高分子量表面活性劑清潔壓裂液

【摘要】：水力壓裂增產(chǎn)技術(shù)是改善油氣層的有效方法,是油氣井增產(chǎn)、水井增注的一項(xiàng)重要措施。在壓裂施工過(guò)程中,壓裂液的好壞又成為該施工成敗的關(guān)鍵因素。壓裂液種類繁多,目前,90%的壓裂液都是水基壓裂液,這類壓裂液成本低,性能穩(wěn)定受到青睞,但目前的水基壓裂液其抗高溫性差,對(duì)地層傷害大。最近新開發(fā)的粘彈性表面活性劑作為清潔壓裂液,此壓裂液對(duì)地層傷害較小,但因成本較高與抗高溫性差限制了其大規(guī)模的應(yīng)用,因此開發(fā)抗高溫、低成本清潔壓裂液提上了日程。 分析壓裂液的發(fā)展?fàn)顩r,結(jié)合油田所需與高分子表面活性劑的特點(diǎn),提出高分子表面活性劑及其助劑作為抗高溫清潔壓裂液的構(gòu)思。分析了這種體系的性能特點(diǎn),可以滿足抗高溫清潔壓裂液施工的性能要求。 根據(jù)已有的知識(shí)設(shè)計(jì)并合成了高分子表面活性劑,結(jié)果證明所合成的高分子表面活性劑具有表面活性,在一定的濃度下就可以發(fā)生締合,到達(dá)了設(shè)計(jì)的初衷。系統(tǒng)地研究了高分子表面活性劑的抗溫、抗鹽、抗剪切性能,而且與其助劑作為抗高溫清潔壓裂液的可行性,實(shí)驗(yàn)表明:本文合成的高分子表面活性劑與其YZ-1助劑的復(fù)合物具有優(yōu)良的增粘性、明顯的抗溫性及一定的鹽增粘性、剪切稀釋性,復(fù)合體系可以運(yùn)用于壓裂工藝。 用水基壓裂液性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了高分子表面活性劑及其助劑作為抗高溫清潔壓裂液的性能,結(jié)果證明該壓裂液能夠滿足濾失低,壓裂液具有顯著的粘彈效應(yīng);該壓裂液的使用溫度可達(dá)130℃以上;壓裂液體系快速、徹底破膠;而且壓裂液在粘度較低就可以攜砂;壓裂液無(wú)殘?jiān)?壓裂液的破膠液對(duì)巖心基質(zhì)滲透率傷害率比粘彈性表面活性劑壓裂液的傷害還低,說(shuō)明使用該體系作為壓裂液具有明顯的抗高溫,而且是清潔壓裂液。 因此,本文通過(guò)分子設(shè)計(jì),理論分析,再到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終得到的壓裂液滿足設(shè)計(jì)要求,從而成功開發(fā)高分子表面活性劑及其助劑作為抗高溫清潔壓裂液體系。 【關(guān)鍵詞】：壓裂液 高分子表面活性劑 YZ-1助劑 抗高溫 低傷害 流變性 粘彈性
【學(xué)位授予單位】：西南石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TE357.1
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 緒論8-25
• 1.1 壓裂技術(shù)的近期發(fā)展?fàn)顩r8-10
• 1.2 壓裂液的發(fā)展概況10-17
• 1.2.1 壓裂液的作用10
• 1.2.2 壓裂液類型10-11
• 1.2.3 水基壓裂液11-16
• 1.2.3.1 植物膠及其衍生物12-13
• 1.2.3.2 纖維素及其衍生物13-14
• 1.2.3.3 改性淀粉14
• 1.2.3.4 微生物多糖14
• 1.2.3.5 合成聚合物14-16
• 1.2.4 粘彈性表面活性劑(VES)壓裂液16-17
• 1.3 問(wèn)題的提出與本文的構(gòu)思17-18
• 1.3.1 問(wèn)題的提出17-18
• 1.3.2 本文的構(gòu)思18
• 1.4 高分子表面活性劑18-22
• 1.4.1 高分子表面活性劑的分類18-19
• 1.4.2 高分子表面活性劑的主要性質(zhì)19-20
• 1.4.3 高分子表面活性劑的應(yīng)用20-22
• 1.5 對(duì)本文構(gòu)思的壓裂液的可行性分析22-23
• 1.6 本文的研究目的及內(nèi)容23-25
• 1.6.1 本文的研究目的23
• 1.6.2 本文的研究?jī)?nèi)容23-25
• 2 高分子表面活性劑的合成與表征25-35
• 2.1 高分子表面活性劑的合成25-27
• 2.1.1 主要單體的選擇25-26
• 2.1.2 合成方法的選擇26
• 2.1.3 試劑與儀器26-27
• 2.1.4 高分子表面活性劑的合成步驟27
• 2.2 合成的高分子表面活性劑的簡(jiǎn)單表征27-31
• 2.2.1 特性粘數(shù)的基本概念27-28
