Rheological properties of novel viscoelastic micelle systems containing anionic-nonionic dimeric surfactant

The viscoelastic micelle systems formed by novel anionic-nonionic dimeric surfactant and conventional cationic surfactant cetyltrimethylammonium(1631) were studied.The viscoelasticity,thixotropy,flow curves and constitutive equation for the novel viscoelastic micelle systems were investigated.The results show that the micelle systems possess viscoelasticity,thixotropy,and shear thinning property.Some micelle systems possess hysteresis loops showing both viscoelasticity and thixotropy.It is proved that the flow curves are characterized by the co-rotational Jeffreys constitutive equation correctly.

粘弹性表面活性剂(VES)压裂液

粘弹性表面活性剂 (VES)压裂液是SchlumbergerDowell公司开发的新型无聚合物压裂液 ,商品名ClearFrac,由表面活性剂长链脂肪酸的季铵盐溶解在盐水中而成。长链季铵盐分子在盐水中形成高度缠结的蚯蚓状成刚性长棒状胶束 ,使压裂液具有了一定的粘度和弹性 ,压裂液冻胶遇到烃类 (原油、天然气 )便会破胶。VES压裂液不需要破胶剂、交联剂、杀菌剂等 ,用量少 ,对地层伤害小。本综述分章介绍VES压裂液的开发简史 ,组成及结构 ;流变性 ;滤失性 ;导流能力 ;国外国内应用概况。

耐温VES压裂液SCF的性能

长链脂肪酸在酸存在下与胺缩合再经季铵化,得到季铵盐型表面活性剂,引入无机和有机阴离子,得到粘弹性表面活性剂,溶于水中制成VES压裂液SCF。测定了体积分数4.0%的SCF压裂液170s-1下40～150℃的粘温曲线,温度升至150℃时粘度为68mPa·s,降温至90℃并维持130min后粘度为88mPa·s;在130℃剪切95min时粘度>80mPa·s,在150℃剪切45min时粘度～70mPa·s。在60℃、100～500s-1区间,上行和下行粘度～剪切速率曲线几乎重叠。少量水和互溶剂、少量原油、大量水可使SCF压裂液完全破胶。残渣率为176mg/L。砂比为10%时,粒径0.5～0.8mm石英砂在SCF压裂液中的悬浮率>90%。SCF压裂液对粘土的防膨率为80.5%。在原油与SCF体积比为1∶4和1∶1时,原油30℃粘度由1832mPa·s分别降至100和48.7mPa·s。图4表2参1。

一种伤害率极低的阴离子型VES压裂液的研制及其应用

以代号D3F-AS05的阴离子型黏弹性表面活性剂（VES）为基础，通过组分用量筛选，制备了阴离子型VES压裂液。其配方如下：3．0％D8F-AS054-0．3％防垢剂EDTA4-6．0％反离子供体／防膨剂KCl＋0．5％KOH。该压裂液室温、1701／s下表观黏度40mPa·s；黏温曲线100～115℃段黏度上升，最佳使用温度为100～120℃；在90℃抗剪切测试中，剪切20min后黏度大体保持稳定；原油、淡水、盐水均可使该压裂液破胶；静态下密度3．31g／cm^3的陶粒在该压裂液中可保持悬浮状态16h以上，悬砂性良好。该压裂液对冀东大牛地低渗气藏岩心的伤害率仅为1．6％。而阳离子型VES压裂液、非交联HPG压裂液、有机硼交联HPG压裂液的伤害率分别为14．6％、33．9％、35．1％。该压裂液的弹性好于阳离子VES和有机硼交联HPG压裂液，这3种压裂液90℃下的G’／G”值分别为39．2、30，4和2．0。该压裂液已在大庆、河南油田和冀东大牛地气田成功应用。图4表3参5。

