清洁压裂液研制与应用

论文摘要

本文通过研究常见的几类表面活性剂浓度与粘度的关系,确定长链烷基季铵盐型阳离子表面活性剂可用作清洁压裂液,在此基础上合成出两种孪连季铵盐型表面活性剂,并利用红外光谱和核磁共振氢谱对其进行结构表征,分析结果表明,所合成的分子结构与所设计的分子结构相同。性能研究表明,孪连季铵盐表面活性剂的流变性与粘弹性都能满足清洁压裂液使用要求。本研究筛选出孪连季铵盐表面活性剂/NaSal体系压裂液配方,还对最佳配方的耐温耐剪切性、破胶性、悬砂性、滤失性进行了评价。此外,还研究了无机盐、有机小分子以及pH值对该体系的影响。采用该清洁压裂液清洁在大庆外围扶杨油层及长垣内部共进行12井次的现场试验,施工一次成功率100%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 压裂液技术现状与性能要求
• 1.1.1 压裂液技术现状
• 1.1.2 压裂液的基本性能
• 1.2 清洁压裂液
• 1.2.1 表面活性剂结构特征及分类
• 1.2.2 表面活性剂聚集体结构及其影响因素
• 1.2.3 清洁压裂液成胶机理
• 1.2.4 清洁压裂液破胶机理
• 1.3 清洁压裂液国内外研究现状
• 1.4 孪连季铵盐表面活性剂的分子结构及特性
• 1.4.1 孪连表面活性剂的表面活性剂和cmc
• 1.4.2 Krafft 点及水溶性
• 1.4.3 润湿性
• 1.4.4 增溶性
• 1.4.5 抗静电性
• 1.4.6 其他性质
• 第二章 清洁压裂液用粘弹性表面活性剂筛选
• 2.1 常见表面活性剂的粘度评价
• 2.1.1 常见表面活性剂的选择
• 2.1.2 常见表面活性剂的评价
• 2.2 分子结构设计
• 2.2.1 数据输入
• 2.2.2 季铵盐结构的确定
• 2.2.3 输出数据
• 2.2.4 模拟数据与实验数据的对比
• 2.3 长链烷基季铵盐类表面活性剂压裂液耐温耐剪切性能
• 2.4 无机盐的影响
• 2.4.1 阳离子种类的影响
• 2.4.2 不同盐水基清洁压裂液的粘度-温度曲线
• 2.5 小结
• 第三章 孪连季铵盐表面活性剂的合成与表征
• 3.1 孪连季铵盐表面活性剂的合成与表征
• 3.1.1 实验仪器及药品
• 3.1.2 合成原理
• 3.1.3 合成步骤
• 3.1.4 Cm-s-Cm 的表征
• 3.2 孪连季铵盐表面活性剂的表面性能
• 3.3 孪连季铵盐压裂液体系粘弹性研究
• 3.3.1 粘弹性原理
• 3.2.2 表面活性剂压裂液体系粘弹特性研究
• 3.4 小结
• 第四章 孪连季铵盐表面活性剂压裂液配方筛选与性能评价
• 4.1 孪连季铵盐压裂液体系配方筛选
• 4.1.1 流变性理论基础
• 4.1.2 实验装置与步骤
• 4.1.3 C14-4-C14－NaSal 体系配方筛选
• 4.1.4 C14-6-C14－NaSal 体系配方筛选
• 4.2 粘弹性表面活性剂压裂液耐温耐剪切性能
• 4.2.1 C14-4-C14—NaSal 体系耐温耐剪切性能研究
• 4.2.2 C14-6-C14—NaSal 体系耐温耐剪切性能研究
• 4.3 压裂液的破胶性能评价
• 4.3.1 破胶性能
• 4.3.2 不同配比浓度的破胶水化液表界面张力性能
• 4.4 其它影响因素
• 4.4.1 无机盐的影响
• 4.4.2 有机小分子的影响
• 4.4.3 pH 值的影响
• 4.5 压裂液用粘弹性表面活性剂体系的悬砂性能
• 4.5.1 常规静态悬砂性实验
• 4.5.2 密度计法表征压裂液悬砂性
• 4.6 压裂液用粘弹性表面活性溶液的滤失性
• 4.6.1 压裂液滤失机理
• 4.6.2 压裂液滤失性研究
• 4.7 小结
• 第五章 现场应用
• 5.1 清洁压裂液在扶杨油层的应用
• 5.1.1 扶杨油层特征
• 5.1.2 现场试验
• 5.2 清洁压裂液大庆长垣内部的应用
• 5.2.1 长垣内部关停井情况
• 5.2.2 现场试验
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要