• 2.2.2 高分子表面活性劑的特性粘數(shù)28-29
• 2.2.3 測(cè)定方法29
• 2.2.4 高分子表面活性劑的特性粘數(shù)[η]測(cè)定結(jié)果29-30
• 2.2.5 測(cè)試結(jié)果30-31
• 2.3 溶解性測(cè)試31-32
• 2.4 高分子表面活性劑的表面張力測(cè)定32-34
• 2.4.1 表面張力32
• 2.4.2 吊環(huán)法測(cè)量原理32-33
• 2.4.3 儀器和藥品及實(shí)驗(yàn)方法33
• 2.4.4 合成的高分子表面活性劑表面張力測(cè)試33-34
• 2.4.5 吊環(huán)法測(cè)定γ及cmc的求取34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 高分子表面活性劑流變及其助劑相互影響35-50
• 3.1 高分子表面活性劑的流變性35-40
• 3.1.1 儀器及實(shí)驗(yàn)方法35
• 3.1.2 本文合成的高分子表面活性劑的流變特性35-36
• 3.1.3 高分子表面活性劑溶液的粘—濃關(guān)系36-37
• 3.1.4 高分子表面活性劑溶液的粘—溫關(guān)系37-38
• 3.1.5 高分子表面活性劑溶液的粘—鹽關(guān)系38-39
• 3.1.6 高分子表面活性劑溶液的表觀粘度與剪切速率的關(guān)系39-40
• 3.2 助劑對(duì)壓裂液用高分子表面活性劑流變性影響的研究40-48
• 3.2.1 儀器及實(shí)驗(yàn)方法40-41
• 3.2.2 主要助劑的選擇41-42
• 3.2.3 YZ-1對(duì)高分子表面活性劑溶液粘度的影響42-43
• 3.2.4 溫度對(duì)高分子表面活性劑／YZ-1復(fù)合體系粘度的影響43-44
• 3.2.5 鹽對(duì)復(fù)合體系粘度的影響44-47
• 3.2.6 KCl對(duì)復(fù)合體系溶液性能的影響47-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 4 壓裂液的性能研究50-70
• 4.1 壓裂液的熱穩(wěn)定性研究50
• 4.1.1 儀器及實(shí)驗(yàn)方法50
• 4.2 熱穩(wěn)定性的測(cè)試50-51
• 4.3 壓裂液最佳配比的討論51-52
• 4.4 對(duì)壓裂液基液的表觀粘度的測(cè)定52
• 4.5 壓裂液的流變性52-55
• 4.5.1 儀器及實(shí)驗(yàn)方法52
• 4.5.2 壓裂液的流變曲線52-55
• 4.6 壓裂液的剪切稀釋性55-57
• 4.7 壓裂液的粘彈性研究57-59
• 4.7.1 儀器及實(shí)驗(yàn)方法57
• 4.7.2 粘彈性57
• 4.7.3 壓裂性體系粘彈性研究57-59
• 4.8 懸浮性研究59-61
• 4.8.1 實(shí)驗(yàn)部分60
• 4.8.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論60-61
• 4.9 濾失性能的研究61-63
• 4.9.1 濾失性機(jī)理61
• 4.9.2 壓裂液濾失機(jī)理分析61-63
• 4.10 破膠性能63-64
• 4.10.1 破膠方法63
• 4.10.2 破膠液的粘度測(cè)定及破膠機(jī)理初步分析63-64
• 4.11 破膠液表面、界面張力的測(cè)定64-65
• 4.12 壓裂液殘?jiān)繙y(cè)定65-66
• 4.13 壓裂液與地層流體配伍性測(cè)定66
• 4.14 壓裂液破膠液對(duì)巖心基質(zhì)滲透率損害率測(cè)定66-69
• 4.14.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備66-67
• 4.14.2 巖心基質(zhì)滲透率損害率測(cè)定67-68
• 4.14.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析68-69
• 4.15 本章小結(jié)69-70
• 5 結(jié)論與建議70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 應(yīng)用展望71
• 5.3 本課題的進(jìn)一步研究的方向71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76

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