新型清洁压裂液的室内合成及性能分析

党亚姣 张佳平

（陕西省延长油田吴起采油厂勘探开发研究所，陕西 延安 717600）

一、清洁压裂液的定义及特点

压裂液作为水力压裂的工作介质，在整个压裂过程中起到了传递压力、延伸新生裂缝和悬浮支撑剂的作用，对压裂施工作业的成功率以及压裂施工作业完毕后油气井增产幅度和增产周期也有至关重要的作用。

传统聚合物压裂液包括天然的胍胶，田青胶，黄原胶，半天然的HPG，HEC，全人工的可交联聚丙烯酰胺，低分子量压裂液等。

清洁压裂液是斯伦贝谢1997年率先推出的一款压裂液，是一种由粘弹性表面活性剂(VES)组成的水基压裂液。

清洁压裂液的特点：

1、清洁压裂液的优点

（1）清洁压裂液的交联及破胶机理决定了其在油、气层中应用时，不需要添加任何破胶剂便能完全破胶。

（2）清洁压裂液不形成滤饼，无残渣，能充分保留支撑裂缝的导流能力；

（3）清洁压裂液抗剪切能力强，在较低粘度下，就具有良好的携砂能力 ；

（4）清洁压裂液对油、气层中的粘土具有良好的防膨效果，能够降低粘土膨胀对油、气层的伤害；

（5）清洁压裂液施工时，摩阻较低，可以降低施工时的水马力；

（6）清洁压裂液配置简单(仅需3 种料)、无毒无腐蚀性，便于现场施工。

2、清洁压裂液的缺点：

（1）在高渗透地层压裂时，滤失大；

（2）成本较高。

二、清洁压裂液的室内合成

水力压裂处理能有效降低井眼表皮效应，从而有效地提高井的产能。然而，常规聚合物压裂液的残留物可能会堵塞支撑剂充填的孔隙空间，降低近井地带渗透率，致使压裂效果变差。清洁压裂液是由VES、盐溶液、激活剂和稳定剂等组成。

粘弹性表面活性剂(VES)主要为一种长碳链的脂肪酸酯的季铵盐。当把这种表面活性剂加入到盐水中时，在高速剪切搅拌中，VES 完全分散，流体充分稠化，最后成为粘弹态冻胶。盐水一般选择3%KCI+4%NH4C1，也有选择 CaCl2、MgCl2、CaBr2、四甲基氯化铵等卤化物。表面活性剂加入量一般为0.7%～4%。盐水、表面活性剂浓度愈大，压裂液使用温度愈高。有些文献报导，为保持高温稳定性，需要加一些有机酸稳定剂。有几份专利谈到了粘弹性表面活性剂水基压裂液组成、物理化学性质及评价结果，认为VES 是一些由脂、脂肪酸等制得的长碳链季铵盐和一些水溶性非离子表面活性剂组成混合物，在与水混合制作压裂液时，需要加一些有机酸盐、水溶性醇作稳定剂。

三、清洁压裂液的性能分析

清洁压裂液的热稳定性

对配方：2.5%FRC-1+3%KCL+0.3%JL-1进行了热稳定试验。实验结果表明，当温度低于 时体系的耐温性好，但当温度大于 时，视粘度随温度的增加下降较快。通过调整压裂液体系各量的浓度，可以在以下得到所需的粘度。

清洁压裂液的破胶性能及与地层水的配伍性

清洁压裂液的破胶可以通过与原油接触或通过地层水、淡水稀释方法破胶。实验结果表明，清洁压裂液与原油接触容易破胶，最多2.5 小时即可破胶，而通过地层水(实验中使用的是长6 地层水)稀释破胶较慢，因为稀释需要较多体积的地层水。清洁压裂液与地层水配伍性好，体系未出现沉淀。清洁压裂液与淡水混合也容易破胶。

清洁压裂液悬砂性能

对配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1的清洁压裂液体系进行了悬砂性能评价。试验方法为：将压裂液装入200ml 量筒中，观察砂粒的沉降速度。结果表明，压裂液体系可以满足悬砂的需要。

滤失性能及对储层的伤害评价

清洁压裂液的滤失性与常规的瓜胶压裂液有所不同，这是因为清洁压裂液在岩石的表面不能形成滤饼。因此虽然进行了多块岩心的滤失伤害实验，但仅有少数的岩心得到了滤失系数。

pH 值对清洁压裂液体系性能的影响

对配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1进行了pH 值对体系视粘度的影响评价实验。从试验结果可以看出，高pH 值对体系粘度几乎无影响；当降低pH 值时，体系视粘度变化不大，但pH 值小于4时，体系粘度急剧下降。

高价离子对清洁压裂液体系性能的影响对配方：2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1 进行了高价离子 对体系视粘度的影响。实验结果表明，三价铁离子的浓度大于0.04%时，体系粘度出现急剧下降，体系变成暗红色，而钙离子在试验范围内对体系粘度基本没有影响。清洁压裂液放置稳定性及杂质的影响

对配方：2.5%FRC-l+3%KCl+0.3%JL-1进行了体系耐久性和杂质对体系粘度的影响实验。实验结果表明:清洁压裂液稳定性好，在实验室放置了220 小时，约9天，体系粘度没有下降，还有所上升，这是因为室温增加的原因，实验过程中室温从16℃增加至20℃。实验中使用的机械杂质为灰尘，可以看出其对压裂液体系的粘度影响不大。

结束语

本文介绍了新型清洁压裂液的定义、合成，对其性能进行了评价。新型清洁压裂液以其优异的性能，在未来将具有更加广阔的发展前景。近年来清洁压裂液的研究与应用取得了一定的成效，但目前对水基压裂液的研究、应用情况和水力压裂技术发展情况，沿着压裂液高效、低伤害、低成本的发展方向，对清洁压裂液的深入研究是十分必要的。

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