精细石油化工进展 第ｌ１卷第６期 ６ ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ兀ＮＥ ＰＩ１１’Ｒ０ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ 压裂液助排剂ＧＣＹ一３的研制及室内评价 刘徐慧 谭 佳 刘多容 马 宁 （１．中国石化西南油气分公司工程技术研究院，德阳６１８０００；２．四川科宏石油天然气工程有限公司，成都６１００５１） 摘要针对压裂液返排造成的地层伤害问题，采用季铵盐阳离子表面活性剂及醇复配了一 种价格低廉、制作工艺简单的压裂液助排剂ＧＣＹ一３，确定了其最佳配方。依据行业标准对该助排 剂进行室内评价，结果表明，ＧＣＹ一３具有较高的表面活性和良好的热稳定性，它不仅降低了破胶 液的表面张力，还能提高川西常用压裂液的抗剪切能力。 关键词助排剂表面张力压裂液返排 川西主要气藏具有低渗、致密、压力低的特 由于离子表面活性剂本身吸附时同电荷相 点，在压裂施工作业中，侵入储层的压裂液由于滞 斥，分子排列得不够紧密，加入非离子表面活性剂 留效应或液相的聚集效应造成返排缓慢或返排困 后，由于疏水效应和可能产生的偶极一离子相互 难，会加重储层的损害。 作用，易进入松散的离子表面活性剂吸附层中，减 目前国内外助排剂种类较多，表面张力一般 小了同电荷相斥，故分子排列较为紧密，使表面活 低于３０ ｍＮ／ｍ，添加非离子表面活性剂的助排剂 性提高 ］。因此，实验选取ＯＰ类非离子表面活 甚至可以在２０ ｍＮ／ｍ￣下…，然而其价格昂贵，应 性剂作为ＧＣＹ一３的辅剂。 用范围较窄。本实验采用常见的季铵盐阳离子表 在体系中引入了相对分子质量相对较小的醇 面活性剂及醇进行复配，利用两者的协同作用，研 类。脂肪醇分子表面活性弱，但它具有类似表面 制出压裂液助排剂ＧＣＹ一３，它通过降低压裂液 活性剂的两亲分子结构，易通过疏水效应进入表 的表面张力和改变地层的润湿状况而有助于工作 面活性剂问，导致更紧密的表面分子定向排列，更 液的返排，从而降低压裂液对地层的伤害，达到油 有效地降低表面张力 】。因此，选取了分子长短 气井增产稳产的效果。该助排剂表面张力达 不一、结构各异的６种醇作为辅剂进行复配。 ２２．３７ ｍＮ／ｍ，且价格低廉、原材料易购买、生产流 以季铵盐阳离子表面活性剂用量（以助排剂 程简单。 总质量计，下同）５％的水溶液为基液，添加不同 用量的ＯＰ类非离子表面活性剂与６种醇，制备 １实验 助排剂ＧＣＹ一３，助排剂用量（体积分数，下同） １．１仪器及药品 ０．５％，设计７因素２水平的正交试验，结果见表 仪器：Ｍ５５００流变仪，美国；Ｋ１００润湿表界面 １。从表１可看出，醇１、醇２及醇５用量对助排剂 张力仪，德国。 ＧＣＹ一３的表面张力影响较大；ＯＰ类非离子表面 药品：季铵盐阳离子表面活性剂，分析纯；ＯＰ 活性剂用量对ＧＣＹ一３的表面张力影响最小，在 类非离子表面活性剂，分析纯；多种醇，分析纯。 气井中，可不用添加；醇６对助排剂ＧＣＹ一３的表 １．２ ＧＣＹ－３的研制 面张力影响较小，但其作为溶剂，是必须存在的。 对季铵盐阳离子表面活性剂、非离子表面活 综合考虑，确定了助排剂ＧＣＹ一３的最佳配方：季 性剂及醇类的协同效应进行研究，利用其协同作 铵盐阳离子表面活性剂用量５％，醇１用量５％，醇 用提高助排剂表面活性，从而降低表面张力，提高 ２用量５％，醇３用量４％，醇４用量４％，醇５用量 压裂液的返排效率。 ５％，醇６用量１５％。在此条件下，测得ＧＣＹ一３用 根据疏水基长度对表面活性的影响 ］，并参 量为０．５％时的表面张力为２２．３７ ｍＮ／ｍ。 照ＨＬＢ值与溶解性关系，确定了季铵盐疏水基的 长度，即选取十六烷基三甲基氯化铵作为ＧＣＹ一３ 收稿日期：２０１０—０３—２５。 作者简介：刘徐慧，助理工程师，毕业于西南石油大学应用化 的主剂。 学专业，从事油气田应用化学方面的工作。 ２０１０年６月 刘徐慧等．压裂液助排剂ＧＣＹ一３的研制及室内评价 ｌ＿Ⅲ．ＮⅢ＼ 旧僻 ７ 捣 盟 ６２．Ｏ９ ２２．４２ ２２．３５ ２２．４９ ２７．５９ ２７．８２ ３３．５７ ３２．３４ ２助排剂ＧＣＹ一３的室内性能评价 ＧＣＹ一３加热前后的表面张力相差不大，表面活 ２．１临界胶束浓度 性保持较好，这说明此助排剂的热稳定性较好。 当表面活性剂溶液达临界胶束浓度前，溶液 ２．