压裂液的研究与应用
4 清洁压裂液的流变特性
4.1 低粘度特性
在压裂施工中，即使其在很低粘度下（≤20mPa·s）也能对支撑剂达到悬浮稳 定作用，这一性质是聚合物无法比拟的。较低的粘度使其可以有较低的摩阻和低 泵注压力，避免了使用大功率的设备。
4.2 优良的剪切稀释特性
清洁压裂液是由表面活性剂胶束缠结而产生粘弹性，此结构在剪切作用下会 发生拆散，使缠结的胶束团重新转变为单个或较少胶束缠结结构，使粘度大幅下 降，当剪切消失，结构又自动恢复。由于这种特殊的性质，使其广泛应用在油田 开采作业和涂料等领域。
图 5-1 棒状胶束相互缠绕形成的网状结构示意图
5.2 抗剪切机理
清洁压裂液中不含任何高分子聚合物，其粘度是通过表面活性剂胶束的相互 缠绕而形成的，这与胍胶压裂液的粘度形成机理不一样。VES胶束的形成和相互 缠绕是表面活性剂分子之间和表面活性剂聚集体之间的行为，表现为清洁压裂液 的表观粘度不随时间变化以及通过高剪切后体系的粘度又能得到恢复[17]，而植 物胶压裂液不耐剪切，分子链的断开会使植物胶的粘度永久地丧失。
国内清洁压裂液的研究与应用
国内清洁压裂液的研究与应用一、介绍国内清洁压裂液的研究背景和现状1. 压裂技术的作用和发展历程2. 清洁压裂液的重要性和发展趋势3. 国内清洁压裂液的研究现状二、清洁压裂液的组成及性能要求1. 清洁压裂液的组成成分2. 清洁压裂液的性能要求3. 相关管控规范三、清洁压裂液的制备工艺1. 传统压裂液的制备2. 清洁压裂液的制备方法和工艺3. 清洁压裂液的配方设计和优化四、清洁压裂液在页岩气开发中的应用进展1. 清洁压裂液在页岩气开发中的优势和应用前景2. 清洁压裂液在国内页岩气开发中的应用现状3. 清洁压裂液在页岩气井生产中的应用效果五、清洁压裂液的未来发展方向和建议1. 清洁压裂液研究的挑战和机遇2. 清洁压裂液的未来发展方向3. 政策建议和技术创新的推广措施注：以上提纲只作参考，具体论文撰写需要根据实际情况进行调整和优化。
压裂技术作为一种提高页岩气开采率的重要技术手段，在页岩气勘探和开发中得到了广泛应用。
随着页岩气产业的发展，越来越多的人关注到了压裂液的环保性和经济性问题。
为了避免污染环境和降低成本，国内开始加大清洁压裂液的研究和应用力度。
压裂技术的作用和发展历程：压裂是一种通过高压液体将石油、天然气等油藏内的裂隙扩大、连接起来，以提高油气开采率的工艺。
自1947年以来，压裂技术经历了长足的发展。
在过去的几十年里，压裂技术已经由浅部压裂发展成为深部压裂、多点压裂和水力喷射等多种技术方法，取得了重大的石油、天然气和地热能开采成果，并成为油气勘探和开发的重要技术手段之一。
清洁压裂液的重要性和发展趋势：随着页岩气开发的快速发展，压裂液的质量成为页岩气开发的一个重要问题。
传统压裂液存在环境污染和经济问题，如井下回收、长距离运输和废液处理等方面都存在一定的问题。
为了缓解这些问题，清洁压裂液逐渐成为了压裂液技术的一个热点问题。
清洁压裂液具有环保、经济、稳定等优点，因此在页岩气开发中的应用前景广阔，这也是为什么越来越多的国内研究机构和公司开始加大清洁压裂液的研究和应用力度。
中高温酸性清洁压裂液研究与应用
二、室内研究
压裂液耐酸性测试
压裂液综合性能评价
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 1 3 4 盐酸浓度（%） 6 8 10
粘度（mPa.s）
中高温酸性清洁压裂液耐酸试验
在常温常压下，体系中加入不同浓度的盐酸，随着盐酸浓度的增大，体 系粘度先升高再降低，在盐酸浓度达到3.0%-6.0%范围内粘度达到最大值，
压裂液综合性能评价
粘度（mPa.s）
8清洁压裂液耐温试验
随着温度的升高，体系粘度出现先升高再降低的现象，粘度在 50℃达到了最高，40-70℃之间粘度均在300mPa.s以上。
二、室内研究
压裂液综合性能评价
中高温酸性清洁压裂液携砂性能
二、室内研究
压裂液耐温耐剪切性
因此，体系盐酸浓度3.0%-6.0%。
二、室内研究
压裂液耐矿化度测试
中高温酸性清洁压裂液耐盐试验
压裂液综合性能评价
矿化物 CaCl2 MgCl2 KCl NaCl CaCl2+MgCl2+KCl+NaCl 苏里格地层水
浓度(%) 1 3 1 3
粘度(mPa.s) 153 172 145 156
