一种高性能清洁压裂液返排液驱油的可行性实验研究

第17卷第32期2017年11月1671 — 1815(2017)032-0245-06科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No.32 Nov. 2017©2017 Sci.Tech.Engrg.一种高性能清洁压裂液返排液驱油的可行性实验研究吴新民陈亚G(西安石油大学石油工程学院，西部低渗-特地渗透油藏开发与治理教育部工程研究中心（BLPRC)$陕西省油气田特种增产技术重点实验室（SLAST),西安710065)摘要通过对一款以Gemini型阳离子表面活性剂为稠化剂的耐高温清洁压裂液模拟返排液的研究，发现该款清洁压裂液经过高 温剪切后，其破肢液仍然具有很高的表面活性。

为了提高该稠化剂的利用效率、降低压裂返排液的处理费用及带来的环境污染问题，通过室内模拟压裂返排液，研究了该压裂返排液作为表面活性剂驱油的可行性。

研究结果表明，该模拟返排液降压增注的效果明显，表面活性剂浓度为0.2% ~0.65%的模拟返排液可以将采收率提高10.69% ~12.50%，具有很好的二次利用价值。

关键词清洁压裂液表面活性剂 返排液 二次利用中图法分类号TE377; 文献标志码A随着非常规致密油气藏、页岩气、页岩油的开发，对压裂液的要求越来越高，针对常规聚合物存在的返排率低、地层伤害高等缺点[1—6]，斯伦贝谢于1977年提出了黏弹性表面活性剂清洁压裂液体系，并取得了成功应用[7]。

然而，由于清洁压裂液稠化剂用量较大，成本太高，耐温性不足，还无法完全取代聚合物压裂液[8]，尤其是在目前原油价格较低的情况下。

相关文献报道了一款以阳离子G em ini双子表面活性剂为稠化剂的耐高温清洁压裂液，可以在140 q、170 R1条件下剪切1 h后保持140 M Pa.R9]。

但由于该清洁压裂液稠化剂用量需要5%，而且稠化剂成本也较高，致使其实际应用受到限制，而且返排液中的季铵盐不容易生物降解，不处理的话会对环境会造成一定的污染，日趋严重的环境压力，压裂返排液处理已成为其排放必不可少的环节。

罗平亚等[10]研究了可作为驱油剂的阳离子双子表面活性剂，为上述清洁压裂液返排液的重复利用提供了思路。

国内的杨江报道了以油酸酰胺丙基甜菜碱单子两性离子为稠化剂的清洁压裂液返排液的驱油效果[11]，王所良等[12]也报道了以阳离子季铵盐为稠化剂的清洁压裂液返排液的驱油效果，周文胜等[13]2017年3月31日收到第一作者简介:吴新民，教授。

研究方向:提高采收率技术。

E-mal: 815675989@ 。

引用格式:吴新民，陈亚楠.一种高性能清洁压裂液返排液驱油的 可行性实验研究[J]•科学技术与工程，2017, 17(32): 245—250Wu Xinmin，Chen Yanan.Feasibility experimental investigation on the flo^Yback licjuid of a clear fractiaring fliaid witli high performance for dis­placement of reservoir oil[J].Science Technology and Engineering，2017, 17(32)： 245—250报道了一篇以硬脂酸为疏水链的季铵盐为稠化剂的清洁压裂液返排液的驱油效果，刘晨等也报道了类似的文章[14]，而国外关于清洁压裂液返排液驱油效果的文献还未见。

基于此，本文为了降低上述介绍的耐温可达140 °C的以G em in i型双子表面活性剂为稠化剂的清洁压裂液的使用成本，推进其实际应用进程，在室内利用该清洁压裂液稠化剂为表面活性剂的模拟返排液驱油的可行性研究。

研究结果表明，不但可以使该压裂液稠化剂得到重复利用，而且解决了压裂液返排液处理难的问题。

1实验与方法!1材料30%~35%的甲胺醇溶液;芥酸，工业纯;N，N-2甲基丙二胺，分析纯;环氧氯丙烷，分析纯;无水乙醇;氯化钾，化学纯;二氯甲烷，化学纯;丙酮，化学纯;原油、80 ~100油砂及天然岩心取自姬源油田。

DF—101S集热式恒温加热磁力搅拌器，W201 恒温水浴锅；申科R—201旋转蒸发器；BSA2205S 电子天平;FA2004电子分析天平;2XZ—2型旋片式真空泵;BRO O K FffiLD D V—+ULTRA 黏度计;A v-to r360型F T IR红外光谱仪;JMS—800D高分辨质谱仪;岩心驱替装置。

! 2方法1.2. 1 稠化剂表面活性剂分子的合成本次研究所采用的清洁压裂液稠化剂分子V E S-M为G em ini型表面活性剂，其合成方法及处理过程按照文献报道进行[9]，合成产品用丙酮洗涤3 次后得到淡黄色黏稠膏体，合成产品通过红外测试和高分辨质谱进行分子表征，得到的结果与文献报246科学技术与工程2030405060708090100温度r c图2温度对模拟返排液油水界面张力的影响Fig . 2 The effect of temperature on oil-water interfacialtension of simulated flowback fluid矿化度作为入井流体研究过程中必须考虑的因 素，会对 性界面张生一定的作用，图3是返的界面张力与盐浓度，可以看到当盐浓度很低的时候 返的界面张明显下降， 当盐浓度大时，界张力也之增大，地 的矿化度对降低该返界张 。

