复合型防膨剂与压裂液配伍性研究

PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION

石油化工应用

第37

2018

l期

1 月

复合型防膨剂与压裂液配伍性研究

张红丽

(1.西安石油大学，陕西西安710065-2.川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安710000)

摘要

:防膨剂作为压裂液必要添加剂用于防止黏土水化膨胀和分散运移对储集层造成伤害。但是如果防膨剂与压裂

液不配伍，会导致压裂液性能改变，不能满足作业要求。因此，采用双子季铵盐与SY-1、SY-2复配防膨剂测定其性能， 并研究复合型防膨剂与压裂液配伍性。结果显示:XYNW-1复合型防膨剂在常温、90 t及140 t的条件下防膨率都高 于80 3-加量0.5 3时该防膨剂与油气井压裂液的其他添加剂配伍性良好；加0.5 3防膨剂的压裂液防膨率高于80 3,

并且能够保持良好的耐温性能、高温抗剪切性能和破胶性能。

关键词压裂液-复合型防膨剂-性能评价-配伍性

+

:TE357.11 文献标识码:A D0I:10.3969/j.issn.1673-5285.2018.01.006

中图分类号

文章编号

+ 1673-5285(2018)01-0025-04

Abstract：As a necessary additive of fracturing fluid, anti-swelling agent can prevent the hy­

dration swelling and migration of clay. If anti-swelling agent is incompatible with fracturing

fluid, which will lead to the change of fracturing fluid performance and make the fracturing fluid can not meet the operation requirements. Therefore, this paper uses Gemini quaternary ammonium salt and SY-1,SY-2 compound anti-swelling agent.Evaluating its performance, and then studying the compatibility of anti swelling agent and fracturing fluid.The results showed that at room temperature and 90 t and 140 t the anti-inflation rate of the compos­ite anti-swelling agent XYNW-1 is higher than 80 W.The compound anti-swelling agent has good compatibility with other additives in the fracturing fluid of oil and gas well. The anti­swelling rate of fracturing fluid added with 0.5 3 compound anti-swelling agent is higher than 80 3, and the fracturing fluid can maintain good temperature resistance, shear resis­tance and breaking performance.Key words：fracturing fluid;compound anti-swelling agent;performance evaluation;compati- bility

收稿日期

:2017-l2-14

26

石油化工应用

2018年

2

第

37卷

油田开发过程中，对储层进行压裂作业时，压裂液 中加人防膨剂的目的在于防止由于黏土发生膨胀和运 移，对储集层造成伤害。但是通过调查发现，由于选择 液与防膨剂不配伍，导致压裂液性能改变，不能满足作

复合型防膨剂与油气井压裂液配伍

性研究

的防膨剂的类型，或者防膨剂浓度使用不当，使得压裂 2.1复合型防膨剂与油井压裂液的配伍性

压裂要求， 剂

剂

在压裂液中加人 剂

剂

剂

加[3]。为

• 防抗

业要求。因此配制具有高防膨率和良好配伍性的压裂 剂 液用防膨剂，对于确保采用良好性能的压裂液进行压 裂具有重要意义。

目前所用防膨剂分为[1]:

型防膨剂

防膨剂具有以下点\"2]:类型防膨剂 用和

时 运移的目的。 采用

作用，

黏土 膨胀和分 黏土 层或 与

，

其吸附性能不

，防止黏土

型防膨剂防膨剂

型

性，

防膨剂与压裂液中的其他加剂的配伍 加人0.5 1

，

XYNW-1防膨剂的压裂液在

有生淀和残渣，

(90\")24h

膨剂与压裂液的其他加剂配伍性良好。进而对加人

黏土防膨剂。相对其他类型的防膨剂

型阳离子 0.5 %中和”作

XYNW-1防膨剂的压裂液进行表观黏度，耐

性能

。试

2)。由

剪切性能其

和黏土层的

类型防膨剂能制黏土分

2.1.1油井压裂液表观黏度测定XYNW-1防膨剂 对压裂液观黏度的 可知：加人0.5 %

2

SY-1、SY-2

。因此， 黏度并未发生显著变化。

配防膨剂 其2.1.2油井压裂液的耐温抗剪切性能评价参照SY/

pH

XYNW-1防膨剂的油井压裂液观

使用HAAKE

性能，然后进行配伍性研究。

T 5107-2005

抗剪切能 由图1

基压裂液性能 试。

以看出，加0.5 %

流变仪对加0.5 %

XYNW-1防膨剂的压裂液进行耐

图1、图2)。

1复合型防膨剂性能评价

双子季铵盐XNW-2与

SY-1、SY-2复配防膨剂。

复配质量比例为XNW-2为48.8 %，SY-1为9.9 1, SY-2为4 1，其余为水。配后的防膨剂命名为 XYNW-1。

SY/T5762-95《压裂 用防膨剂性能评价 对XYNW-1防膨剂进行性能。有0.5 < 的XYNW-1防膨剂液于 90 \" 140 \"条件

下

7=

其防膨率

1)。由

1

，在

、

90\"及140\"

下防膨剂防膨率高于80 1,

作业要求，并

性良好。

表明XYNW-1防膨剂防膨率能

XYNW-1防膨剂，压裂

液的初期（30\")黏度为450 mPa，S，升至90\"时， 黏度高于120 mPa-s。

图2中说明：在30 \"~80 \"加热过程中，大约用 时17 min。在80 \"下剪切60 min，压裂液的黏度为 110 mPa'