粘弹性表面活性剂压裂液VES-70工艺性能研究

粘弹性表面活性剂VES 70压裂液由复配表面活性剂VES 70和粘土稳定剂组成 ,其中VES 70为C16、C18烷基三甲基季铵盐与有机酸、异丙醇等的复配物。实验考察了VES 70胶束凝胶压裂液的应用性能。在 30℃下 ,VES 70溶液的表观粘度 (170s-1)随VES 70体积分数的增加而增大并趋于恒定值 :2 %溶液为 5 7mPa·s,4 %溶液为 175mPa·s,5 %溶液为 180mPa·s;4 %VES 70溶液的表现粘度随 pH值增大而增大 ,pH =1时不增粘 ,pH为 2～7时迅速增粘 ,pH为 9～ 11时增粘减慢。在 6 5℃、170s-1进行的 90min耐温剪切测试中 ,4 %VES 70溶液粘度降至 6 0mPa·s左右并保持稳定 ,这是VES压裂液的一个特点。在振荡频率为 6 .2 4rad/s时 ,随温度升高 (2 5～70℃ ) ,4 %VES 70压裂液的G′减少 ,G″增大 ,在 5 3℃时由G′ >G″变为G″ >G′ ,但G′值均 >2 .0Pa。 4 %VES 70压裂液以不同体积比与吉林原油混合 ,在 6 5℃破胶时间为 31.2～ 14 .1min ,破胶液粘度 5 .6～ 6 .1mPa·s ;与柴油等体积混合 ,6 5℃破胶时间 13.6min ,破胶液粘度 2 .7mPa·s ,表面张力 2 9.6mN/m ,界面张力 0 .33mN/m。在 6 5℃、3.5MPa下 4 %VES压裂液在低渗 (0 .0 80 7× 10 -3 μm2 )储层岩心中动态滤失系数为 7.5 2× 10 -4m/min0 .5,初滤失量为 2 .11× 10

VES压裂液的性能研究与循环使用

采用阳离子双子黏弹性表面活性剂和KCl制备了一种清洁压裂液VES,并采用5%(w)的煤油对该压裂液进行破胶,破胶液用盐酸纯化析出,过滤得到其中的表面活性剂再次进行配液回收循环使用。采用FTIR和SEM方法对回收前后的VES压裂液结构进行表征。对回收前后VES压裂液的黏弹性、流变性、携砂性等性能进行研究,并进行了岩心伤害实验和破胶实验。表征结果显示,回收前后的表面活性剂结构未发生变化,且回收循环试样依旧具有清晰的胶束层结构,VES压裂液可重复使用。实验结果表明,回收前后VES压裂液仍具有良好的弹性性质,而黏度几乎没有差别,在60 min内各试样黏度缓慢下降至约50 m Pa·s;VES压裂液原样岩心伤害率为4.88%,远小于瓜尔胶体系;经5次回收循环后岩心伤害率为9.22%;VES压裂液具有优良的携砂性能;回收循环后的VES压裂液试样在2 h之内均可彻底破胶,破胶后的试样黏度均小于5 m Pa·s,且无残渣。

低伤害清洁压裂液VES-1的研制与应用

所报道的VES - 1低伤害清洁压裂液体系 ,是由一种含特殊结构的阳离子表面活性剂增稠剂 4 % (ω)、盐水 2 %～ 4 % (ω)和一种反相离子 0 .35 % (ω)等所组成的。该压裂液的增稠剂具有在水中 1～ 2min以内可均匀分散并形成冻胶 ;抗温能力达 80℃ ;抗剪切性能好 ,在 80℃下剪切 6 0min后 ,压裂液的粘度仍大于 90mPa·s;不用破胶剂 ,在室温下 12 0min后压裂液粘度小于 5mPa·s;伤害低 ,平均岩心恢复率大于 90 % ;平均砂比大于 5 0 %。在现场已成功应用 10井次。

压裂用黏弹性表面活性剂VES-J的合成

清洁压裂液(VES)主要是采用季铵盐类表面活性剂,但常规VES存在刺激性大和由于吸附使储集层发生润湿反转带来伤害2大问题。研究表明这2个问题可以通过分子设计来尽量避免。在理论研究和分析的基础上合成了黏弹性表面活性剂VES-J,并通过测定在不同温度和不同水杨酸钠加量下体系水溶液黏度得出了压裂液配方。该压裂液配方在70℃1、70 s-1下表观黏度达到100 mPa.s,具有较好的耐剪切能力和优异的破胶能力,破胶后均无残渣,对地层伤害很小。

