新型清潔壓裂液的室內(nèi)合成及性能分析

黨亞姣 張佳平

（陜西省延長(zhǎng)油田吳起采油廠勘探開(kāi)發(fā)研究所，陜西 延安 717600）

一、清潔壓裂液的定義及特點(diǎn)

壓裂液作為水力壓裂的工作介質(zhì)，在整個(gè)壓裂過(guò)程中起到了傳遞壓力、延伸新生裂縫和懸浮支撐劑的作用，對(duì)壓裂施工作業(yè)的成功率以及壓裂施工作業(yè)完畢后油氣井增產(chǎn)幅度和增產(chǎn)周期也有至關(guān)重要的作用。

傳統(tǒng)聚合物壓裂液包括天然的胍膠，田青膠，黃原膠，半天然的HPG，HEC，全人工的可交聯(lián)聚丙烯酰胺，低分子量壓裂液等。

清潔壓裂液是斯倫貝謝1997年率先推出的一款壓裂液，是一種由粘彈性表面活性劑(VES)組成的水基壓裂液。

清潔壓裂液的特點(diǎn)：

1、清潔壓裂液的優(yōu)點(diǎn)

（1）清潔壓裂液的交聯(lián)及破膠機(jī)理決定了其在油、氣層中應(yīng)用時(shí)，不需要添加任何破膠劑便能完全破膠。

（2）清潔壓裂液不形成濾餅，無(wú)殘?jiān)?，能充分保留支撐裂縫的導(dǎo)流能力；

（3）清潔壓裂液抗剪切能力強(qiáng)，在較低粘度下，就具有良好的攜砂能力 ；

（4）清潔壓裂液對(duì)油、氣層中的粘土具有良好的防膨效果，能夠降低粘土膨脹對(duì)油、氣層的傷害；

（5）清潔壓裂液施工時(shí)，摩阻較低，可以降低施工時(shí)的水馬力；

（6）清潔壓裂液配置簡(jiǎn)單(僅需3 種料)、無(wú)毒無(wú)腐蝕性，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

2、清潔壓裂液的缺點(diǎn)：

（1）在高滲透地層壓裂時(shí)，濾失大；

（2）成本較高。

二、清潔壓裂液的室內(nèi)合成

水力壓裂處理能有效降低井眼表皮效應(yīng)，從而有效地提高井的產(chǎn)能。然而，常規(guī)聚合物壓裂液的殘留物可能會(huì)堵塞支撐劑充填的孔隙空間，降低近井地帶滲透率，致使壓裂效果變差。清潔壓裂液是由VES、鹽溶液、激活劑和穩(wěn)定劑等組成。

粘彈性表面活性劑(VES)主要為一種長(zhǎng)碳鏈的脂肪酸酯的季銨鹽。當(dāng)把這種表面活性劑加入到鹽水中時(shí)，在高速剪切攪拌中，VES 完全分散，流體充分稠化，最后成為粘彈態(tài)凍膠。鹽水一般選擇3%KCI+4%NH4C1，也有選擇 CaCl2、MgCl2、CaBr2、四甲基氯化銨等鹵化物。表面活性劑加入量一般為0.7%～4%。鹽水、表面活性劑濃度愈大，壓裂液使用溫度愈高。有些文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，為保持高溫穩(wěn)定性，需要加一些有機(jī)酸穩(wěn)定劑。有幾份專(zhuān)利談到了粘彈性表面活性劑水基壓裂液組成、物理化學(xué)性質(zhì)及評(píng)價(jià)結(jié)果，認(rèn)為VES 是一些由脂、脂肪酸等制得的長(zhǎng)碳鏈季銨鹽和一些水溶性非離子表面活性劑組成混合物，在與水混合制作壓裂液時(shí)，需要加一些有機(jī)酸鹽、水溶性醇作穩(wěn)定劑。

三、清潔壓裂液的性能分析

清潔壓裂液的熱穩(wěn)定性

對(duì)配方：2.5%FRC-1+3%KCL+0.3%JL-1進(jìn)行了熱穩(wěn)定試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度低于 時(shí)體系的耐溫性好，但當(dāng)溫度大于 時(shí)，視粘度隨溫度的增加下降較快。通過(guò)調(diào)整壓裂液體系各量的濃度，可以在以下得到所需的粘度。