1
8%LHM-1+4%HCl
常压下温度80 ℃，当体系持续加热超过240min，自动破胶；
二、室内研究
加破胶剂破胶
破胶剂加量与破胶时间粘度关系
压裂液综合性能评价
破胶剂加量 % 0.05 0.1 0.2 0.5 0.8
时间（min）/粘度（mPa.s） 30 / / / / 10.0 45 / / / / 8.5 60 / / / 9.4 7.2 75 / / 9.6 8.2 5.2 90 / 9.8 8.2 7.4 4.8
低分子环保型压裂液体系的研究开发与推广应用
低分子环保型压裂液体系的研究开发与推广应用引言随着全球能源需求的增长，对于页岩气、煤层气等非常规天然气资源的开采日益重要。
而压裂技术作为一种有效的非常规气田开发方法，在过去几十年中得到了广泛应用。
然而，传统的高分子压裂液体系存在环境污染、地下水污染等问题。
为了解决这些问题，低分子环保型压裂液体系得到了广泛关注和研究。
应用背景传统高分子压裂液的问题传统的高分子压裂液主要由水、溶剂和添加剂（如聚合物、界面活性剂等）组成。
这种压裂液不仅价格昂贵，而且在使用过程中会产生大量废水和废液。
这些废水和废液含有有机物、重金属离子等有害物质，对环境造成严重污染。
高分子压裂液在地下水中的迁移和积累也会对水资源造成潜在威胁。
低分子环保型压裂液的优势与传统高分子压裂液相比，低分子环保型压裂液具有以下优势：1.环境友好：低分子环保型压裂液中不含有机物和重金属离子等有害物质，对地下水和土壤没有污染风险。
2.减少废水排放：低分子环保型压裂液使用量少，产生的废水和废液较少，减少了对环境的影响。
3.降低成本：低分子环保型压裂液的原料成本较低，可以降低开采成本。
4.提高开采效率：由于低分子环保型压裂液具有较小的粘度和表面张力，可以更好地渗透岩石裂缝，提高天然气开采效率。
应用过程低分子环保型压裂液的配方低分子环保型压裂液主要由溶剂、添加剂和功能剂组成。
其中溶剂通常选择具有良好溶解性且对地下水无污染风险的化合物。
添加剂可以是表面活性剂、增稠剂等，用于调节压裂液的粘度和流变性能。
功能剂主要用于改善压裂液的稳定性和渗透性能。
低分子环保型压裂液的应用低分子环保型压裂液在天然气开采过程中的应用包括以下几个步骤：1.压井：在天然气井钻孔完毕后，将低分子环保型压裂液注入到井口，通过高压泵将压裂液注入到井下岩石层中。
压裂液在岩石层中形成裂缝，使得天然气能够顺利流出。
2.压力释放：经过一段时间的压力作用后，需要释放井口的压力，并将残留在井中的压裂液排出。
清洁压裂液的研究现状及发展趋势
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃｌ ｅ ａ ｎ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｒｉ ｕ ｎ ｇ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ； Ｓ ｒｆ ｕ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ｔ ； Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ； Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ
水力压裂技术作 为提高油气层产率 的有效 办 法 ，在油 气井 增产 、水 井 增 注 、提高低 渗 透率 方面 发挥 了巨大的作用 ， 并且得到了快速的发展和非常 广泛 的应 用 。
液大 部分 是 以原 油 （ 柴 油 ）为基 液 或分散 介质 与添 加剂 相互 混合 而得 ，因此 它与油 气藏 地层 具有 极佳
的配伍性 ， 特别适合用于压力低 、 渗透率低的储层。 由于是 以油品为基液 ，该体系不包含有任何水相 ，
可 以解 决在压 裂 作业 过程 中出现 的粘土 的膨胀 的问 题 ，又能容 易返 排 ，尽 可能 的降低 了对 油气 藏地层 的伤害 。由于油 基压 裂体 系 的独特 的性 能 ，使其在 那 些不 适合 水基 及其 它 压裂体 系 的低压 、 低 渗透率 、
关 键 词 ：清 洁压 裂液 ；表面活性剂 ；性能 ；发展趋势
中图分类号 ：Ｔ Ｅ ３ ５ ７
