CTJ清潔壓裂液室內(nèi)性能評價

梁策

【摘要】以自制陰離子雙子表面活性劑與陽離子雙子表面活性劑按一定比例混合，制備了清潔壓裂液。對該壓裂液的耐溫耐剪切性、粘彈性及破膠性進行室內(nèi)評價，結(jié)果表明，該壓裂液的粘彈性好，無需破膠劑可自動破膠，配置簡單，易于現(xiàn)場使用。

【關(guān)鍵詞】CTJ壓裂液 耐溫耐剪切

壓裂液作為油氣藏的主要增產(chǎn)措施已得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，優(yōu)質(zhì)、低損害、底成本是壓裂液發(fā)展的方向。目前，國內(nèi)外應(yīng)用的主要以植物膠壓裂液為主，由于植物膠壓裂液殘渣、濾餅和濃縮膠的存在，導(dǎo)致壓裂液滲透能力降低，壓裂施工后增產(chǎn)效果不能達到最佳。清潔壓裂液作為一種新型的壓裂體系，以小分子的表面活性劑在一定溶解液介質(zhì)中相互締合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠，具有無殘渣、低損害的特點。簡化常規(guī)壓裂液8～10種添加劑配置復(fù)雜的步驟，降低了作業(yè)成本。本文對實驗室合成出的清潔壓裂液進行室內(nèi)評價，結(jié)果表明，CTJ壓裂液能滿足現(xiàn)場壓裂要求，且能自動破膠反排，對地層傷害小，配置方法簡單，易于現(xiàn)場使用。

1 室內(nèi)試驗

試驗儀器：MCR流變儀 warning攪拌器

測試系統(tǒng)：高溫高壓旋轉(zhuǎn)圓筒系統(tǒng)

配置壓裂液主劑為CTJ-1陰離子雙子表面活性劑，輔助劑為CTJ-2陽離子雙子表面活性劑。

配置方法：取適量實驗用水，倒入warning攪拌器中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至液體形成漩渦可見到攪拌器槳葉中軸頂端即可。緩慢加入CTJ-1，避免形成魚眼，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達到漩渦狀態(tài)，待形成均勻溶液后，向溶液中加入CTJ-2，繼續(xù)攪拌待溶液均勻后停止攪拌。

2.2 耐溫耐剪切試驗

測試CTJ壓裂液分別在90，100、110、120、130℃下持續(xù)剪切2h，剪切速率為 170s-1的的粘度變化。如圖2所示，粘度隨剪切時間增加而減小，剪切2小時后CTJ壓裂液在130℃一下粘度均在20mpa·s以上，能滿足現(xiàn)場壓裂施工要求。

圖2 耐溫耐剪切試驗圖

2.3 粘彈性試驗

粘彈性是清潔壓裂液重要的性質(zhì)之一，儲能模量（G'）和損耗模量（G''）分別表示清潔壓裂液能量的儲存和耗散。損耗模量的大小，反映了清潔壓裂液的粘性大小，而儲能模量則反映了清潔壓裂液的彈性大小。損耗模量越大，清潔壓裂液的內(nèi)摩擦阻力越大，抗沖刷性越好。儲能模量反映了抗御沖擊和局部破壞的能力。損耗模量和儲能模量是清潔壓裂液的兩個重要表征參數(shù)。用旋轉(zhuǎn)圓筒系統(tǒng)測試，在100℃下，0.1Hz頻率震蕩剪切模式下進行應(yīng)力掃描，確定線性粘彈區(qū)。由結(jié)果分析，選擇G=526Pa這一應(yīng)力值在頻率0.01～10Hz的范圍內(nèi)進行應(yīng)力掃描，得出其粘彈性曲線見圖3。

圖3 粘彈性曲線圖

CTJ壓裂液的耗能模量G''隨著頻率的增大而減小，儲能模量G'隨著頻率增大而增大，根據(jù)Hoffmann提出的判斷溶液是否為粘彈性的方法：測定G'與G''，若在0.01～10Hz范圍內(nèi)G'恒大于G''且G>10-1Pa，則認為該溶液具有粘彈性。由圖3看出CTJ壓裂液的儲能模量明顯大于耗能模量，則該液體具有粘彈性，且表現(xiàn)已彈性行為為主，其在低粘度下也具有良好的攜砂能力。2.4 破膠性

CTJ壓裂液的破膠性能可通過與原油接觸或通過用地層水、淡水稀釋的方法來完成，將CTJ壓裂液與原油以8：1體積比進行接觸，2h即可破膠，破膠后溶液粘度為3.5mPa·s；而通過地層水的稀釋破膠時間根據(jù)地層水的礦化度而定。

3 結(jié)論

CTJ壓裂液具有很好的抗溫性與耐剪切性，130℃溫度下剪切兩小時仍能控制粘度在20mPa·s以上，配置簡單，能縮小施工成本，易于現(xiàn)場使用。

CTJ壓裂液屬于彈性為主液體，且儲能模量G能在20Pa以上，說明CTJ壓裂液在低粘度時也能具有很好的攜砂能力。

CTJ壓裂液具有良好的破膠性，通過接觸原油或地層水都可自動破膠反排，破膠后粘度僅為3.5mPa·s，無殘渣，對底層傷害小。