适于低渗透储层的QC-VES清洁压裂液体系实验研究

针对陕北"低渗、低压、低温"的储层特点,研制了QC-VES清洁压裂液。首先,以QC-1表面活性剂为主剂、JH-1为反离子助剂、KCl为黏土稳定剂,运用单因素实验法得到了清洁压裂液配方:1.2%QC-1+0.3%JH-1+0.2%KCl。按照SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》对QC-VES清洁压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:QC-VES清洁压裂液体系为假塑性非牛顿流体,稠度系数为1.93,流动指数为0.32;具有较好的黏温特性,在80℃、170 s-1剪切速率下连续剪切60 min,黏度仍保持在70 mPa·s左右;具有优良的黏弹性,悬砂性能良好;破胶液黏度为3.42 mPa·s,易返排;残渣接近于零,对于低渗储层岩心伤害率较小,静态平均伤害率为8.59%。

VES流体的基本性能及其应用

研究了VES(ViscoelasticSurfactant,粘弹性表面活性剂)流体的基本性能,包括VES增稠能力、反离子加量对VES胶束的影响、盐水对VES胶束溶液性能影响、VES胶束溶液的抗剪切性能和破胶性能。VES在青海油田清洁酸化和清洁压裂中得到成功应用,为该油田特别是低压低渗水敏油田探索了一种新的增产技术,具有广阔的应用前景。

具有高温流变学稳定的VES压裂液性能的分析研究

针对目前黏弹性表面活性剂压裂液耐温性不足、成本高的缺点,研制了双子阳离子表面活性剂FL-25,并以其作为稠化剂配制成压裂液。FL-25无须添加任何有机或无机盐,便可在水中形成黏弹性流体。对新型双子阳离子表面活性剂的流变性质和热稳定性进行实验研究。结果表明:F-25溶液具有较好的稳定性、黏弹性、触变性和抗剪切性。在温度为110℃、剪切速率为170 s^(-1)时,剪切90 min黏度保持在69 mPa·s,表现出良好的耐高温性能。

VES-100高温清洁压裂液的性能评价

研究了不同浓度的WT-100表面活性剂作为增稠剂的清洁压裂液的流变性能,以及在不同类型的盐溶液中的粘度变化。用流变仪测定了60℃时3%NH4CL体系的储能模量和耗能模量,证实了其存在较好的粘弹性。4%WT-100+3%NH4CL体系在100℃,170 s-1条件下表观粘度达到36 mPa.s,该体系具有较好的悬砂性能,破胶简单彻底,残渣少,破胶液粘度低,容易返排,而且还具有一定的耐酸性,可以配制成酸性压裂液。

多功能清洁压裂液F-VES性能评价

针对目前阳离子清洁压裂液存在的成本高、吸附造成的伤害大的问题,研发出了一种小分子阴离子型、抗剪切、低伤害、多功能的环保型清洁压裂液体系,其配方为:4%F-VES+0.5%KCl。室内性能评价结果表明,该压裂液的耐温耐剪切性良好,在80℃的表观黏度为40 mPa.s,在60℃连续剪切70 min后的黏度为67 mPa.s;在常温下与原油混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,表面张力为25 mN/m;静态悬砂速度为0.02～0.04cm/s;对岩心的伤害率为14.5%,比瓜胶压裂液和VES压裂液分别下降了58.6%和45.5%;对支撑剂导流能力的伤害率为9%,较VES压裂液下降了近74%;破胶液的驱油率为65%,与驱油剂WP-1相当。

粘弹性表面活性剂压裂液的研究进展

粘弹性表面活性剂压裂液与传统水基聚合物压裂液相比具有低伤害、低摩阻、易于彻底破胶等优点,近年来成为压裂液领域的研究重点。本文介绍了粘弹性表面活性剂压裂液的种类及影响因素,并综述了粘弹性表面活性剂压裂液相关作用机理。根据堆叠参数分析粘弹性表面活性剂的不同缔合状态,并探究了浓度、温度、添加剂及pH对其溶液性能的影响,研究成果可为后续应用提供理论基础。