３配伍性 表面张力与表面活性剂浓度问为线性关系，而达 压裂液助排剂的配伍性包括：一是对压裂液 临界胶束浓度以后，表面张力不随表面活性剂浓 粘度的影响；二是与压裂液其他添加剂的配伍性。Ｏ ０∞∞∞∞∞∞∞们加 Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ０Ｏ Ｏ ５ ５ Ｏ Ｏ ５ ５ 度的变化而变化。因此，为了使助排剂的用量更 实验中所用压裂液为川西常用压裂液，配方为：胍 加高效，在常压室温条件下对ＧＣＹ一３的临界胶 胶＋０．３％杀菌剂＋０．５％粘土稳定剂＋０．５％助 束浓度进行测定，结果见图１。 排剂＋０．３％Ｎａ：ＣＯ，，不同温度下，对胍胶含量分 别为０．４５％与０．４２％的压裂液进行流变性能测 Ｏ ０ ０ Ｏ ｍ ｍ ｍ ｍ 试，实验压力１．４ ＭＰａ，结果见图２和图３。 们 ● ∞ ％ ＼ 摇 图１ 室温下助排剂ＧＣＹ一３的临界胶束浓度 从图１可看出，当ＧＣＹ一３用量为０．５％时， 溶液的表面张力最小，为２２．３７ ｍＮ／ｍ。因此，确 图２ ８Ｏ℃胍胶含量０．４５％常规压裂液 定助排剂ＧＣＹ一３的临界胶束浓度为０．５％，推荐 流变曲线 用量为０．１％～０．５％。 ２．２热稳定性 将体积分数为０．５％的助排剂ＧＣＹ一３水溶 液放人８０ ｃ【＝烘箱，放置６ ｈＡ，冷却至室温，考察 ＧＣＹ一３的热稳定性，结果见表２。 表２助排剂ＧＣＹ一３的热稳定性 ０ ２０ ４０ ６０ ８０ ｌＯＯ １２ｏ 温度Ｐｃ 表面张力／ｍＮ·ｍ 时间／ｍｉｎ 未加热 加热后 图３ ６５℃胍胶含量０．４２％常规压裂液 ２２．４０ ２２．９４ 流变曲线 从表２可看出，在温差较大的情况下，助排剂 从图２和图３可看出，加助排剂ＧＣＹ一３对 Ｏ细石化工进展第ｌ１卷第６期 ８ Ａ ＡＤＶＡ ＮＣＥＳＩＮ 兀Ｎ Ｅ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ 应流变曲线显著高于未加助排剂或常用助排剂， ３结论 使其凝胶的抗剪切能力增强，这说明助排剂 （１）利用正交试验，确定了助排剂ＧＣＹ一３ ＧＣＹ一３与川西常用压裂液体系配伍性能良好。 的最佳配方：十六烷基三甲基氯化铵用量５％， 川西气藏具有低渗、致密的特点，在压裂施工 醇１Ｎ量５％，醇２用量５％，醇３用／Ｒ４％，醇４用 作业中，可能引起压裂液返排困难，使地层受到伤 量４％，醇５用量５％，利用两者产生的协同作用复 害。若能降低破胶液的表面张力，可使返排率提 配了压裂液助排剂ＧＣＹ一３，该助排剂原材料易 高，达到保护地层的目的。因此，进行了助排剂 得、价格低廉、生产流程简单、生产成本大大降低。 ＧＣＹ一３与常用助排剂的破胶液的表面张力比较 （２）根据行业标准对此助排剂ＧＣＹ一３进行 实验，结果见表３。 了性能评价。结果表明，此助排剂的水溶液表面 表３ 常温常压下破胶液的表面张力比较 张力较低，当用量为０．５％时，其表面张力为 ２２．３７ ｍＮ／ｍ，与川西常用助排剂相比，表面活性 压裂液 显著提高、热稳定性良好；与川西常规压裂液体系 具有良好的配伍性，在降低破胶液表面张力的同 时，还能提高凝胶的抗剪切能力。 从表３可看出，添加助排剂ＧＣＹ一３的破胶 参考文献 液相对于添加川西常用助排剂的破胶液而言，表 １陈兰，张贵才．酸化助排研究现状与应用进展．油田化学， 面张力显著降低，这说明助排剂ＧＣＹ一３表面活 ２００７，２４（４）：３７５—３７８ ２颜肖慈，罗明道．界面化学．北京：化学工业出版社，２Ｏ０４．２１－５８ 性较强，能有效降低破胶液表面张力，更有利于提 ３金谷．表面活性剂化学．北京：中国科学技术大学出版社。 高压裂液的返排率，降低压裂液对地层的伤害。 ２０ｏ８．４】 ５３ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｃｌｅａｎｕｐ Ａｄｄｉｔｉｖｅ ＧＣＹ一３ Ｌｉｕ Ｘｕｈｕｉ Ｔａｎ Ｊｉａ Ｌｉｕ Ｄｕｏｒｏｎｇ Ｍａ Ｎｉｎｇ （１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳｉｎｏｐｅｃ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｏｉｌ＆Ｇａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄｅｙａｎｇ ６１８０００； ２．