CTJ清洁压裂液室内性能评价

梁策

【摘要】以自制阴离子双子表面活性剂与阳离子双子表面活性剂按一定比例混合，制备了清洁压裂液。对该压裂液的耐温耐剪切性、粘弹性及破胶性进行室内评价，结果表明，该压裂液的粘弹性好，无需破胶剂可自动破胶，配置简单，易于现场使用。

【关键词】CTJ压裂液 耐温耐剪切

压裂液作为油气藏的主要增产措施已得到迅速的发展和广泛的应用，优质、低损害、底成本是压裂液发展的方向。目前，国内外应用的主要以植物胶压裂液为主，由于植物胶压裂液残渣、滤饼和浓缩胶的存在，导致压裂液渗透能力降低，压裂施工后增产效果不能达到最佳。清洁压裂液作为一种新型的压裂体系，以小分子的表面活性剂在一定溶解液介质中相互缔合形成网状结构凝胶，具有无残渣、低损害的特点。简化常规压裂液8～10种添加剂配置复杂的步骤，降低了作业成本。本文对实验室合成出的清洁压裂液进行室内评价，结果表明，CTJ压裂液能满足现场压裂要求，且能自动破胶反排，对地层伤害小，配置方法简单，易于现场使用。

1 室内试验

试验仪器：MCR流变仪 warning搅拌器

测试系统：高温高压旋转圆筒系统

配置压裂液主剂为CTJ-1阴离子双子表面活性剂，辅助剂为CTJ-2阳离子双子表面活性剂。

配置方法：取适量实验用水，倒入warning搅拌器中，调节转速至液体形成漩涡可见到搅拌器桨叶中轴顶端即可。缓慢加入CTJ-1，避免形成鱼眼，调节转速达到漩涡状态，待形成均匀溶液后，向溶液中加入CTJ-2，继续搅拌待溶液均匀后停止搅拌。

2.2 耐温耐剪切试验

测试CTJ压裂液分别在90，100、110、120、130℃下持续剪切2h，剪切速率为 170s-1的的粘度变化。如图2所示，粘度随剪切时间增加而减小，剪切2小时后CTJ压裂液在130℃一下粘度均在20mpa·s以上，能满足现场压裂施工要求。

图2 耐温耐剪切试验图

2.3 粘弹性试验

粘弹性是清洁压裂液重要的性质之一，储能模量（G'）和损耗模量（G''）分别表示清洁压裂液能量的储存和耗散。损耗模量的大小，反映了清洁压裂液的粘性大小，而储能模量则反映了清洁压裂液的弹性大小。损耗模量越大，清洁压裂液的内摩擦阻力越大，抗冲刷性越好。储能模量反映了抗御冲击和局部破坏的能力。损耗模量和储能模量是清洁压裂液的两个重要表征参数。用旋转圆筒系统测试，在100℃下，0.1Hz频率震荡剪切模式下进行应力扫描，确定线性粘弹区。由结果分析，选择G=526Pa这一应力值在频率0.01～10Hz的范围内进行应力扫描，得出其粘弹性曲线见图3。

图3 粘弹性曲线图

CTJ压裂液的耗能模量G''随着频率的增大而减小，储能模量G'随着频率增大而增大，根据Hoffmann提出的判断溶液是否为粘弹性的方法：测定G'与G''，若在0.01～10Hz范围内G'恒大于G''且G>10-1Pa，则认为该溶液具有粘弹性。由图3看出CTJ压裂液的储能模量明显大于耗能模量，则该液体具有粘弹性，且表现已弹性行为为主，其在低粘度下也具有良好的携砂能力。2.4 破胶性

CTJ压裂液的破胶性能可通过与原油接触或通过用地层水、淡水稀释的方法来完成，将CTJ压裂液与原油以8：1体积比进行接触，2h即可破胶，破胶后溶液粘度为3.5mPa·s；而通过地层水的稀释破胶时间根据地层水的矿化度而定。

3 结论

CTJ压裂液具有很好的抗温性与耐剪切性，130℃温度下剪切两小时仍能控制粘度在20mPa·s以上，配置简单，能缩小施工成本，易于现场使用。

CTJ压裂液属于弹性为主液体，且储能模量G能在20Pa以上，说明CTJ压裂液在低粘度时也能具有很好的携砂能力。

CTJ压裂液具有良好的破胶性，通过接触原油或地层水都可自动破胶反排，破胶后粘度仅为3.5mPa·s，无残渣，对底层伤害小。