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ６ ０（ ２ ０ １ ４）０ ８ — １ ５ ０ ７ — ０ ４
关于新型压裂液进展的研究与分析
关于新型压裂液进展的研究与分析【摘要】压裂液是压裂技术的重要组成部分，是决定压裂成败的关键，随着时代的发展，压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个发展阶段的变革.而高效，低伤害，低成本，是压裂液技术发展的方向，也是当下研究压裂液的首要问题，本文结合目前国内外对当下压裂液体系的发展情况以及现在压裂液存在的问题。
针对这些问题出现了一种新型压裂液体系粘弹性表面活性剂（VES）基压裂液（又称清洁压裂液），通过对国外清洁压裂液和聚合物压裂液体系的性能对比研究发现；清洁的压裂液具备高效能，低伤害，低成本的优势，迎合了压裂液未来发展的潮流，也是未来新型压裂液发展的方向。
【关键词】压裂液压裂液的发展与现状清洁压裂液性能方向1 压裂液的概述压裂液是压裂技术的重要组成部分，压裂主要用于油气藏增产，增注，因此压裂技术在油气勘探中得到迅速发展和广泛的应用。
我国的压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个阶段的发展，压裂液也在逐步完善化，水基压裂液是目前国内外最普遍用的压裂液。
目前随着国外加大对油气田的开采力度，对压裂液的要求也越来越高，无（低）伤害的压裂液已在国外油气田中广泛应用。
2 国内压裂液的发展与现状自1947年压裂液首次用于油田增产之后压裂液也随之发生巨大的演变。
初期人们利用原油成品油配置油基压裂液，避免了使用水基压裂液对水敏地层造成伤害，五十年代后，随着研究出对水敏地层伤害的控制方法之后，水基压裂液才被推广与应用，但是仍以油基压裂液为主导，六十年代后随着胍尓胶增稠剂被研制成功，标志着压裂技术进入了现代压裂化学的新起点。
七十年代后成功的把胍尓胶化学改性尓获得了其他多种衍生物的产品完善了相应的交联体系，随之水基压裂液也逐步被认可，在实践中也被广泛的采用，替代了油基压裂液占据了主导地位，到八十年代时，伴随着致密气藏的开采和部分低压油井返排困难等问题的出现一部分的水基压裂液逐渐被泡沫压裂液所取代到了九十年代以后压裂液技术的体系日益成熟水力压裂液，油基压裂液，乳化压裂液和醇基压裂液等都被广泛应用于油气田的开采中，但是水基压裂液其自身具备成本低，配方方便等优点因而被广泛的推广，目前国内使用最普遍的压裂液是水基压裂液，它的使用量约占总量的70%，但是水基压裂液也有一定的缺陷，水基压裂液不能够完全的破胶，而破胶后残渣留在了缝隙中，从而使支撑剂充填层的渗透率严重降低，最终导致影响产层，大大降低了压裂液的使用效果和功效。
压裂液的研究进展调研报告
压裂液的研究进展调研报告压裂已经广泛应用于增产当中, 压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用。
压裂液存在着破胶难，污染环境，污染储层，抗温抗盐性能差的问题。
为此，在研究大量文献的基础上,回顾了压裂液技术的发展和现状,总结了适合不同地层条件的国内外压裂液新技术,以及现阶段存在的问题,展望了未来的发展方向。
研究结果表明，目前仍是以聚合物增黏剂为主的水基体系，并且研究出了抗高温清洁压裂液，微束聚合物压裂液，无聚合物压裂液以及新型原油基压裂液等等。
水基压裂液残液五步处理法，在现场应用效果明显，残渣，破胶性能，相容性，水锁伤害是储层伤害的主要原因。
压裂液将主要朝着地层伤害小，抗温抗盐，地层适应性强，环境友好的方向发展。
压裂液的类型：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液。
压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来经历了巨大的演变。
早期的压裂液是向汽油中添加足以压开和延伸裂缝的黏性流体;后来,随着井深的增加和井温的升高,对压裂液的黏度提出了更高的要求,开始采用瓜胶及其衍生物基压裂液。
为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性,研究出了高温油基压裂液。
