陰離子雙子表面活性劑作為清潔壓裂液的可行性研究

【摘要】：隨著低滲透油氣田的不斷開發(fā),對壓裂液的性能要求也越來越高。最近幾年發(fā)展起來的清潔壓裂液在很大程度上解決了傳統(tǒng)壓裂液破膠難、濾失高、殘渣多等缺點。目前國內(nèi)外對于清潔壓裂液的研究主要針對新型表面活性劑制備和清潔壓裂液的粘彈性、傷害性、流變性、摩阻性、控縫高性等的實驗研究,同時針對一些低孔、低滲、低壓等特殊油藏開始進行研究,但還處在起步階段,各個研究院所研制的藥品大多僅限于實驗室內(nèi)合成,開發(fā)的成果也只是在某個油田小范圍應(yīng)用。適用于氣井的清潔壓裂液對低滲儲層具有良好的控濾失作用,能有效控制縫高,施工摩阻低,壓裂液效率高,對儲層傷害小,增產(chǎn)效果顯著,但是目前相對于油井的研究還相對較少,而且耐溫性能不高。雖然目前國內(nèi)外研制和應(yīng)用的清潔壓裂液體系,已從過去單純的油井應(yīng)用,逐漸擴展到天然氣和煤層氣的開發(fā)應(yīng)用中,但在新產(chǎn)品的設(shè)計思路上,主要研究使用特殊的表面活性劑在較高濃度下形成棒狀膠束進而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原理為主。通過對表面活性劑在不同組成、不同溫度和不同剪切速率下的粘度變化以及壓裂液濾失性及對地層的傷害性進行評測。目前國內(nèi)外研制和應(yīng)用的清潔壓裂液,基本組成為粘彈性表面活性劑、鹽溶液和穩(wěn)定劑。在清潔壓裂液的研究中,使用的表面活性劑碳鏈長度多在12-18之間,主要分為陰離子型和陽離子型。由于陽離子表面活性劑成膠性能、抗溫性能較好,合成工藝比較成熟,在研究和現(xiàn)場應(yīng)用中使用較多,但隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)此類表面活性劑對地層粘土和砂巖的吸附性較強,因此該類壓裂液對地層造成潤濕傷害的幾率較大,從而影響采收率的提高?？v觀目前已經(jīng)研發(fā)出的清潔壓裂液,雖然可以在一定程度上改善裂縫通道從而提高原油的采收率,但過高的使用成本,以及耐溫性較差等極大地限制了它的推廣應(yīng)用。因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)且價格相對低廉的新型清潔壓裂液來提高石油的采收率具有著極其重要的意義。 針對這一問題,本文以自制的陰離子雙子表面活性劑為主劑,氯化鉀、水楊酸鈉、十二醇、納米二氧化鈦為添加劑,通過篩選復(fù)配得到4種壓裂液體系,四種壓裂液體系的組成為：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《水基壓裂液性能評價方法》對四種體系分別進行了流動曲線測試,應(yīng)力掃描,頻率掃描,模量測試,耐溫性測試,破膠性能測試,攜砂效果測試及耐剪切性能測試,研究發(fā)現(xiàn)：四種表面活性劑壓裂液流體均屬于假塑性流體,隨著溫度的升高壓裂液稠度系數(shù)K減小,增稠性能降低；GA-16與GA-14壓裂液體系均具有較高的儲能模量,具有優(yōu)良的增粘性,顯著的粘彈效應(yīng)；四種體系中GA-16壓裂液耐溫性能最好,可以用于90℃地層壓裂；四種壓裂液體系破膠液粘度均小于5mPa.s,油水界面張力較低,無殘渣；懸砂效果明顯,陶粒在四種壓裂液體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壓裂液體系的耐剪切性能相近,GA-16壓裂液體系耐剪切性最佳。經(jīng)過150min剪切后各壓裂液體系的粘度保留率為：GA-12體系為71.4%,GA-14體系為73.8%,GA-16體系為77.7%,GA-18體系為73%。 【關(guān)鍵詞】：陰離子雙子表面活性劑 清潔壓裂液 流變性 納米二氧化鈦
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE357.12
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 水力壓裂的基本理論9-11
• 1.2 常規(guī)壓裂液11-14
• 1.3 清潔壓裂液14-17
• 1.4 本文研究目的及內(nèi)容17-19
• 第二章 陰離子雙子表面活性劑壓裂液體系配方研究19-27
• 2.1 實驗試劑及儀器19-20
• 2.2 清潔壓裂液配方研究20-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 清潔壓裂液體系流變性研究27-42
• 3.1 流變學(xué)簡介27-32
• 3.2 陰離子雙子表面活性劑壓裂液體系粘彈性研究32-40
• 3.3 小結(jié)40-42
• 第四章 清潔壓裂液體系壓裂性能評價42-49
• 4.1 實驗儀器及試劑42-43
• 4.2 壓裂液耐溫性能測試43-44
• 4.3 壓裂液懸砂性能測試44-45
• 4.4 壓裂液破膠性能測試45-47
• 4.5 壓裂液的耐剪切性能測試47
• 4.6 本章小結(jié)47-49
• 第五章 結(jié)論與建議49-51
• 5.1 實驗結(jié)論49
• 5.2 進一步研究49-51
• 致謝51-52
• 參考文獻52-57
• 個人簡介57-58

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