【摘要】：目前,國(guó)內(nèi)煤層氣壓裂液選擇主要以水基壓裂液為主,作為水基壓裂液的一種,泡沫壓裂液的應(yīng)用愈發(fā)成熟。但是,泡沫壓裂液仍存在一些問題,包括:泡沫質(zhì)量不高、氣體組分為單一氣體等。針對(duì)上述問題,本文通過研發(fā)一種新型Gemini雙子表面活性劑(QSL-1型)作為增粘劑和起泡劑,優(yōu)選出NH_4Cl作為反離子來進(jìn)一步增粘,設(shè)計(jì)不同體積比的二氧化碳和氮?dú)庾鳛闅怏w組分,研發(fā)一種改性納米顆粒作為穩(wěn)泡劑,從而初步形成一種新型混合氣體泡沫壓裂液體系,即:1%QSL-1型Gemini表面活性劑+0.7%NH_4Cl+0.5%改性納米顆粒+混合氣體(二氧化碳/氮?dú)?體積比5:1)+模擬地層水的泡沫壓裂液體系配方。為了驗(yàn)證優(yōu)選出來的泡沫壓裂液體系配方可行性,進(jìn)行了綜合性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),其中包括:流變性能、攜砂性能、濾失性能、傷害性能測(cè)試等室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明:當(dāng)QSL-1型Gemini表面活性劑濃度為1%、NH_4Cl濃度為0.7%、二氧化碳/氮?dú)怏w積比為5:1、改性納米顆粒濃度為0.5%時(shí),泡沫質(zhì)量為81%,半衰期超過1h,并且綜合性能良好。該體系可以有效解決泡沫質(zhì)量不高、氣體組分為單一氣體、穩(wěn)定性差的問題,滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求,為煤層氣泡沫壓裂提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE377
【圖文】：

技術(shù)路線圖

在泡沫壓裂液的體系中，Gemini 表面活性劑具有增效和起泡兩種作用Gemini 能夠與反離子產(chǎn)生締結(jié)作用及協(xié)同效應(yīng)，形成可逆的空間網(wǎng)架提高溶液的表觀粘度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；另一方面，Gemini 表面活性劑能使成穩(wěn)定、均勻的泡沫。在耐鹽、耐溫以及耐酸堿性能，它都表現(xiàn)出很并且，本身的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)決定了它具有對(duì)儲(chǔ)層傷害小的優(yōu)點(diǎn)。泡沫體系本身是一種不穩(wěn)定體系，泡沫含量越高，發(fā)泡越困難。Gem劑由于頭部連接基團(tuán)的存在，能夠抑制頭部基團(tuán)之間的靜電排斥，可極性基團(tuán)所占的橫截面積0a ，堆積參數(shù) P 增加，有利于形成具有粘彈膠束及降低表界面張力，降低表界面張力有利于形成氣泡，形成具有蟲狀膠束可以使得氣泡更加穩(wěn)定。所以，通過優(yōu)化連接基團(tuán)兩端的疏種類、長(zhǎng)度，調(diào)控表界面張力和水相粘度，使其對(duì)氣體等具有良好的此構(gòu)筑形成低含水、高泡沫體積穩(wěn)定體系。靜電斥力

圖 3.2 四種表面活性劑的樣品Fig. 3.2 Samples of four surfactants2）溶液配制：別利用 4 種藥品，配制 6 種不同濃度的 100mL 溶液。3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析驗(yàn)結(jié)果如下圖 3.3~圖 3.6 所示。

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