最初使用的压裂液是炼制油和原油，由于最初担心压裂液和含有非酸性水液的油气储层接触，可能产生不利影响，后来实验已经证明，用适当的添加剂（粘土控制物质，表面活性剂等），使用水基液能处理大部分油气储层，在一个已知储层的压裂液处理中，最好是通过实验室地层岩心实验（或者一贯的现场结果）来确定水基压裂液的可用性。
水基压裂液体系及技术包括：非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液技术、PAC阳离子聚合物压裂液体系、有机硼交联水基压裂液技术、哈利伯顿微束聚合物压裂液体系、高黏度水基压裂液、无聚合物压裂液体系、低凝胶硼酸压裂液、无固相压裂液、无破胶剂压裂液技术压裂液。
油基压裂液体系及技术：低渗、低压、水敏性油气藏储量占每年探明储量的1/3 而且有继续上升的趋势，有效合理地开发这部分油气藏对稳定增加油气产量意义重大。
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]。
清洁压裂液的研究现状及在江汉油田的应用前景
江 汉油 田主要 应用 的压 裂液 为硼 交联和 有机 硼交 联胍胶
度小 ， 渗 透率 低 ， 裂缝 发 育 ， 是 典 型的低 渗透 裂缝性 油藏 。 江 汉 油 田新沟 嘴组 油藏主要 包括以马 王庙 、 荆沙 、 老新 、 新沟等 为代
这种压裂液在实际应用中表现出了优良的携砂性能能够达到压裂设计所需的预期效果体系中现常用胶囊破胶剂在压裂作业后胶囊破胶剂开始破胶但在某些因素的影响下破胶可能出现不彻底的情况部分的聚合物不能被返排出油井残渣在支撑剂充填层中阻塞孔隙空间从而使裂缝的渗透能力降低使压裂的增产效果不能达到最佳
清洁压 裂液 的研 究现状及在江汉油 田的应 用前景
３结 语
（ １ ） 清 洁压 裂液 成 分 中主要 为 表面 活 性剂 ， 无残 渣 ， 易 返
排， 遇 水和原 油破胶彻 底 ， 不需要添加 破胶剂 ， 所 以对支撑裂 缝
２ 江汉油 田的压裂体 系来说 ， 其压 裂 目的层 为高渗透 油
组， 共３ 个含油小 层 ， 为统一油水界面 ， 油水界面深度 为１ ６ ８ ０ ｍ。
当表 面 活性 剂浓 度 超过 临 界 胶束 浓 度（ Ｃ ＭＣ） 值时， 疏 水基 长 链 伸 入水 相 ， 使黏 弹性 表面 活性 剂分 子聚 集 ， 形成 以长 链疏 水 基 团为 内核 、 亲 水基 团 向外 伸入溶 剂 的球 形胶 束 ； 当表 面 活性 剂 的 浓 度继 续 增加 且 改变 溶 液组 成 时（ 加 盐 或加 助 表面 活 性 剂） ， 表 面活 性剂胶 束 占有的空 间变小 ， 胶 束之 间的排 斥作用 增 加， 此 时球 形胶 束 开始 变形 ， 合 并成 为 占用空 间更 小的 线状 或 棒 状胶 束 ； 棒状 胶束之 间会 进一 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 成空 间交联 网络 结构 ， 此时 黏弹性表 面活性 剂溶液具 有 良好 的 携砂效 果 ； 随 着表面 活性 剂浓 度不断 增加 ， 交联 网络 状胶 束
清洁压裂液的研究与应用进展
清洁压裂液的研究与应用进展摘要：基于传统聚合物压裂液上提出的黏弹性表面活性剂（VES）压裂液（又名清洁压裂液）中可形成球形胶束，进而演变成具有高黏弹性的空间网状结构，从而实现对支撑剂的有效携带。
清洁压裂液无残余物，不会堵塞地层裂缝，返排性能强，提高了裂缝的导流能力，降低了对地层的损害和污染，增产效果显著。
本文首先综述了清洁压裂液的概况及其三种基本机理，其次对国内外的研究现状进行了简述，最后从目前的发展状况出发提出了几点清洁压裂液的发展趋势。
关键词：清洁压裂液；黏弹性表面活性剂；机理；发展现状水力压裂技术作为提高油气层产率的有效办法，在油气井增产、水井增注、提高低渗透率方面发挥了巨大的作用。
新型清洁压裂液具有残渣少、耐高温、黏度高、返排性好，同时又具有破胶迅速携砂能力强、降滤失性能优等特点。
在压裂作业时能够在目的储层形成一条具有优良导流能力的缝隙，油气储层的渗透性得到很大的提升，不仅可以有效地提高油气井的采收率，还减少了流体在地层裂缝中的渗透阻力和对油气储层的岩心伤害，达到了油井增产和注水增注的目的，从而受到人们的广泛关注，展现出良好的应用前景。
