CO2敏感型清洁压裂液体系的构筑及循环再利用机制研究

摘要

为实现压裂液返排液的循环再利用，本课题构建了一种CO2敏感的清洁压裂液体系。该体系由HETA和十二烷基硫酸钠(SDS)组成，通过CO2对压裂液返排液进行修复，实现了对清洁压裂液返排液的循环再利用。 对构建的CO2敏感的清洁压裂液体系性能进行了系统评价，研究结果表明：该清洁压裂液体系为假塑性流体，稠度系数较大，具有较强的非牛顿流体特性，为典型的幂律型流体；常温下该体系在低剪切速率下有稳定的平台区，即该体系有较好的抗剪切性；该体系在经历170s-1，510s-1，170s-1分别连续剪切2min之后，出现剪切增稠的效果；从粘弹性结果来看，该体系在低频率范围以粘性为主，而在高频率范围以弹性为主；该体系触变性很小。该清洁压裂液体系具有良好的携砂性能和耐温耐剪切性能，体系的动态滤失系数为6.0×10-4m/min1/2，能够满足应用要求；通过滤失伤害实验，该压裂液体系对岩心的伤害满足SY/T6376-2008的标准；利用胶囊破胶剂，破胶速度较快，破胶液粘度小于5mPa·s，破胶液界面张力为0.85mN/m，表面张力为27.1mN/m；残渣含量实验发现，该体系的残渣含量为0mg/L；返排性能实验发现该清洁压裂液的返排率能在70%以上，且随着地层渗透率的升高，返排率也随之升高。 采用流变、动态光散射和电镜直观地探究了清洁压裂液体系对CO2产生敏感的机理；同时，通过对循环三次的体系进行携砂性能、耐温耐剪切性能、滤失性能、静滤失伤害、动滤失伤害和返排性能的再次研究，与初始体系进行对比，发现性能保持良好。

目录

第一章 前 言

1.1 清洁压裂液研究现状

1.1.1 室内研究现状

1.1.2 现场研究现状

1.2 CO2敏感型表面活性剂研究进展

1.3 研究目的、意义及研究内容

1.3.1 研究目的与意义

1.3.2 研究内容

第二章 CO2敏感型清洁压裂液体系的筛选

2.1 实验药品及仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2 研究思路

2.3 结果与讨论

2.3.1 CO2敏感型清洁压裂液体系的初选

2.3.2 CO2敏感型清洁压裂液体系的优选

2.4 本章小节

第三章 CO2敏感型清洁压裂液体系性能评价

3.1 流变性能评价

3.1.1 流型指数测定

3.1.2 抗剪切性

3.1.3 剪切恢复性

3.1.4 粘弹性

3.1.5 触变性

3.2 携砂性能

3.3 耐温耐剪切性能

3.4 滤失性能

3.5 静滤失伤害

（1）实验准备

（2）压裂液静滤失对岩心基质渗透率损害率测定

3.6 动滤失伤害

3.7 破胶性能

3.8 残渣含量测定

3.9 返排性能

（1）实验准备

（2）返排性能测定

3.10 本章小结

第四章 清洁压裂液体系CO2敏感机理及循环再利用研究

4.1 清洁压裂液体系CO2敏感机理

4.1.1 流变测试

4.1.2 动态光散射

4.1.3 Cryo-TEM电镜

4.2 清洁压裂液体系循环再利用研究

4.2.1 携砂性能

4.2.2 耐温耐剪切性能

4.2.3 滤失性能

4.2.4 静滤失伤害

4.2.5 动滤失伤害

4.2.6 返排性能

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