粘弹性表面活性剂合成及其作为稠化剂的酸性清洁压裂液性能研究

摘要

随着低渗透油气田的不断开发,粘弹性表面活性剂压裂液成已经为研究的热点之一。对于一些具有特殊、复杂岩性的油气藏,使用普通粘弹性表面活性剂压裂液压裂的效果不是很理想。因此,开发一种新型酸性清洁压裂液体系,使其能在地层岩石表面刻蚀出“溶蚀孔道”的同时又可以携带支撑剂来提高酸式裂缝的导流能力、扩大渗流面积,为改造裂缝性复杂岩性油藏提供一种有效手段。
　　 针对这一问题,本文合成了两种粘弹性表面活性剂,并以这两种表面活性剂为稠化剂配制了酸性清洁压裂液,并研究压裂液的基本性能。研究结果表明:
　　 (1)最佳合成工艺条件:酰胺化反应:KOH的质量分数0.5%,DMAPA、硬脂酸摩尔比为1.10:1,反应温度140℃,反应时间7-8h;季铵化反应的最佳条件为:异丙醇、水体积比为1.8:1,3-氯-2-羟基丙磺酸钠、叔胺摩尔比为1.10:1,反应温度70℃,反应时间6h左右。
　　 (2)酸性清洁压裂液性能:具有良好的耐温性能,在不同温度下测定一定时间后,不同酸浓度下的压裂液表观黏度均大于30.0mPa-、s,仍具有较好的携砂性能;具有较好的耐剪切性能,在不同温度条件下,压裂液的表观粘度随剪切时间的增加变化不是很大,说明在该清洁压裂液具有较好耐剪切能力;剪切稀释恢复性,随着剪切速率的提高,压裂液的粘度逐渐降低,剪切作用消失后,压裂液粘度粘度逐渐升高;携砂能力强,砂粒沉降速度较小;与煤油接触后破胶,破胶液黏度低小于5mPa-s;滤失系数为3.93×10-4,低于常会压裂液和冻胶技术标准;具有良好的缓速性能,60min以后还含有较高残酸的浓度。
　　 (3)微泡沫酸性清洁压裂液:体系配方为SCF-18+缓蚀剂ATMP+H4Cl+冰乙酸+NaHCO3,其余为水。该体系具有较好耐温性,温度在90℃时,溶液的表观粘度为108mPa-s;具有较好的耐剪切性能,在剪切60min后,压裂液的表观粘度基本在70mPa-s;,携砂能力好,在温度为60℃时,微泡沫压裂液的沉降速度低于普通的压裂液的沉降速度;遇原油可破胶,破胶液的粘度均可达到要求(小于5mPa-s);微泡沫压裂液的滤失量为0.37mL/min,滤失系数分别为3.17×10-4m/min1/2,低于无泡沫的清洁压裂液;压裂液破胶液具有较低的表界面张力,表面张力为25.6mN/m,油水界面张力为0.92mN/m,较低的表界面张力增加破胶液的返排能力。
　　 (4)酸性清洁压裂液在加砂的同时能够对储层进行酸化,把将酸化和压裂有效的结合在一起,提高了压裂的效率和压裂效果;微泡沫酸性压裂液,有效结合酸性清洁压裂液和CO2泡沫也裂液的优点,提高清洁压裂液的携砂性,降低清洁压裂液的滤失性,同时有助于破胶液的返排。