1 清洁压裂液的作用机理成胶机理黏弹性表面活性剂分子中含有亲水基和疏水基，分子链上有正负电荷。
在纯水中，亲水基伸入水相，长链疏水端远离，形成长链疏水基包裹的低黏度球形胶束。
加入盐或反离子表面活性剂等对胶束和水之间的电荷进行屏蔽，占有空间变小，胶束间通过范德华力和弱化学键的作用互相缠绕，转变为柔性棒状胶束。
随着浓度不断增加，在疏水基作用下胶束之间自动进行纠缠，形成空间网络结构。
抗剪切机理胍胶压裂液等抗剪切能力弱，分子链一旦断开，永久丧失黏度。
清洁压裂液的形成机理不同，其黏弹性来自于胶束相互纠缠形成的空间网络结构，抗剪切能力强，黏度保持稳定，高度剪切后能够恢复。
破胶机理盐溶液中清洁压裂液的流动性很低，而在含碳氢化合物和其他疏水物质的溶液中却很高。
上述物质与胶束接触后，棒状胶束在变化的带电环境中膨胀破裂成球状胶束，空间网络结构解体，黏弹性剧烈下降，同清水一般与产出液一起被返排回地面，在裂缝内部和井壁等处无残渣。
低温低渗储层压裂液技术的研究与应用
低温低渗储层压裂液技术的研究与应用低温低渗储层，通常指的是温度较低（低于80摄氏度）同时孔隙度和渗透率也相对较低的储层。
由于其温度低、孔隙度小等特点，传统的压裂液技术无法有效适用于这种储层。
针对低温低渗储层的特点，开发一种适用的压裂液技术显得尤为重要。
在过去的研究中，许多学者针对低温低渗储层的特点进行了深入的研究。
他们发现，传统的压裂液在低温低渗储层中的输送性能较差，无法有效地将压裂液输送至目标层位。
由于孔隙度小，传统的压裂液往往无法有效地渗透至目标层位中，效果不尽如人意。
针对这一问题，研究人员提出了一种基于低温低渗储层特点的新型压裂液技术。
这种新型技术利用了低温低渗储层的特点，采用了一种特殊的添加剂，使得压裂液在低温条件下仍能保持较好的流动性和渗透性。
针对储层孔隙度小的特点，这种新型压裂液还采用了一种特殊的增粘剂，使得压裂液在注入储层后能够迅速凝固，并形成有效的压裂裂缝。
在实际应用中，这种新型的低温低渗储层压裂液技术取得了一定的应用效果。
通过对实际井场的施工数据进行分析，研究人员发现，采用这种新型技术进行的压裂作业，能够有效地改善低温低渗储层的裂缝效果，提高了油气开采的效率。
与传统的压裂液相比，这种新型技术在低温低渗储层中的应用效果更加显著，为储层的有效开发提供了有力的技术支持。
低温低渗储层压裂液技术的研究与应用还存在一些问题和挑战。
由于低温低渗储层的特殊性，针对其特点开发的新型压裂液技术还需要更多的理论和实验研究来支撑。
应用这种新型技术进行井场作业时，需要针对不同的储层特点进行合理的调整和优化，以确保施工效果能够达到最佳状态。
还需进一步完善相关的监测和评价技术，以便更准确地评估压裂效果和储层开发的效率。
低温低渗储层压裂液技术的研究与应用具有重要的意义。
随着油气资源的逐渐枯竭，对于这种新型储层的开发需求将会越来越大。
加强对低温低渗储层压裂液技术的研究和应用，将能够有效地提高油气资源的开采效率，为我国能源安全做出更大的贡献。
低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用
低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用随着油气资源的不断开发利用，对于具有高效、环保、稳定等特点的新型油气开采技术的需求也不断增加。
作为一种重要的油气开采技术，压裂技术受到了越来越广泛的关注。
低分子量聚合物压裂液作为压裂技术中的一种重要液体体系，其扩展性好、粘度低、回收率高等特点使其备受关注。
本文就低分子量聚合物压裂液的研究与应用进行探讨。
一、低分子量聚合物压裂液的研究低分子量聚合物是指分子量低于50000的聚合物，由于其结构稳定、粘度低、仿佛扩展性好等特点，被广泛地应用于压裂液的制备中。
目前，已经对低分子量聚合物压裂液的制备、性能及应用进行了深入的研究。
1. 制备低分子量聚合物压裂液的制备主要包括高压釜下合成、反应釜下合成和常压反应合成三类。
其中，高压釜下合成是指在高压反应釜中通过高压、高温等条件进行聚合，反应物为乙烯基单体或有机酸根等；反应釜下合成是指在反应釜中进行单体聚合反应，反应物为苯乙烯等；常压反应合成是指在低温、常压下进行聚合反应，反应物为乙烯等。
在制备过程中，应严格控制反应条件和聚合度，以保证产物的质量。