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｋｅｈｏｎｇ Ｏｉｌ＆Ｇａｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １００５ １） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄａｍａｇｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｌｆｕｉｄ ｄｕｒｉｎｇ ｌｆｏｗｂａｃｋ，ａ ｆｒａｃｔｕ－ ｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ ａｓ ＧＣＹ—－３ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｌｏｗ ｐｒｉｃｅ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ＷａＳ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｔｌ１ ａ ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔ ｃａｔｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｔｉｖｅ ａｇｅｎｔ ｎａｄ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｌｃｏｈｏ１．ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｔｉｓ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗａｓ ｉｄｅｎｔｉｉｆｅｄ ａｓ ｗｅｌ１．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｌｆｕｉｄ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ ＧＣＹ一３，ｔｈｉｓ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｕｒ－ ｆａｃｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｇｅｌ ｂｒｅａｋｅｒ，ｂｕｔ ｉｍｐｒｏｖｅ ｈｔｅ ｓｈｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｐｍｐｅ￣ｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｓｔｅｒｎ ｐａｒｔ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｃｌｅａｎｕｐ ａｄｄｉｔｉｖｅ，ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ，ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｆｌｏｗｂａｃｋ 杜邦Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅ生物产品公司生物丙二醇生产扩能 杜邦Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅ生物产品公司为杜邦公司与Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅ公司的合资企业，组建于２００４年。该公司 ２０１０年５月宣布，其在美国田纳西州Ｌｏｕｄｏｎ的生物基１，３一丙二醇（Ｂｉｏ—ＰＤＯ）生产扩能３５％，于６月 开始扩能建设，将于２０１１年第２季度完成扩能。杜邦Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅ生物产品公司从谷物生产Ｂｉｏ—ＰＤＯ， 替代了石油基原料，采用专有的发酵工艺。Ｂｉｏ—ＰＤＯ可用作宽范围应用材料的组分，这些应用传统上 都基于石油，从化妆品和个人护理品配方到流体和聚合物，最值得注意的是杜邦公司Ｓｏｒｏｎａ可再生来 源的聚合物。杜邦Ｂｉｏ—ＰＤＯ以Ｚｅｍｅａ和Ｓｕｓｔｅｒｒａ品牌销售。
