新型清潔壓裂液的室內合成及性能分析

黨亞姣 張佳平

（陜西省延長油田吳起采油廠勘探開發研究所，陜西 延安 717600）

一、清潔壓裂液的定義及特點

壓裂液作為水力壓裂的工作介質，在整個壓裂過程中起到了傳遞壓力、延伸新生裂縫和懸浮支撐劑的作用，對壓裂施工作業的成功率以及壓裂施工作業完畢后油氣井增產幅度和增產周期也有至關重要的作用。

傳統聚合物壓裂液包括天然的胍膠，田青膠，黃原膠，半天然的HPG，HEC，全人工的可交聯聚丙烯酰胺，低分子量壓裂液等。

清潔壓裂液是斯倫貝謝1997年率先推出的一款壓裂液，是一種由粘彈性表面活性劑(VES)組成的水基壓裂液。

清潔壓裂液的特點：

1、清潔壓裂液的優點

（1）清潔壓裂液的交聯及破膠機理決定了其在油、氣層中應用時，不需要添加任何破膠劑便能完全破膠。

（2）清潔壓裂液不形成濾餅，無殘渣，能充分保留支撐裂縫的導流能力；

（3）清潔壓裂液抗剪切能力強，在較低粘度下，就具有良好的攜砂能力 ；

（4）清潔壓裂液對油、氣層中的粘土具有良好的防膨效果，能夠降低粘土膨脹對油、氣層的傷害；

（5）清潔壓裂液施工時，摩阻較低，可以降低施工時的水馬力；

（6）清潔壓裂液配置簡單(僅需3 種料)、無毒無腐蝕性，便于現場施工。

2、清潔壓裂液的缺點：

（1）在高滲透地層壓裂時，濾失大；

（2）成本較高。

二、清潔壓裂液的室內合成

水力壓裂處理能有效降低井眼表皮效應，從而有效地提高井的產能。然而，常規聚合物壓裂液的殘留物可能會堵塞支撐劑充填的孔隙空間，降低近井地帶滲透率，致使壓裂效果變差。清潔壓裂液是由VES、鹽溶液、激活劑和穩定劑等組成。

粘彈性表面活性劑(VES)主要為一種長碳鏈的脂肪酸酯的季銨鹽。當把這種表面活性劑加入到鹽水中時，在高速剪切攪拌中，VES 完全分散，流體充分稠化，最后成為粘彈態凍膠。鹽水一般選擇3%KCI+4%NH4C1，也有選擇 CaCl2、MgCl2、CaBr2、四甲基氯化銨等鹵化物。表面活性劑加入量一般為0.7%～4%。鹽水、表面活性劑濃度愈大，壓裂液使用溫度愈高。有些文獻報導，為保持高溫穩定性，需要加一些有機酸穩定劑。有幾份專利談到了粘彈性表面活性劑水基壓裂液組成、物理化學性質及評價結果，認為VES 是一些由脂、脂肪酸等制得的長碳鏈季銨鹽和一些水溶性非離子表面活性劑組成混合物，在與水混合制作壓裂液時，需要加一些有機酸鹽、水溶性醇作穩定劑。

三、清潔壓裂液的性能分析

清潔壓裂液的熱穩定性

對配方：2.5%FRC-1+3%KCL+0.3%JL-1進行了熱穩定試驗。實驗結果表明，當溫度低于 時體系的耐溫性好，但當溫度大于 時，視粘度隨溫度的增加下降較快。通過調整壓裂液體系各量的濃度，可以在以下得到所需的粘度。

清潔壓裂液的破膠性能及與地層水的配伍性

清潔壓裂液的破膠可以通過與原油接觸或通過地層水、淡水稀釋方法破膠。實驗結果表明，清潔壓裂液與原油接觸容易破膠，最多2.5 小時即可破膠，而通過地層水(實驗中使用的是長6 地層水)稀釋破膠較慢，因為稀釋需要較多體積的地層水。清潔壓裂液與地層水配伍性好，體系未出現沉淀。清潔壓裂液與淡水混合也容易破膠。

清潔壓裂液懸砂性能

對配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1的清潔壓裂液體系進行了懸砂性能評價。試驗方法為：將壓裂液裝入200ml 量筒中，觀察砂粒的沉降速度。結果表明，壓裂液體系可以滿足懸砂的需要。

濾失性能及對儲層的傷害評價

清潔壓裂液的濾失性與常規的瓜膠壓裂液有所不同，這是因為清潔壓裂液在巖石的表面不能形成濾餅。因此雖然進行了多塊巖心的濾失傷害實驗，但僅有少數的巖心得到了濾失系數。

pH 值對清潔壓裂液體系性能的影響

對配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1進行了pH 值對體系視粘度的影響評價實驗。從試驗結果可以看出，高pH 值對體系粘度幾乎無影響；當降低pH 值時，體系視粘度變化不大，但pH 值小于4時，體系粘度急劇下降。

高價離子對清潔壓裂液體系性能的影響對配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1 進行了高價離子 對體系視粘度的影響。實驗結果表明，三價鐵離子的濃度大于0.04%時，體系粘度出現急劇下降，體系變成暗紅色，而鈣離子在試驗范圍內對體系粘度基本沒有影響。清潔壓裂液放置穩定性及雜質的影響

對配方：2.5%FRC-l+3%KCl+0.3%JL-1進行了體系耐久性和雜質對體系粘度的影響實驗。實驗結果表明:清潔壓裂液穩定性好，在實驗室放置了220 小時，約9天，體系粘度沒有下降，還有所上升，這是因為室溫增加的原因，實驗過程中室溫從16℃增加至20℃。實驗中使用的機械雜質為灰塵，可以看出其對壓裂液體系的粘度影響不大。

結束語

本文介紹了新型清潔壓裂液的定義、合成，對其性能進行了評價。新型清潔壓裂液以其優異的性能，在未來將具有更加廣闊的發展前景。近年來清潔壓裂液的研究與應用取得了一定的成效，但目前對水基壓裂液的研究、應用情況和水力壓裂技術發展情況，沿著壓裂液高效、低傷害、低成本的發展方向，對清潔壓裂液的深入研究是十分必要的。

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