清潔壓裂液的破膠性能及與地層水的配伍性

清潔壓裂液的破膠可以通過(guò)與原油接觸或通過(guò)地層水、淡水稀釋方法破膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，清潔壓裂液與原油接觸容易破膠，最多2.5 小時(shí)即可破膠，而通過(guò)地層水(實(shí)驗(yàn)中使用的是長(zhǎng)6 地層水)稀釋破膠較慢，因?yàn)橄♂屝枰^多體積的地層水。清潔壓裂液與地層水配伍性好，體系未出現(xiàn)沉淀。清潔壓裂液與淡水混合也容易破膠。

清潔壓裂液懸砂性能

對(duì)配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1的清潔壓裂液體系進(jìn)行了懸砂性能評(píng)價(jià)。試驗(yàn)方法為：將壓裂液裝入200ml 量筒中，觀察砂粒的沉降速度。結(jié)果表明，壓裂液體系可以滿足懸砂的需要。

濾失性能及對(duì)儲(chǔ)層的傷害評(píng)價(jià)

清潔壓裂液的濾失性與常規(guī)的瓜膠壓裂液有所不同，這是因?yàn)榍鍧崏毫岩涸趲r石的表面不能形成濾餅。因此雖然進(jìn)行了多塊巖心的濾失傷害實(shí)驗(yàn)，但僅有少數(shù)的巖心得到了濾失系數(shù)。

pH 值對(duì)清潔壓裂液體系性能的影響

對(duì)配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1進(jìn)行了pH 值對(duì)體系視粘度的影響評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高pH 值對(duì)體系粘度幾乎無(wú)影響；當(dāng)降低pH 值時(shí)，體系視粘度變化不大，但pH 值小于4時(shí)，體系粘度急劇下降。

高價(jià)離子對(duì)清潔壓裂液體系性能的影響對(duì)配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1 進(jìn)行了高價(jià)離子 對(duì)體系視粘度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三價(jià)鐵離子的濃度大于0.04%時(shí)，體系粘度出現(xiàn)急劇下降，體系變成暗紅色，而鈣離子在試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)體系粘度基本沒(méi)有影響。清潔壓裂液放置穩(wěn)定性及雜質(zhì)的影響

對(duì)配方：2.5%FRC-l+3%KCl+0.3%JL-1進(jìn)行了體系耐久性和雜質(zhì)對(duì)體系粘度的影響實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:清潔壓裂液穩(wěn)定性好，在實(shí)驗(yàn)室放置了220 小時(shí)，約9天，體系粘度沒(méi)有下降，還有所上升，這是因?yàn)槭覝卦黾拥脑颍瑢?shí)驗(yàn)過(guò)程中室溫從16℃增加至20℃。實(shí)驗(yàn)中使用的機(jī)械雜質(zhì)為灰塵，可以看出其對(duì)壓裂液體系的粘度影響不大。

結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了新型清潔壓裂液的定義、合成，對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。新型清潔壓裂液以其優(yōu)異的性能，在未來(lái)將具有更加廣闊的發(fā)展前景。近年來(lái)清潔壓裂液的研究與應(yīng)用取得了一定的成效，但目前對(duì)水基壓裂液的研究、應(yīng)用情況和水力壓裂技術(shù)發(fā)展情況，沿著壓裂液高效、低傷害、低成本的發(fā)展方向，對(duì)清潔壓裂液的深入研究是十分必要的。

[1] Brown.E.J，Card.RJ.Nelson.E.B.EP.835983(980415).US 7227877，961009.

[2] 劉偉，劉健權(quán).VES-80 清潔壓裂液實(shí)驗(yàn)研究[J].鉆井液與完井液，2004，21(3)：16-18.

[3] 馬中國(guó)，楊兆中，羅鑫林，蔡苑.清潔壓裂液的研究與應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11(1)44～47.

[4] 陳鵬飛，王煦，顏菲.一種改性胍膠的性能評(píng)價(jià)[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2007，8(9).1-3.

[5] 萬(wàn)仁溥.采油工程手冊(cè)[M].北京：石油-v，_lk 出版社，2000.