清洁压裂液的研究与应用进展

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1、第32卷第1期2015年3刀25H汕FH化学OilHeldChemistry文章编号:1000-4092(2015)01-141-05清洁压裂液的研究与应用进展收稿日期:2013-12-16；修改日期:2014-04-20o基金项日：国家自然科学基金“钻冻胶分散体的制备、表征及其在多孔介质中运移规律研究”（项日编号51174221）,教疔部“新世纪优秀人才支持计划”（项目编号20110226）o作者简介：严志虎（1984-）,男，中国石汕大学（华东）汕气田开发专业在读博士研究生（2013-）,从事提高采

2、收率与采油化学方而研究。戴彩丽（1971-），女，教授，博士生导师，本文通讯联系人，主要从事油FT1化学教学和科研工作，通讯地址：266580山东省青岛市中国石油大学（华东）石油工程学院,电话：0532-86981183,E-mail：daicll306@163.com,zhihuyan@126.com。严志虎，戴彩丽，赵明伟，冯海顺，高波，李明111123（1•中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580；2中国石油集因测井有限公司长庆事业部，陕西西安710201；：1中国石油塔里木油田公司

3、勘探开发研究院，新瑕庫尔勒841000）摘耍：介绍了消•洁压裂液的组成和増黏破胶机理，对国内外消•洁压裂液的理论基础、体系组成、硏究进展及应用情况进行了综述。通过总结室内研究和现场应用中出现的问题，提出了清洁压裂液的发展趋势，即在确保清洁压裂液性能的基础匕提高清洁压裂液的耐温能力，控制成木，降低滤失，改善破胶性能。参52关键词：清洁压裂液；黏弹性；表面活性剂；进展；发展趋势；综述屮图分类号：TE357.1+2文献标识码：A[2]产增注的目的。我国油气资源的突岀特点是低渗透油气藏分布广、储量大，客观上决定

4、了水力压裂是实现我国油田稳产增产目标的首选措施。压裂液性能的好坏关系到压裂施工的成败，因此国内外都把提高压裂液的性能作为研究重点。压裂液具有传递压力、造缝携砂、净化裂缝的作用，理想的压裂液应该具备高黏度、低滤失、流变性好、热稳定性和剪切稳定性好、配伍性好、易破胶返排、伤害小以及价格低廉等性能。目前在国内外油出得到广泛应用并取得良好的增产效果的水基压裂液可分为3种类型：（1）天然及合成植物胶压裂驗（2）纤维素压裂液；（3）聚合物压裂液。上述几种体油溶性（亲油）基团组成。能用来配制清洁压裂液水力压裂技术在油

5、田的应用始于上个世纪年代卩经过近70余年的发展，逐步成为提高油气井产能和油藏采收率的重要增产措施之一。水力压裂就是利用地血高压设备，通过井筒注矢超过地层吸收能力的具有较高黏度的携砂压裂液，以此提高近井地带的地层压力，当地层压力超过破裂压力时就会产生一条或多条具有一定导流能力的裂缝，从而达到油水井增系的稠化剂相对分子质量过大，因此溶解性差、水不溶物多、易形成“鱼眼”，大大降低了稠化剂的利用率，现场只能通过提高稠化剂加量来弥补损失；此外，上述三种压裂液破胶液中含有大量能够降低地层渗透率的残渣，严重影响压裂效

6、果。1997年斯伦贝谢公司利用黏弹性表面活性剂（VES）研制出一种对地层无伤害无污染的压裂液，乂称为清洁压裂液。清洁压裂液配液简单，不需要交联剂和其它化学添加剂；流动摩阻小，只有清水四2^%40%,施工安全简单；配液时无水務容破胶后无残渣，返排率高，因此无地层伤害并能保持裂缝导流能力，能够取得良好压裂效果，从而受到人们的广泛关注，并在全世界范围内掀起了清洁压裂液研究与应用的热潮。[7]1清洁压裂液组成与增稠破胶机理1.1清洁压裂液的组成清洁压裂液主要由表面活性剂和反离子组表面活性剂分子一般由水溶性（亲水

7、）基团和的表面活性剂有很多种，包括阳离子（主耍有长链烷基季钱盐、长链烷基卤化哌噪）、阴离子（主要有烷基硫酸盐、烷基磺酸盐）、非离子（环氧乙烷衍生物如乙二醇环氧乙烷）和两性离子表面活性剂等。反离子一般使用水杨酸钠、对甲苯磺酸钠、十炎烷基苯磺酸钠等。1.2增稠破胶机理黏弹性表面活性剂分子中含有亲水基团和疏水基团且分布看正、负电荷，当少量黏弹性表面活性剂溶解到水溶液中时以单个分子的形式存在；随着表面活性剂浓度达到临界胶束浓度时，rti丁•疏水基排斥水相，亲水基伸入水相，表面活性剂分子便自发形成了具有低黏度的球

8、形胶束。随着浓度进一步增加，依靠反离子的静电吸引减少表面活性剂阳离子基团之间的排斥力；或者依靠助剂和表面活性剂极性基团之间的静电引力，都会使表面活性剂的聚集形态发生从球状到蠕虫状胶束的转变，这种蠕虫状胶束具冇高黏弹性的三维网状结构V实现携带支撐剂和压裂造缝的目的。当清洁压裂液进入地层与桂类物质（油或气）接触后，表而活性剂分子中的亲油基和亲水基使坯类物质在胶束体屮增溶，空间网状结构发生膨胀而崩解成低黏度的球形胶束从而实现自动破胶。另外，清洁压