清洁压裂液技术研究与应用.pdf

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1、第l4卷第5期中外能源2009年5月SINO—GLOBALENERGY·51·●油气勘探与开发清洁压裂液技术研究与应用王均，何兴贵，张朝举，龙学，王萍(中国石化石油T程西南公司井下作业分公司，四川德阳618o0O)摘要从作用原理}{J发，介绍了清洁压裂液的研究现状和应用情况。从现场应用情况看，清洁压裂液对低渗透储层具有良好的控滤失、无残渣、耐高温、黏度大、返排效果好、易于彻底破胶、流变性好、携砂能力强等优点，施工中能够在目的油气层造成更理想的裂缝长度，保持较高的裂缝导流能力，既可以提高油气井的采收率，又能降低对地层的伤害。清洁压裂液作为一类新型的低伤害压裂液具有良好的发展应用前景，应结合压

2、裂技术进行深入研究。关键词清洁压裂液黏弹性表面活性剂疏水(缔合)聚合物研究应用1前言压裂液的研究与应用情况进行介绍。压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到2清洁压裂液的作用原理迅速发展和广泛应用．压裂液是压裂技术的重要组对于离子型表面活性剂．根据其浓度差异以及成部分。国内外最常用的压裂液主要是以天然植物体系中存在的反离子种类和浓度的不同．在溶液中胶、纤维素和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液，形成不同的结构体，如球形胶束、柔性棒状胶束、囊目前已在各油田得到了广泛应用，并取得了良好的泡等。当表面活性剂在溶液中形成线型柔性棒状胶增产效果。但水基聚合物压裂液体系的缺陷是压裂束时，溶液的黏度将增加，

3、特别是当线型柔性棒状液破胶不完全，而且破胶后残渣会留在裂缝内，残胶束相互缠绕形成网状结构时，体系表现出复杂的留在裂缝中的聚合物将严重降低支撑剂充填层的流变特性，如黏弹性、剪切稀释和触变性等，形成黏渗透率，从而伤害产层，导致压裂效果变差，限制了弹性胶束。黏弹性胶束与烃类等油性物质接触后，其作用的充分发挥。结构体解离，黏弹性急剧下降，体系成为牛顿流体。自1997年斯伦贝谢公司成功地将黏弹性表面正是由于离子型表面活性剂的上述特点，奠定了清活性剂fVES1应用于压裂液以来，压裂液的研制和洁压裂液的理论基础。开发取得了突破性进展，使得清洁压裂液应运而2．1成胶机理生。从概念上讲，清洁压裂液(或通常称

4、为黏弹性表黏弹性清洁压裂液是由VES、盐溶液、激活剂面活性剂压裂液体系，简称VES压裂液体系)与水和稳定剂等组成。其中，VES相当于常规压裂液中基压裂液不同．主要由VES和其他添加剂构成，属的胍胶增稠剂，其相对分子质量比胍胶小，仅相当于新一代压裂液。由于清洁压裂液无残渣、耐高温、于胍胶的1／5o00数量级。VES分子中含有亲水基和黏度大、返排性更好．同时具有易于破胶、流变性长链疏水基．分子链上有正电荷端和负电荷端。在好、携砂能力强等优点，在压裂施工中能够在目的纯水介质中，疏水基被水相排斥，亲水基伸展进入油气层造成更理想的裂缝长度，保持压裂后较高的周围的水相，形成将长链疏水基包裹的低黏度球形

5、裂缝导流能力，既可以提高油气井的采收率，又能胶束。在盐介质中，反离子(如水杨酸根、卤素离子降低对地层的伤害，从而受到人们的广泛关注lll，等1屏蔽VES胶束与水界面的电荷，并与VES分子展现出良好的推广应用前景。为了进一步提高对清洁压裂液的认识，促进清作者简介：王均，工程师，1982年毕业于原成都地质学院石油地洁压裂液的研究与应用水平，本文在研究及现场应质专业．长期从事石油工程地质和酸化压裂等井下工艺技术的用的基础上．从清洁压裂液作用原理出发，对清洁研究及管理工作。E—maiJ：hexinggui@yahoo．cn中外能源·52·SIN0一GL0BALENERGY2009年第l4卷强烈缔合

6、，使球形胶束演变成柔性棒状或蠕虫状胶一般认为。清洁压裂液遇到地层中的原油或天束。当VES浓度达到临界浓度时，柔性棒状或蠕虫然气时可破胶，无需外加破胶剂。然而最近的研究状胶束相互缠结，形成类似胍胶聚合物交联冻胶体表明，天然气并不能使该压裂液破胶，压裂气井时的高黏弹性空间网状结构，从而实现支撑剂的携带必须外加破胶剂。针对这一现象，赵波等[91研究出一和造缝[】。种适用于气井压裂的清洁压裂液高分子破胶剂。VES在盐介质中形成高黏弹性胶束结构的特3研究与应用点会影响其流动性，因此，为了延缓清洁压裂液网正是由于清洁压裂液的优越性能．其相关研究状胶束结构的形成时间以利于压裂施工中的泵送，与应用十分活跃

7、。近年来，研究者围绕现场需要．开可采用两种方法延缓成胶：一是利用尿素作氢键阻展了大量的研究工作。并在现场应用中见到了明显断剂．阻止反离子之间的氢键作用，降低体系黏度，的效果，为清洁压裂液的进一步推广应用积累了经并通过加温使尿素分解，促使氢键恢复以满足高黏验，提供了技术支撑。造缝的要求；二是通过控制反离子的释放速度来延3．1研究现状缓胶束结构的形成【7l。3．1．1无聚合物清洁压裂液2．2抗剪切机理含聚合物的压裂液在压裂后