VES粘弹性表面活性剂技术的研究与应用.doc

VES粘弹性表面活性剂技术的研究与应用2012年第06期科技一向导能源科技VES粘弹性表面活性剂技术的研究与应用高丁丁(胜利油田滨南采油厂采油三矿山东滨州256600)【摘vEs即表面活性荆,是一种具有双亲分子结构的物质,由于分子双亲性,使得在溶液中呈现出多种聚集状态.表面活性荆在某些条件下,在溶液中的聚集体可形成线型柔性棒状的胶束,这些胶柬的直径在5nm左右,长度可以达到1001000rim,这些棒状胶束之间相互缠绕可形成网络结构,使得溶液具有表面活性剂和聚合物性质,即独特的流变性以及粘弹性.只有溶液形成的棒状胶柬都具有粘弹性,表面活性剂才被称为粘弹性表面活性剂feES)【关键词】表面活性剂;酸化剂;调剖堵水1.VES的类型1.1阳离子型活性剂阳离子型VES是研究最多最重要的一种.在阳离子胶束中.带正电荷阳离子基团之间相互排斥的作用会使胶束呈球状,而使溶液的粘度降低,不能使溶液变为凝胶.为了抵消基团之问的排斥力.引入平衡阴离子.使用了无机阴离子以及有机阴离子,使活性剂溶液粘度提高且具有弹性.形成凝胶l_2两性离子活性剂一些两性离子活性剂不外加别的组分,也能形成粘弹性溶液.如1%质量分数的C14DMAO水溶液的粘度103mPa.sl1.3非离子活性剂此体系主剂为两性的表面活性剂卵磷脂.再加入其他的添加剂.形成了具有高抗温性清洁压裂液1.4双子活性剂双子活性剂是广受关注的另一类新型的离子活性剂.其分子中含有两个疏水长链,两个亲水的离子头基和一个桥链的基团1.5阴离子活性剂阴离子活性剂即反离子表面活性剂.不作主剂.2.YES在石油工业中的应用.VES在水中形成的蠕虫状的胶束,有高表面活性,高粘度以及高剪切稀性等特征.且具有表面活性剂以及聚合物性质.引起了人们更多的关注.在油气的开采方面是理想的压裂,酸化剂以及三次采油驱油体系.特别在低渗地层无伤害的压裂方面.已取得了实际的应用效果2.1清洁VES清洁VES是斯伦贝谢Dowell公司开发的无聚合物压裂液.该清洁压裂液体系.增稠剂相对分子的质量均小于500,体积是聚合物的1/1000.它不仅克服了常规的压裂液中不溶物对地层的伤害.且具有分散溶解快的特点,成胶速度可以控制,外加剂的种类少.配液方便等优点,使得连续压裂成为可能.此外还具有性能较稳定,携砂能力强.对储层伤害小等特点倍受人们重视到目前为止.国外使用VES压裂液进行的压裂作业已超过2100井次.在国内克拉玛依油田和长庆油田也进行了6次作业.效果显着2.2VES在酸化中的应用碳酸盐岩油气藏的主要增产措施之一是酸化,酸压.当用盐酸酸化碳酸盐地层时,基岩中由于酸的溶蚀形成一些通道.酸液的主体就会沿着通道流动.研究人员常在酸液中添加化学转向剂来进行转向处理.从而改变注酸流动剖面,促使酸液进入中,低渗透层.使得其与未酸化的部分反应.提高酸化效果上世纪90年代研制成功了地下成胶酸.其在处理碳酸盐岩地层时效果良好.但仍有一部分聚合物残留在酸蚀溶洞中.对地层造成二次伤害为改变上述情形需要新型酸液体系.这种流体能在油层的酸化处理不同阶段对某些处理过程中自然产生的触发机制作出反应.自发地改变流变性采用yes技术的新成胶酸液体系应运而生这种新型体系由VES的盐水溶液和盐酸配制而成随着酸与岩石反应.体系pH值上升.该溶液形成了有凝胶性质的棒状胶束使得体系粘度急剧增高:而返排流体中的C02含量增加使其快速破胶所用VES不会产生任何的残留物滞留在酸蚀的溶洞表面.且所需清洗压力极低采用VES的成胶酸能够呈现持续的高粘态直至破胶.这个高粘态较聚合物296地下成胶酸更有利于酸液的转向.因此.该体系可以解决长段裸眼地层的酸化难题而且不会对地层造成伤害2.3钻井液由于VES溶液在高剪切速率时网状结构破裂.粘度很低.町以最大限度地减少从井口到喷嘴的能量消耗.从而提高钻速:在环空低剪切速率下网状可结构重新形成使得粘度回升.这样可保证良好悬浮携屑的能力VES在较低的表观粘度下具有极好的携砂能力.而粘度并非是携砂能力的关键因素.携砂能力的大小来自胶团的网络结构及弹性此外.蠕虫状棒状胶束增溶些油溶性有机物后可以向球形胶束转化.从而破坏其网状结构.体系不再有悬浮的能力.而且粘度可以降至与水相差不多.这样的悬浮固相易于沉降析出.除去油溶性物质后.网状结构又可恢复,重新使用.除具有良好的流变特性以及携带钻屑能力,可反复利用以外,该体系形成的网状结构能束缚大量自由水,还具有优良的降滤失能力2.4流体输送减阻一些含有柔性棒状胶束的表面活性剂的稀溶液比线性高分子溶液有更好的减阻效应高分子链在高速的流动以及较高温度下易发生降解.从而降低减阻能力.而胶束不存在这样的问题.减阻效应比较稳定减阻效应对降低钻井液,压裂液等的泵送及油井注水能耗有积极的作用.但上述表面活性剂体系只用于水溶液中作为减阻剂.不能用作原油输送的减阻剂因为烃类物质在胶束中增溶.使得线形柔_生棒状胶束向球形胶束转变.使得体系失去减阻效应2.5提高采收率VES在高剪切速率下粘度较低.易于泵注.不存在像聚合物体系中存在的剪切降解在地层孔隙中流动速度较低,网状结构可重新形成,粘度恢复.同时.网状结构是小分子的表面活性剂,可以逆聚集形成.因而可进入低渗透层.可解决聚合物不能解决的低渗透驱油问题此外.体系还有一个重要特点是在较宽的矿化度范围内都可以根据需要选择合适的表面活性剂.配制良好的流变性体系.也可以配制出对温度不敏感的体系.有研究指出.表观粘度相同的不同溶液体系.粘弹性突出的体系驱油效果好体系还具有硅着降低油水界面张力的能力.因此VES可作为优良的驱油增稠剂.在调剖堵水中也可应用.3.目前存在问题和建议国外对VES的研究较早.主要集中于有限的几种体系.例如CpyCYBr+NaSa/NaT0s等对这些体系的研究主要集中在描述溶液的流变特性,胶束形态的转变以及弹性产生的机理.而对体系的应用性研究很缺乏,我国针对此类体系的研究更少针对油田应用,今后以下工作需要进一步加强(1)研制开发高效,经济的体系,最好是能开发出质量分数在0.1%以下的溶液仍有良好的流变性的表面活性荆f2)研究不同应用环境对VES流变性的影响,如温度,矿化度,力,