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·1272·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                 自 20 世纪 80 年代起，油田开采将水力压裂技                     1.1   AVES 压裂液体系
            术应用其中，美国的新油井中 90%以上采用水力压                           1.1.1    低-中温地层
                                                                        [6]
            裂技术。但随着应用范围的扩大，压裂液中所含的化                                Bajpai 等以 SDS（十二烷基硫酸钠，其结构式
                                                                                                   3
            学物质严重危害了土壤环境和动植物健康。1997 年，                         如下所示）为主剂，与密度为 0.804 g/cm 的助表面
            Schlumberger 公司研制出一种清洁压裂液（Viscoelastic             活性剂（IMA）配制得胶体（命名为 SBG），另加质
            surfactant fluid，简称 VES）可大大降低地层污染，                 量分数为 20%的 C/S（助表面活性剂）和 0.5%的
            1999 年在中国长庆油田投入使用并取得成功                  [1-2] 。    NaOH，制得 AVES 压裂液。SBG 胶体可溶于水或
                 清洁压裂液主剂的成分为小分子合成物质，其                          油中，现场配制简单，用量少，抗盐碱性与破胶性
            实质是一类具有黏弹性的、临界胶束浓度更低的表                             好，可应用于 70  ℃的致密油藏中。但该体系不适
            面活性剂，溶于水中更易形成柔韧性较强的棒状胶                             用于酸敏性地层，并且 SBG 胶体的配制采用了一种
            束，并可发挥氢键间的连接作用和柔性胶束间的缠                             传统黏弹性表面活性剂 SDS，它在使用中具有一个
            绕作用增加溶液的黏度，使清洁压裂液具有较好的                             关键问题为破胶后形成水包稠油乳状液的可能性较
            流变性能和携带支撑剂的性能，从而更适用于油田                             大，较强的稳定性使它难以被分离，从而对地层造
            现场压裂作业。此外，清洁压裂液还具有破胶容易                             成伤害，这是由于 SDS 的溶解度有限的缘故，但是
            且不产生残渣、裂缝豁度大和环保性强等优点。按                             磺酸盐类阴离子表面活性剂可以改善这种状况。韩
                                                                   [7]
                                            [3]
            增黏作用，将 VES 压裂液分为 4 种 ，其中，阳离                        秀玲 等自制 C 20 磺酸盐类阴离子 D3F-AS05，加入
            子表面活性剂型由于成本低廉而应用广泛，其特点                             质量分数为 0.6%的 KOH、6%的 KCl 和 0.2%的
            在于成胶容易且稳定性强，但存在生物毒性高，降                             EDTA（乙二胺四乙酸），得到目标体系。该体系采
            解性能差，易吸附地层等缺点；两性表面活性剂型                             用长链磺酸盐类阴离子表面活性剂作为压裂液的主
            的主剂一般为甜菜碱，生物降解能力强，对环境没                             剂，是由于表面活性剂中极为稳定的 C—S 键可以
            有毒副作用，且黏度较高，但耐温性一般（约                               保证胶束结构的稳固性和耐温性，并且长链磺酸盐
            80 ℃），合成工艺繁琐，增产不明显，成本高昂，                           的生物降解性良好且无毒，相比于 SBG 胶体更环
                                                                                            [8]
            所以在油田使用中受限；非离子表面活性剂型作业                             保，不足之处是它的水溶性较差 。该压裂液在陕
                                                               北地区低渗透油藏中使用，结果表明，在地层温度
            温度可达 150  ℃高温，生物毒性小，但非离子型清
            洁压裂液不适用于强酸碱性地层，配制工艺繁琐，                             为 80℃时，黏性和流变性等各项性能良好，对砂岩
            所以该体系并未实现油田的大规模使用                   [4-5] ；阴离子     储层不存在吸附伤害，符合气井生产要求。
                                                                   浅层油气藏多由断裂带形成，结构复杂，现场
            型清洁压裂液岩心伤害率低，并且不会因为吸附作
                                                                                  [9]
                                                               作业难度大。高遵美 针对浅层油气藏进行研究，
            用而污染地层，体系配制简单，适用地层范围广，
                                                               以 MES 阴离子表面活性剂为主剂，配比质量分数为
            压后可实现油气井大幅度增产，但遇高温地层时，
                                                               4.0% MES、4.0% NaCl 和 0.6%BS-12，在温度为 75 ℃
            压裂液的黏弹性和携砂性等性能受到大幅度影响，
                                                               的地层压裂时，岩心反馈的平均伤害率为 9.63%，各
            施工效果大打折扣，故提高阴离子型清洁压裂液的
                                                               项性能稳定，施工成本较低。MES 为α-磺基脂肪酸
            耐温性成为压裂工艺研究的当务之急。
                                                               甲酯（单）钠盐（结构如下式所示），与常规脂肪
                 本文将阴离子型清洁压裂液（Anionic Viscoelastic
                                                               酸盐相比，这种磺基脂肪酸盐中的磺基由于位于酯
            Surfactant Fluid，以下简称 AVES）分为非聚体系（即
                                                               基的附近，不仅可以减少酯的水解，还可保证 MES
            典型 AVES 压裂液体系）和含聚体系（新型含聚
                                                               在一定的 pH 下具有较好的耐温性，但是在强碱
            AVES 压裂液体系）两类，评述了两大清洁压裂液
                                                               条件下酯键还是会发生水解从而破坏分子的结构，
            体系的耐温性，以及在油田应用中的优势与不足，
                                                               所以，MES 清洁压裂液不适用于强碱性地层。段玉
            并对其未来的研究与发展提出建议，以期为相关研
                                                               秀 [10] 等以质量分数为 2.5%的自制表面活性剂 QJY-1
            究提供参考。
                                                               为主剂，搭配质量分数 0.2% QJY-3（稳定剂）、5%
            1   典型 AVES 压裂液体系                                  QJY-2（无机盐）和 0.4% KOH，得到 AVES 压裂液。
                                                               在赵凹油田南部安 4008 井投入使用，压裂后油井即
                 同阳离子型 VES 压裂液对比，AVES 压裂液在                     自喷，采收率为 6 t/d，施工效果明显。该体系为针
            电负性岩层中因相斥作用不会发生吸附或沉淀，从                             对河南赵凹油田浅层油气藏的碱性和高矿化度特征
            而减少了压裂液的消耗，还可避免由岩石润湿反转                             而研制的一种清洁压裂液，90  ℃以下胶束结构稳
            造成的油相渗透率下降。目前，与 AVES 压裂液相                          定，破胶后对储层渗流影响小，符合压裂施工要求，
            关的实验室研发与油田现场应用正处于稳步发展中。                            并且在一定程度上可以缓解地层的腐蚀状况。但该
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