2. 性能低分子量聚合物具有一系列的优异性能，如粘度低、扩展性好、回收利用率高等。
此外，这种聚合物还具有良好的化学稳定性、机械强度高、可溶性佳等特点。
3. 应用低分子量聚合物压裂液由于其特点，被广泛应用于页岩气、页岩油、凝析油等油气勘探中。
同时，这种液体体系也可以用于岩石注水和钻井泥浆、水力压裂和非水力压裂等工业领域中。
二、低分子量聚合物压裂液的应用低分子量聚合物压裂液的应用涉及到油气勘探、石油加工、地质工程等多个领域。
以下分别对这些领域的应用进行阐述。
1. 油气勘探低分子量聚合物压裂液的扩展性好、粘度低等特点使其被广泛应用于油气开采中。
通过压裂技术，在地下储层中形成裂缝，增大储层的有效面积，提高储层的渗透性，从而提高油气的产量。
此外，低分子量聚合物压裂液还可以用于其他的油气开采技术中，如沉积物控制和溶解气开采等。
清洁压裂液研究进展及应用现状
清洁压裂液研究进展及应用现状一、引言- 清洁压裂液的定义及重要性- 国内外清洁压裂液研究现状二、清洁压裂液的成分与性能- 清洁压裂液的成分及其作用- 清洁压裂液的性能及其对操作的影响三、清洁压裂液的制备- 清洁压裂液制备的基本工艺流程- 清洁压裂液配方设计的原则和方法四、清洁压裂液的应用现状- 传统压裂液与清洁压裂液对比- 清洁压裂液在国内外油气田的应用情况五、清洁压裂液的未来发展趋势- 清洁压裂液技术创新的方向及前景- 清洁压裂液应用的未来发展趋势六、结论- 清洁压裂液的优势和局限性- 清洁压裂液的应用前景和发展机遇一、引言在现代工业生产中，水力压裂技术已经被广泛应用于石油、天然气、煤炭等能源领域的开采中，成为了一种重要的工业技术。
而水力压裂的成败，与压裂液的性能密切相关。
压裂液是压裂作业中最为关键的技术要素之一，其质量直接影响到水力压裂的成效。
而清洁压裂液作为一种新型压裂液，其相较于传统压裂液，具有卓越的环保性，更高的压裂效果，受到了越来越多的关注和应用。
本论文旨在系统地总结与分析当前清洁压裂液的研究现状、成分性能、制备方法及应用情况，以及探索其未来的发展趋势。
1.1 清洁压裂液的定义及重要性清洁压裂液是指在水力压裂作业中，具有较高环保性和节能性，且能够提高水力压裂效果的一类新型化学压裂液。
与传统压裂液相比，清洁压裂液在压裂过程中产生的环境污染更少，并能够有效降低生产成本和资源消耗。
由于当前环保意识的不断提高及对能源产业的限制，清洁压裂液的研究开发及应用具有重要的战略意义。
1.2 国内外清洁压裂液研究现状早在20世纪50年代，国外已经开始研究清洁化学压裂液。
短石墨烯等纳米材料、液体渗透剂等成为清洁压裂液的重要组成部分。
国内研究领域中，清洁压裂液在近十年来愈发受到关注。
针对清洁保护套管压裂工艺的研究日益深入，标志着中国压裂工艺技术已经走向了国际化发展的道路。
总体上，在国内外油气开采领域中，清洁压裂液的研究已经得到了广泛的关注。
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而胍胶压裂液滤失的是比冻胶黏度更小的水 ,要形 成滤饼而伤害储层 。崔会杰等人研究了表面活性剂 浓度与温度的关系 ,指出提高表面活性剂浓度 ,可以 提高清洁压裂液的耐温性 ,从 60℃升温到 90℃,表 面活性剂浓度需由 1. 5%提高到 6%。
张朝举等. 国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望. 钻采工艺 , 2009, 32 (3) : 93 - 96 摘 要 : 清洁压裂液的携砂黏度和抗剪切性能严格受温度的控制 ,为此总结了清洁压裂液的适用温度为 80℃
以下 ,称为低 - 中温清洁压裂液 。清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂 VES压裂液 ,不含聚合物 ,不需要交联剂和破 胶剂 ,现场配液简单 ,能有效控制缝高 ,施工摩阻只有水的 25% ～40% ,液体效率达 85% ,远高于胍胶压裂液的 52% ,在渗透率小于 5 ×10 - 3 μm2的低渗透储层中滤失量小 ,对储层伤害小 ,压裂后油气增产效果明显比胍胶压裂 液好 。实现清洁压裂液在天然气中破胶和提高清洁压裂液抗温耐剪切性及降低施工成本 ,是清洁酸液发展的方 向。
