阴离子双子表面活性剂作为清洁压裂液的可行性研究

【摘要】：随着低渗透油气田的不断开发,对压裂液的性能要求也越来越高。最近几年发展起来的清洁压裂液在很大程度上解决了传统压裂液破胶难、滤失高、残渣多等缺点。目前国内外对于清洁压裂液的研究主要针对新型表面活性剂制备和清洁压裂液的粘弹性、伤害性、流变性、摩阻性、控缝高性等的实验研究,同时针对一些低孔、低渗、低压等特殊油藏开始进行研究,但还处在起步阶段,各个研究院所研制的药品大多仅限于实验室内合成,开发的成果也只是在某个油田小范围应用。适用于气井的清洁压裂液对低渗储层具有良好的控滤失作用,能有效控制缝高,施工摩阻低,压裂液效率高,对储层伤害小,增产效果显著,但是目前相对于油井的研究还相对较少,而且耐温性能不高。虽然目前国内外研制和应用的清洁压裂液体系,已从过去单纯的油井应用,逐渐扩展到天然气和煤层气的开发应用中,但在新产品的设计思路上,主要研究使用特殊的表面活性剂在较高浓度下形成棒状胶束进而形成网状结构的原理为主。通过对表面活性剂在不同组成、不同温度和不同剪切速率下的粘度变化以及压裂液滤失性及对地层的伤害性进行评测。目前国内外研制和应用的清洁压裂液,基本组成为粘弹性表面活性剂、盐溶液和稳定剂。在清洁压裂液的研究中,使用的表面活性剂碳链长度多在12-18之间,主要分为阴离子型和阳离子型。由于阳离子表面活性剂成胶性能、抗温性能较好,合成工艺比较成熟,在研究和现场应用中使用较多,但随着研究的深入,发现此类表面活性剂对地层粘土和砂岩的吸附性较强,因此该类压裂液对地层造成润湿伤害的几率较大,从而影响采收率的提高。纵观目前已经研发出的清洁压裂液,虽然可以在一定程度上改善裂缝通道从而提高原油的采收率,但过高的使用成本,以及耐温性较差等极大地限制了它的推广应用。因此开发具有自主知识产权且价格相对低廉的新型清洁压裂液来提高石油的采收率具有着极其重要的意义。 针对这一问题,本文以自制的阴离子双子表面活性剂为主剂,氯化钾、水杨酸钠、十二醇、纳米二氧化钛为添加剂,通过筛选复配得到4种压裂液体系,四种压裂液体系的组成为：①5%GA.12+2.0%NaSL+4%十二醇+0.15%TiO2；②3.5%GA-14+1.5%NaSL+3%十二醇+0.2%TiO2；③3%GA.16+2.0%NaSL+3%十二醇+0.15%TiO2；④2%GA.18+1.0%NaSL+3%十二醇+0.15%TiO2。按照SY/T5107—2005《水基压裂液性能评价方法》对四种体系分别进行了流动曲线测试,应力扫描,频率扫描,模量测试,耐温性测试,破胶性能测试,携砂效果测试及耐剪切性能测试,研究发现：四种表面活性剂压裂液流体均属于假塑性流体,随着温度的升高压裂液稠度系数K减小,增稠性能降低；GA-16与GA-14压裂液体系均具有较高的储能模量,具有优良的增粘性,显著的粘弹效应；四种体系中GA-16压裂液耐温性能最好,可以用于90℃地层压裂；四种压裂液体系破胶液粘度均小于5mPa.s,油水界面张力较低,无残渣；悬砂效果明显,陶粒在四种压裂液体系中的沉降速度平均只有其在水中沉降速度的二十分之一；GA-12、GA-14、GA-18压裂液体系的耐剪切性能相近,GA-16压裂液体系耐剪切性最佳。经过150min剪切后各压裂液体系的粘度保留率为：GA-12体系为71.4%,GA-14体系为73.8%,GA-16体系为77.7%,GA-18体系为73%。 【关键词】：阴离子双子表面活性剂 清洁压裂液 流变性 纳米二氧化钛
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE357.12
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 水力压裂的基本理论9-11
• 1.2 常规压裂液11-14
• 1.3 清洁压裂液14-17
• 1.4 本文研究目的及内容17-19
• 第二章 阴离子双子表面活性剂压裂液体系配方研究19-27
• 2.1 实验试剂及仪器19-20
• 2.2 清洁压裂液配方研究20-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 清洁压裂液体系流变性研究27-42
• 3.1 流变学简介27-32
• 3.2 阴离子双子表面活性剂压裂液体系粘弹性研究32-40
• 3.3 小结40-42
• 第四章 清洁压裂液体系压裂性能评价42-49
• 4.1 实验仪器及试剂42-43
• 4.2 压裂液耐温性能测试43-44
• 4.3 压裂液悬砂性能测试44-45
• 4.4 压裂液破胶性能测试45-47
• 4.5 压裂液的耐剪切性能测试47
• 4.6 本章小结47-49
• 第五章 结论与建议49-51
• 5.1 实验结论49
• 5.2 进一步研究49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-57
• 个人简介57-58

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