可见加0.5 %

XYNW-1防膨剂时压裂液高

3)。

温抗剪切性能良好。

2.1.3油井压裂液的破胶性能评价破胶液黏度、残 渣

由

其界面张 3

，加人制配防膨剂

XYNW-1的油

XYNW-1防膨剂

表

项目防膨率

井压裂液的破胶性能 防膨率在80 <以上。

标准要求。0.5 <破胶液的

/<

1 XYNW-1防膨剂性能评价

常温90 \"(7d)81.580.9

表2

140 \"(7d)81.2

2.2复合型防膨剂与气井压裂液的配伍性

XYN--1防膨剂与压裂液中其他添加剂的配伍

性

对照样

实验

黏度计转速

100 r/mm,30 \")

显示，加人0.5 <防膨剂的压裂液在

压裂液基液黏度/(mPa • e )

14.514.3453424

破股液界面张力/( mN • m-1)

加入 0.5对照样

加入 0.5冻胶压裂液黏度/(mPa • e )

表

名称 测定结果

破胶液黏度/ ( mPa • s )

3

破胶液性能评价油井）

(

破股液残V含量/( mg • L-1) 0.5 <破胶液防膨率/<

83.5

2.072901.68

第1期

张红丽

复合型防膨剂与压裂液配伍性研究27

7BCLIJ/M線

5

图

5I40I 5I0I45I0I 5I0I3 3 2 2 1 1

1 XYNW-1防膨剂配制压裂液的耐温性能测试结果（油井8

剪切时间/min

10 1520

10

图2

2030

剪切时间/min

40 506080

XYNW-1防膨剂配制压裂液抗剪切性能测试结果（油井8

表4气井压裂液的表观黏度(黏度计转速100r/min,30

对照样加入

压裂液基液黏度/( mPa • s 8

21.627.86641685

XYNW-1

压裂液冻股黏度/( mPa • s 8

20oo15 10

对照样加入 XYNW-1

5

7BJJ/M線

oo

oo

oo

10

图/

剪切时间/min

\"YN%-1配制的压裂液耐温性能测试曲0

202530 (2

井8

3540

120

7B

CLIJ/M線

黏温度

11 o 1o o

9o 87'A

o

o n

0 10 20 30

图4

40 50 60 70

XYNW-1配制的压裂液抗剪切性能测试曲线（气井4

80

剪切时间/min

90 100 110 120 130 140

28

石油化工应用

2018年

第

37卷

______________________________________表5气井压裂液破胶性能评价___________________________________________名称 破胶液黏度/(@Pa_S) 破胶液残渣含量/(mg’L-1) 破胶液表面张力/(mN.rn-1) 破胶液防膨率/%测定结果 4.06 ^) 27.3 83.2

浴(95 #)24 h后，无沉淀、残渣，表明XYNW-1防膨 丽剂与压裂液中的其他添加剂配伍性良好。

2.2.1气井压裂液表观黏度测定XYNW-1防膨剂 可知:加人0.5 %

(2) (3)

高于80 %，表明复配防膨剂性能良好，能够

防膨剂XYN\\-1常温下及在气井

达到作业要求。

对气井压裂液表观黏度的影响结果（见表4)。由表4 压裂条件下，0.5 %加量的防膨率均在80 %以上。

XYNW-1防膨剂后，压裂液的表观黏

度并未发生显著变化。

XYN\\-1防膨剂与气井压裂液其他添加剂

配伍性良好，用0.5 %XYNW-1防膨剂配的油气井

持较好的耐温抗剪切性能和破胶性能。

参考文献：

2.2.2气井压裂液的耐温抗剪切性能评价加人0.5 % 压裂液能

XYNW-1防膨剂的气井压裂液耐温抗剪切性能测定 结果(见图3、图')。由图3、图'可知:温度升至W%# 时，压裂液黏度为140 mPa^，可见其耐温性能良好； 在120 #剪切120 min，黏度125 mPa-s，可见其高温

抗剪切性能良好。

含量及其界面张力测定结果(见表5)。

由表5可见，加人0.5 %

[1 ]

覃艳燕，等防膨剂的研究进展

.[J].化学工程师，2007,（5):

2.2.3气井压裂液破胶性能评价破胶液黏度、残渣

XYNW-1防膨剂的气井

12-18.

[2] 孔素东，朱驯，等.双季铵盐类化合物的研究现状及合成进

展[J].化工中间体，2006,（10): 10-12.[3] 张轩，黄志宇，李雯.新型双子季铵盐的合成及黏土防膨性

能评价！].石油天然气化工，2012,41(1):91-98.

压裂液的破胶性能可以达到作业要求。

3小结

(1)XYNW-1防膨剂在常温、90 #及140 #条件下

(上接第5页）

[15]李前贵，康毅力，徐兴华，等.煤岩孔隙结构特征及其对储

层损害的影响[].西南石油学院学报，2002,24(3):1-4.[16 ]张晓梅，宋维源，等.煤岩双重介质注水驱气渗流的理论

研究[].煤炭学报，2006,31(2): 187-190.[17]刘 晓旭，等.储层应力敏感性影响因素研究[].特种油气 [20]

藏，2006，13(3):18-21.[18] 冯利娟，郭大立，曾晓慧，等.煤层应力敏感性及其对压裂

液滤失的影响[].煤田地质与勘探，2010,38(2): 14-17.[19] Seidle J P，Huitt L G.Experiment measurement of coal ma-

trix shrinkage due to gas desorption and implications for cleat permeability increases.SPE30010, presented at the 1995 SPE International Meeting on Petroleum Engineering， Beijing，China： 1-17.

Palmer I，Mansoori J.How permeability depends on stress and pore pressure in coaldeds: a new model.SPE36737， presented at the SPE Annual Technical Conference and Ex­hibition in Denver，Colorado,6-9 October，1996.