国内对清洁压裂液的 引进 最早 是长 庆油 田 , 1999 年长庆油田公司率先引进国外 Schlumberger 公司的新型清洁压裂液 [ 1 ]并获得成功应用后 ,很快 在国内掀起了清洁压裂液研究与应用的热潮 。
2001年刘新全等人对黏弹性表面活性剂 VES 压裂液进行了报道 ,指出黏弹性表面活性剂能在盐 液中形成蠕虫状胶束结构而改变溶液的黏弹性 [ 3 ] 。
2006年 ,陈凯等人和王国强等人分别报道了新 型清洁压裂液的室内合成及性能研究 [ 22 ]和清洁压 裂液在煤层气井压裂中的应用 [ 8 ] 。陈凯等人合成 了粘弹性表面活性剂 EA - 22,并对清洁压裂液的滤 失性和破胶性进行了研究 。王国强等人从机理上描 述了清洁压裂液成胶破胶机理 ,并在 40℃下对清洁 压裂液黏温性和防膨性进行了研究 ,指出清洁压裂 液在 170 s- 1剪切下黏度大于 27 m Pa· s,能有效携 砂 ,对膨润土防膨率达 87. 5% ,伤害性小 。
井号
(m )
(%)
( t/d)
( t/ d) ( t/ d) 类型
1522 ～
N10 - 14
51
4
13
9 VES - 1
1531
1493 ～
N10 - 16
49
4
15
11 VES - 1
1508
1429 ～
N10 - 20
50
1
10
9 VES - 1
1441
1454 ～
N10 - 22
52
1
5
4 胍胶
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表 1 清洁压裂液 VES - 1与胍胶压裂液 施工参数及压后效果对比表 [20 ]
射孔段 平均砂比 压前产量 压后产量 增产量 压裂液
2002年 ,陈馥等人对无聚合物清洁压裂液进行 了实验研究 [ 15 ] ,合成了长链脂肪酸衍生物甜菜碱表 面活性剂 。在 100 s- 1剪切条件下 ,含 2%甜菜碱和 6% KCl的该清洁压裂液表观黏度为 35 mPa. s,遇烃 类物质后 ,其黏度迅速降为小于 5 mPa. s,携砂和破 胶效果良好 ,该体系最佳适用 pH 值为 7～8,适用温 度 20℃～50℃。
活性剂分子质量小于 500,比胍胶小 5000 倍 [ 1 ] ,分 子结构中含有亲水基和长链疏水基 ,在纯水中 ,疏水 基被周围亲水基包裹形成球状胶束 ;在盐介质中 ,引 进的阴离子能平衡表面活性剂阳离子间的电荷斥
力 ,形成蠕虫状或柔性棒状胶束 ,当表面活性剂达到 临界浓度时 ,蠕虫状或柔性棒状胶束相互缠绕 ,形成 高黏弹性的空间网状结构 , 能有效携带支撑 剂 [ 1 ]～[ 4 ] ;遇地层中的油和水时 ,亲油基和亲水基使 油和水增溶而发生膨胀 ,促使网状胶束结构崩解成 较小的球状胶束 , 实现清洁压裂液的自动破 胶 [ 1 ]～[ 4 ] 。清洁压裂液流动摩阻小 ,只有清水摩阻 的 25% ～40% [ 5 ]～[ 8 ]和胍胶压裂液摩阻的 1 /3[ 9 ] ,能 有效控制缝高 [ 9 ]～[ 10 ] ,不含聚合物 ,破胶后没有胍胶 压裂液残留达 60% ～65%的残渣 [ 12 ] ,在渗透率小于 5 ×10 - 3μm2的低渗储层中滤失量小 , 对储层伤害 小 [ 10 ]～[ 14 ] ,有效携砂黏度在 170 s- 1剪切下小于等于 25 mPa·s,比胍胶压裂液在同等条件下的最小携砂 黏度大于 50 mPa·s小 1倍 [ 7 ]～[ 8 ] ,不需要交联剂和 破胶剂 ,组成十分简单 ,是优良的低伤害压裂液 ,截
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国内低中温清洁压裂液研究进展及应用展望
张朝举 ,何兴贵 ,关兴华 ,王 均 ,王 萍
(中石化石油工程西南有限公司井下作业分公司 )
关键词 : 清洁压裂液 ;黏弹性表面活性剂 ;网状结构 ;低中温 中图分类号 : 357. 1 + 2 文献标识码 : A DO I: 10. 3969 / j. issn. 1006 - 768X. 2009. 03. 031
清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂 (V isco Elasitic Surfactant) V ES压裂液 [ 1 ] ,主要由低分子长 链脂肪酸衍生物季铵盐阳离子表面活性剂 、盐溶液 、 激活剂和稳定剂很少几种添加剂组成 [ 2 ]～[ 3 ] 。表面
