混合气体泡沫压裂液的研究

发布时间：2020-08-25 08:41

【摘要】：目前,国内煤层气压裂液选择主要以水基压裂液为主,作为水基压裂液的一种,泡沫压裂液的应用愈发成熟。但是,泡沫压裂液仍存在一些问题,包括:泡沫质量不高、气体组分为单一气体等。针对上述问题,本文通过研发一种新型Gemini双子表面活性剂(QSL-1型)作为增粘剂和起泡剂,优选出NH_4Cl作为反离子来进一步增粘,设计不同体积比的二氧化碳和氮气作为气体组分,研发一种改性纳米颗粒作为稳泡剂,从而初步形成一种新型混合气体泡沫压裂液体系,即:1%QSL-1型Gemini表面活性剂+0.7%NH_4Cl+0.5%改性纳米颗粒+混合气体(二氧化碳/氮气,体积比5:1)+模拟地层水的泡沫压裂液体系配方。为了验证优选出来的泡沫压裂液体系配方可行性,进行了综合性能评价实验,其中包括:流变性能、携砂性能、滤失性能、伤害性能测试等室内实验。研究结果表明:当QSL-1型Gemini表面活性剂浓度为1%、NH_4Cl浓度为0.7%、二氧化碳/氮气体积比为5:1、改性纳米颗粒浓度为0.5%时,泡沫质量为81%,半衰期超过1h,并且综合性能良好。该体系可以有效解决泡沫质量不高、气体组分为单一气体、稳定性差的问题,满足现场施工要求,为煤层气泡沫压裂提供技术支持和理论指导。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE377
【图文】：

技术路线图

示意图,双链表,作用机理,活性剂

在泡沫压裂液的体系中，Gemini 表面活性剂具有增效和起泡两种作用Gemini 能够与反离子产生缔结作用及协同效应，形成可逆的空间网架提高溶液的表观粘度和结构强度；另一方面，Gemini 表面活性剂能使成稳定、均匀的泡沫。在耐盐、耐温以及耐酸碱性能，它都表现出很并且，本身的结构和特点决定了它具有对储层伤害小的优点。泡沫体系本身是一种不稳定体系，泡沫含量越高，发泡越困难。Gem剂由于头部连接基团的存在，能够抑制头部基团之间的静电排斥，可极性基团所占的横截面积0a ，堆积参数 P 增加，有利于形成具有粘弹胶束及降低表界面张力，降低表界面张力有利于形成气泡，形成具有虫状胶束可以使得气泡更加稳定。所以，通过优化连接基团两端的疏种类、长度，调控表界面张力和水相粘度，使其对气体等具有良好的此构筑形成低含水、高泡沫体积稳定体系。静电斥力

表面活性剂,样品,溶液配制,实验结果分析

图 3.2 四种表面活性剂的样品Fig. 3.2 Samples of four surfactants2）溶液配制：别利用 4 种药品，配制 6 种不同浓度的 100mL 溶液。3）实验结果分析验结果如下图 3.3~图 3.6 所示。

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