[发明专利]一种清洁压裂液的剪切稳定性评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种清洁压裂液的剪切稳定性评价方法。

背景技术

所谓油层水力压裂，就是对于埋藏在几百到几千米的油层，利用水力的作用，使油层形成裂缝。油层水力压裂的过程，一般指在地面采用高压大排量的泵，利用液体的传压性能，将具有一定粘度的液体(压裂液)，以大大超过油层所能吸收的能力向井中注入，井筒内的压力逐渐增高，当压力增高到超过井壁附近的地应力及岩石的抗张强度时，油层就会形成有一定几何尺寸的裂缝。由于裂缝的出现，渗透面积增加，加之井底压力与油层压力之间存在压差，此时泵入的液体，其中一部分满足了地层的吸收，剩余的则使裂缝向前延伸和扩张。随着流体的不断注入，裂缝也会不断延伸与扩展，直到流体所注入的速度与油层所能吸入的速度相等时，裂缝才会停止延伸与扩展。此时如果地面高压泵停止泵入液体，油层由于外来压力的消失，又会使裂缝重新闭合。为了保持裂缝处于张开伏态，随着压裂液的不断注入，须在压裂液中混入较大直径的支撑剂(如石英砂、核桃壳、陶粒等)，使之沉淀于裂缝中，支撑已形成的裂缝。由于地层中有了这样被支撑的裂缝，从而提高了近井地带岩层的渗透率，改善了井筒附近油层的流体流动通道，增大了排流面积，降低了流体的流动阻力，使油井达到了增产的效果。

清洁压裂液作为造缝和携砂的介质，其性能的改进一直是人们研究的课题。自50年代大规模进行水力压裂以来，压裂液无论从单项添加剂、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法到现场应用工艺技术等均发生了重大变化，特别是90年代以来，压裂液体系研究趋于完善，在压裂液化学和现场应用中发挥了重要作用。

清洁压裂液，国外是在上个世纪90年代发展起来的，自从1997年Schlumberger公司推出第一个产品J508投入市场以来，就迅速得到了推广，目前用量最大的三个国家和地区分别是：加拿大、墨西哥湾和美国东部。同时国外的学者通过长期致力于粘弹性研究，极大地丰富了粘弹性理论，为VES的理论研究奠定了基础，得到的粘弹性评价方法为VES压裂液性能评价指明了方向。

国内对清洁压裂液研究较晚，目前主要应用的VES为CTAB和Schlumberger的J508型表面活性剂，存在的问题是：CTAB的粘弹效应较为弱，特别是在温度高于60℃时，粘性会随之大大降低，失去对支撑剂的有效悬浮作用。Schlumberger的J508型表面活性剂有很好的粘弹性，适用的温度较高，由于其配方中添加了某些高温稳定剂，从而将该体系应用在温度高于100℃的油气井增产作业，但是该配方的成本较CTAB高，使得该体系在国内大规模应用受到限制。近年来国内也有报道不同配方的VES，使用的温度也有了较大的提高，但是关于他们的应用报道还很少。从某种角度说原因是由于分子设计中没有很好的考虑到产品的工业化问题，导致成本太高而制约其应用，另一个重要的原因是由于国内目前对VES流体的评价方法还不完善，致使对VES有一个误区，那就是应该达到多大的粘弹性才能保证压裂的正常施工。