二 、国内低 - 中温清洁压裂液应用现状
国内低 - 中温清洁压裂液应用较多 、较成熟的 单位主要有长庆油田 、大庆油田 、吉林油田等 。自 1999年引进国外 Schlumberger公司的清洁压裂液 后 , 2000年长庆油田率先应用清洁压裂液对原 52、延 - 26、成 - 85和午 - 14等 10余口井进行了加 砂压裂施工 [ 5 ] 。2001年 7月大庆油田先后对葡 333 井 、葡 332井 、葡 315井进行了清洁压裂液的现场试 验 ,其中 ,葡 333井施工后残液返排率 88% ,压后油 产量 14. 4 m3 / d[ 5 ] ,残液返排率高 ,增产效果良好 ; 同年 ,长庆 、辽河和青海等油田采用低 - 中温清洁压 裂液 VES - 1进行了 10多口井的压裂施工 ,比胍胶 压裂液施工获得的单井油产量高 50%以上 ,如表 1 所列 [ 20 ] 。
2004年 ,卢永军等人 、刘伟等人 、任晓娟等人 、 王满学等人分别报道了 VES - 70 黏弹性表面活性 剂压裂液的工艺性能 [ 11 ] 、VES - 80清洁压裂液实验 研究 [ 18 ] 、FRC - 1 清洁压裂液体系的性能 [ 19 ] 和应 用 、VES - 1清洁压裂液的研制与应用 [ 20 ] 。卢永军 等人研制的 V ES - 70 清洁压裂液由 C16 、C18烷 基 三甲基季铵盐表面活性剂和有机酸及异丙醇等组 成 ,可在 65℃下使 用 ; 刘 伟 等 人 研 制 的 V ES - 80 和任晓娟等人研制的 FRC - 1 清洁压裂液可分别 在 40℃和 60℃下使用 ;王满学等人研制的 V ES - 1 清洁压裂液携砂性好 ,室温下 2 h破胶 ,可在 80℃ 下使用 。
yjs_jingxiagongyi @ 126. com
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钻 采 工 艺
DR ILL ING & PRODUCTION TECHNOLOGY
2009年 5月
May 2009
胶束体系及其流变性 [ 16 ] 、徐志国等人研究了清洁压 裂液胶束延缓形成性能 [ 17 ]和刘友权等人研究了清 洁压裂液在四川气田的应用 [ 5 ] 。卢拥军等人对清 洁压裂液胶束形成机理 、影响因素 、松弛时间 、剪切 流变行为等在理论上进行了分析 ;徐志国等人提出 了胶束延缓形成的两种方法 :一是利用尿素来阻断 反离子之间的氢键 ,降低体系黏度 ,加温使尿素分 解 ,重新形成氢健 ,满足高黏造缝 ;二是通过控制反 离子释放速度 ,延缓胶束的生成 ;刘友权等人指出 , 粘弹性胶束很难通过渗透率小于 5 ×10 - 3 μm2的低 渗岩石孔喉发生滤失 ,滤失量小 ,对储层伤害小 ,能 使支撑裂缝保持 93%的渗透率 。
2005年 ,杨振周等人和余跃惠等人分别报道了 粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用 [ 4 ] 、VES 流体的基本性能及其应用 [ 21 ] 。杨振周等人从理论 上分析了清洁压裂液成胶破胶机理和与胍胶压裂液 在携砂 、滤失等行为上的差异 ,评价了岩心伤害性和 施工摩阻等 ,结果表明 ,清洁压裂液对煤油侵泡岩心 的伤害率只有 3. 84% , 3 m3 /m in排量的摩阻梯度为 0. 01 M Pa /m ,相当于清水摩阻的 23. 4%。
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2003年 ,在青海七个泉油田进行了 3 口井的清 洁压裂液施工 ,该油田地层温度 45℃～50℃,压力 系数 0. 69～0. 95,为低温低压水敏性油田 ,压后增 油达 5. 5 t/ d,当年增油 2 139 t,而邻井用胍胶压裂 液施工无增产效果 ,表明清洁压裂液施工的增产效 果明显比胍胶压裂液好 [ 21 ] 。
综上所述 ,目前国内研制和应用的低 - 中温清 洁压裂液 ,适合温度多在 80℃以下 ,研究进展主要 体现在对黏弹性型表面活性剂制备和清洁压裂液成 胶破胶机理 、伤害性 、流变性 、摩阻性 、控缝高性的实 验研究和清洁压裂液的现场应用等方面 。