耐高温FRK-VES清洁压裂液性能评价

针对国内外清洁压裂液耐温性能较差的问题,开发出一种新型的两性离子表面活性剂压裂液体系。该清洁压裂液体系优化配方为4.0%FRK-VES+0.30%稀盐酸+4.0%KCl溶液+1.0%苯甲酸钠。室内实验对FRK-VES压裂液体系性能进行了评价:耐温耐剪切性良好,120℃的表观黏度为83 mPa.s(170 1/s),30℃连续剪切60 min的黏度为3167 mPa.s;携砂性能良好,摩阻较小,在常温下与原油和地层水混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,并且无残渣,破胶液界面张力为0.75 mN/m,表面张力为24.8 mN/m;该体系滤失系数为1.93×10-4m/min1/2,对渗透率为1μm2和0.2μm2储层的渗透率伤害率分别为19.56%、25.36%,适合不超过120℃的高温低渗砂岩的储层改造。该清洁压裂液在胜利油田、华北分公司现场施工,效果较好。

中高温VES压裂液用表面活性剂NTX-100

由长链脂肪酸合成了多头季铵盐型表面活性剂NTX 100(有效物≥50%)。由4.0%NTX 100、0.3%pH调节剂、3.0%KCl和清水组成的压裂液体系,20℃、40℃、60℃下的粘度(170s-1)分别为146、134、97mPa·s,在室温放置1个月后粘度基本不变。粘温曲线表明,NTX 100体系压裂液的最佳pH值为6.0～6.5,在100℃下4.5%NTX 100、0.2%pH调节剂、2.1%KCl体系的粘度保持在50mPa·s。在振荡频率0.1HZ、温度20～90℃范围,随温度升高,上述4.5%NTX 100体系的G′值先略下降,高于45℃后大幅上升,高于约68℃后又持续下降;G″值则先基本稳定,高于60℃后上升;在90℃时G′和G″均大于20℃时的值。上述4.5%NTX 100体系与20%(以体积计)柴油混合后破胶,破胶液30℃粘度为14mPa·s,静置后分为三层,由上层油相体积计算,破乳率>70%,静置后的破胶液与等体积水混合后,粘度为4.2mPa·s。NTX 100耐温性良好,可用于110℃左右的中高温井压裂。图3表1参7。

新型吉米奇季铵盐在VES清洁压裂液中的应用研究

采用吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂NGA——乙烯撑基双(十八烷基二甲基溴化铵)和氯化钠配制了一种VES清洁压裂液,使用控制应力流变仪对配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:NGA 2.0%(w),NaCl 4.0%(w)配制的VES清洁压裂液体系具有良好的粘弹性及抗温稳定性能,最高抗温可达95℃,解决了传统季铵盐类清洁压裂液体系的添加量高、耐温性能差的缺点,具有良好的应用前景。

新型吉米奇(Gemini)季铵盐(NGA)的研制及其在VES清洁压裂液中的应用

本研究合成了一种新型的吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂NGA-乙烯撑基双(十八烷基二甲基溴化铵),并对产物的表面活性及由产物配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:其CMC为1.2×10^(-1) mol/L,r_(CMC)为30.7 mN/m;添加NGA 2.0%(wt),NaCl 4.0%(wt)配制的VES清洁压裂液体系具有良好的粘弹性及抗温稳定性能,最高抗温可达95℃,解决了传统季铵盐类清洁压裂液体系的添加量高、耐温性能差的缺点,具有良好的市场应用前景。

粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性

综述了粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性 ,论题如下。①组成与微观结构 ,包括粘弹性表面活性剂压裂液简介。②流变学特性 :胶束链长及其影响因素 ;胶束粘弹性动态特征 ;粘弹性胶束的松弛时间 ;粘弹性胶束的零剪切粘度 ;胶束压裂液的剪切流变行为。③微观结构和物化性能研究方法。图 2表 1参 13。

粘弹性清洁压裂液的研究与应用

针对吉林油田油藏特点 ,优化出了VES - 70粘弹性清洁压裂液配方体系。分析了粘弹性清洁压裂液的水溶液增粘特性、耐温耐剪切性能、破胶性能、动态滤失与损害性能 ,介绍了现场应用工艺和应用效果。研究结果表明 ,该清洁压裂液应用简便 ,直接将粘弹性表面活性剂加入清水中 ,即可形成粘弹性凝胶 ,具有明显的网络结构 ,粘弹性好、剪切稳定性强、支撑悬浮力好、施工摩阻低 ,可控制裂缝的有效延伸 ,增产效果显著。