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黏弹性表面活性剂压裂液的制备及其对页岩气吸附/解吸性能的评价

黄胜铭 蒋官澄 焦庆立 冯奇 王全得 董腾飞 贺垠博 杨丽丽

黄胜铭,蒋官澄,焦庆立,等. 黏弹性表面活性剂压裂液的制备及其对页岩气吸附/解吸性能的评价[J]. 钻井液与完井液,2026,43(1):120-129 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.016
引用本文: 黄胜铭,蒋官澄,焦庆立,等. 黏弹性表面活性剂压裂液的制备及其对页岩气吸附/解吸性能的评价[J]. 钻井液与完井液,2026,43(1):120-129 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.016
HUANG Shengming, JIANG Guancheng, JIAO Qingli, et al.Preparation of fracturing fluids with viscoelastic surfactants and its adsorption/desorption properties on shale gas[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(1):120-129 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.016
Citation: HUANG Shengming, JIANG Guancheng, JIAO Qingli, et al.Preparation of fracturing fluids with viscoelastic surfactants and its adsorption/desorption properties on shale gas[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(1):120-129 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.016

黏弹性表面活性剂压裂液的制备及其对页岩气吸附/解吸性能的评价

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.016
基金项目: 国家自然科学基金重大项目“井筒工作液与天然气水合物储层作用机理和调控方法”(51991361)。
详细信息
    作者简介:

    黄胜铭,1997年生,中国石油大学(北京)在读博士研究生,现在从事黏弹性表面活性剂压裂液及页岩气吸附/解吸相关研究工作。E-mail:smhuang2015@163.com

    通讯作者:

    蒋官澄,教授,博士生导师,研究方向为钻井液完井液化学与工程、油气层损害与保护技术。E-mail:m15600263100_1@163.com

  • 中图分类号: TE357

Preparation of Fracturing Fluids With Viscoelastic Surfactants and Its Adsorption/Desorption Properties on Shale Gas

  • 摘要: 针对传统的羟丙基胍胶(HPG)压裂液携砂能力差、破胶后残渣多、对储层伤害大等难题,合成了一种两性离子表面活性剂—芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱(EAPHS),通过优化与反离子盐水杨酸钠的配比,制备了黏弹性表面活性剂(VES)压裂液体系。VES压裂液体系在120℃、170 s−1条件下恒定剪切60 min后的黏度为34 mPa·s,具有优异的抗剪切性能,体系的减阻效率为63.1%,对岩心的损害率仅为7.34%,表明VES压裂液体系具有较好的储层保护效果,能够有效减少压裂后对储层的二次伤害。经过VES压裂液处理后,岩心的微裂隙增多且孔隙连通性增强,岩心表面的润湿性由亲油表面反转为亲水表面,岩心的氮气吸附量、比表面积和孔隙体积均增大,有利于甲烷的解吸和开采,同等平衡压力条件下,VES压裂液处理后的甲烷解吸量显著增加。VES压裂液体系在四川盆地宁页X-1井进行了现场应用,施工过程中压力平稳,产气率提高了15%以上,取得了较好的应用效果。这一研究为后续VES压裂液体系的构筑及对页岩气的高效开发提供了指导和参考价值。

     

  • 图  1  EAPHS的合成反应式

    图  2  EAPHS(A)和中间体(B)的红外光谱分析

    图  3  EAPHS的热重分析

    图  4  EAPHS/NaSal压裂液体系的黏度变化曲线

    图  5  VES压裂液体系的黏度随时间和温度的变化曲线

    图  6  VES及AVES-1压裂液体系的减阻性能评价

    图  7  VES压裂液处理前(a、c)后(b、d)的岩心扫描电镜图像

    图  8  VES压裂液处理后不同时间状态下的岩心润湿接触角

    图  9  不同流体处理后岩心的低温氮气吸附/解吸曲线

    注:(a)原始页岩心品;(b)去离子水处理后的岩心;(c)VES压裂液处理后的岩心;(d)HPG压裂液处理后的岩心。

    图  10  不同流体处理后岩心的甲烷高温高压吸附/解吸曲线

    注:(a)原始页岩心品;(b)去离子水处理后岩心;(c)VES压裂液处理后岩心;(d)HPG压裂液处理后岩心

    图  11  VES压裂液促进页岩地层中甲烷解吸的示意图

    图  12  宁页X-1井现场压裂施工曲线

    表  1  VES压裂液体系中的支撑剂沉降速度

    压裂液
    类型
    T/
    沉降高度/
    mm
    沉降时间/
    s
    沉降速率/
    mm·s−1
    VES701528640.18
    801505350.28
    901484620.32
    AVES-1701506080.25
    801493170.47
    901521940.78
    HPG70153781.96
    80151503.02
    90149255.96
    下载: 导出CSV

    表  2  VES压裂液和HPG压裂液体系的岩心损害性能评价

    岩心编号 长度/mm 直径/mm 压裂液类型 K0/mD Kd/mD 损害率/%
    C1 50.48 2.52 VES 0.627 0.581 7.34
    C2 50.55 2.54 HPG 0.648 0.435 32.87
    C3 50.24 2.51 AVES-1 0.685 0.592 13.58
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-07-13
  • 修回日期:  2025-09-25
  • 录用日期:  2025-10-10
  • 网络出版日期:  2026-02-09
  • 刊出日期:  2026-02-09

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