另，可明显地看到，CaCl %对界面张力的更大，说明该 返对的CaCl %更感。

了进一步研究矿化度对 返 界面张力的 ，配制了 〇. 35%0. 20%个更低浓度的模返，研究了矿化度对浓度返的界面张力的 ，测试结果如图4所示。

从图4中0 5 1015 2025 30 35时间/m in图1不同浓度模拟反排液油水界面张力Fig . 1 Oil-water interfacial tension in simulated flowbackfluid with different concentration of surfactant了温度对该返界面张力的影，配制了 0.65%的 返，的测试温度温20 min ，测试其界面张力，测试结果如图2所示。

从图2中可见， 温度升高，界面张小，尤是在50〜60 °C 之小幅度最大。

这一可能与分子的热运 ，分子运越，分子越容易向界面运动，从降低界面张。

总来说，这一特性 于该返地层温度出更好的性能。

道完全一致，通过溴酚蓝两相滴定法进行浓度测定， 合成产品活性物含99. 8%。

1.2.2模拟返排液的制备5%的性质1%的氯化 中，用磁力搅拌器搅拌，静置过夜， 中的 消失[9]。

140 C -170 s 1 剪切2h却，加入质量分30%的煤油，放置 箱中，85 C 保持全破胶，冷却 置、，用漏斗收集下既返，返与无水用旋转蒸发器旋干，得到返中的溶质，再用二氯甲烷 3次，中的盐，旋蒸除去到回收产品，回收品外观与原始成的产品类似，认 性剂。

并计算出返 中性剂的浓度，得到返排液中性剂的浓度为3. 13%，以备期制中性剂的浓度，计算方法3 5 V \ 100 _⑴V式（1)中，3为返 中性剂的浓度，％为从质V的返 中回收的 性剂的质量，g %V为返的质量，g 。

1.2.3室内评价方法对 返排液作性剂驱的可行性的室，通过研究性剂浓度的模返排液的油水界面张力、原化能力、在油砂中的及降的来评价，最后通过驱替验来研究效率，并与 效对比，从 定该返作性的可 性。

2结果与讨论2.1油水界面张力60C， 返 成 浓度的性 界面张力的测试，测试结果如图1所示。

测试结果显示，返 中 活性剂浓度越高，界面张力越低， 界尺度上大 3个段，第一个阶段大概在0-7.5 min ，界张降 ，第二个阶段大7. 5〜19 m in ，界张 降幅度较第一阶段有所减缓，第三个阶段在19〜31 m in ，界张基本保 定， 均保10_3m N .m的级，当反中性剂浓度较低时，界张到10_3m N.m级的长一些，但终到10-3以<以级的 。

且从测试结果也可看到， 返 中性剂浓度增大， 界 张小。

17卷4321o o o o0.0.0.0.rU I .M I U)/-R 樂H^吴新民，等&一种高性能清洁压裂液返排液驱油的可行性实验研究247 32期图3矿化度对模拟返排液油水界面张力的影响Fig.3 The effect of mineralization on oil-waterinterfacial tension of simulated flowback fluid图4不同浓度模拟返排液对矿化度的敏感程度Fig.4 Sensitivity on mineralization of simulated flowback fluid with different concentration of surfactant结果及图3所示结果，可明显地看到，当 返排中 性剂浓度比较低的时候矿化度对界面张的降低作用发生的一个浓度范围，虽界张力整0.65%浓度的返界面张力低，但也已经达到了1〇_3级。

，当地层水矿化度较高时，可适当降低返中 活性剂的浓度。

*2原油性性对原油具有很强的乳化能力，形成（〇/w)乳状，在地，表面性与地层原高速流动剪切够速石的原- ，成的乳状液[15—19]，从而改变的流度比，高的波及效率。

通过对浓度性剂的 返对原油的乳化的研究发现，随着返中 性剂质的增大，原；到乳化的最小转速小，说明返的乳化大。

返中 性质为0. 2〇r，原化所需最小转速为579 r/m in，当 返中 性质0.65 ，原化的最小转速为427 r/m in。

对比盐对该返原化能力的如表1所示，表1不同浓度模拟返排液的乳化能力（_〇°C) Table 1 Emulsifying ability of simulated flowback fluidwith different concentration of surfactant (60 C)表面活性剂/% -所小转速/]r min _1 )K Cl 为 0 g/L K Cl 为 20 g/L0.205795830.355465420.504934970.65427431发现氯化钾的加入对其乳化能力无明显的影响。

2)吸附性性石中的，是表I性子或离子从中像石-的过程，的 会导入流体中的 性剂浓度降低，入流体的效率降低[20]。

，性石中的性对性，通过滴定的方法测试的 性剂浓度来确定石的 性[21，22]，采用姬田的油砂，结果如表2所示。