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影响压裂液返排因素的讨论分析摘要：目前国内外对助排剂的研究大多只注重低表面张力对助排率的影响，而 忽略了地层润湿性在提高排液效果中的作用，但表面张力的降低并不意味着地层 润湿性的改变，为此本文通过几种表面活性剂的多项实验及其现场应用情况，研 究了压裂液表面张力、地层润湿性与助排率之间的关系，证明地层润湿性和表面 张力对助排率同样重要，甚至在一定表面张力下接触角对助排率的影响更为显著关键词：助排剂；表面张力；润湿性；助排率一、 前言压裂工艺是油田常用的一项增产增注措施，施工之后注入地层的压裂液若不 能及时从地层中迅速完全地排出，会增加地层的含水饱和度，降低油气渗透率； 同时，由于毛细管力的作用，引起水锁，造成地层伤害，使压裂施工的效果降低 为提高压裂液的返排率，其中通常加入一定量的助排剂助排剂主要是表面活性 剂，通过减小压裂液返排的毛细管阻力起到助排作用，毛细管阻力的减小可用杨- 拉普拉斯公式表达：式中：为毛细管阻力，单位为Pa；，为多孔介质中喉道和孔道半径，单位为 m；为表面张力，单位为N/m；为润湿角，单位为°从上式可以看出，助排剂通过降低压裂液的表面张力，减小毛细管阻力，使 返排液易于从地层排出。

同时，由于表面活性剂在岩石表面吸附成膜，使角增大， 当趋近于90°时，趋近于0，毛管阻力接近为0，也就是说压裂液与岩石的润湿接 近中性时，既可以使压裂液容易进入油气层，又有利于压裂施工后返排液的顺利 返排由此公式可以知道，助排率的提高，需要表面张力和润湿性两方面的影响， 而并非单纯只考虑降低压裂液表面张力这一方面以达到更高的返排效果本文通 过测试几种表面活性剂的表面张力、接触角与助排率的关系，研究了地层润湿性 对压裂液助排率的影响二、 实验部分1. 仪器、药品与材料所用药品主要有：sl-p非离子表面活性剂，山东胜利方圆实业集团有限公司； Ee607A氟碳型表面活性剂，上海久士城化学有限公司；SDS阴离子表面活性剂， 斯伦贝谢公司；sd-20非离子表面活性剂，北京大德广源石油技术服务有限公司； CTMAB阳离子表面活性剂，三和源化工有限公司；中性煤油；氯化钾所用材料 主要有：粒径0.180〜0.280mm的石英砂；光滑硅片所用仪器主要有：Kruss K100表界面张力仪；Kruss DSA100光学接触角测量仪；助排剂性能 评价仪，石油大学仪表厂；电子分析天平（0.0001g）2. 助排剂的评价方法与评价指标1） 表面张力的测定。

按照SY/T 5370-1999表面及界面张力测定方法进行实验2） 接触角的测定按照SY/T 5153-2007油藏岩石润湿性测定方法进行实验， 用Kruss DSA100光学接触角测量仪测定几种表面活性剂在同一光滑硅片表面上的 接触角3） 助排剂的助排率的测定按照SY/T 5755-1995压裂酸化用助排剂性能评价 方法进行实验三、 实验结果及讨论1. 在室温下几种表面活性剂的表面张力及接触角测定了以下5种表面活性剂在室温下（25C ）的表面张力（mN/m），分别以质 量分数0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%为参考标准测定了以上5种表面活性 剂在室温下（25°C）在光滑硅片表面上的接触角（°），分别以质量分数0.05%、 0.1%、0.2%、0.3%、0.5%为参考标准，对于测试的5种表面活性剂来说，随表面 活性剂浓度增加，2种离子型表面活性剂（SDS和CTMAB）的表面张力降低、接 触角增加；2种非离子表面活性剂（sd-20和sl-p）的表面张力降低，接触角先增 加后减小Ee607A为氟碳型表面活性剂，由表1和表2其数据可知，其表面张力 随着浓度的升高而降低，但是接触角却变化不大，表明表面张力的降低，并不意 味着地层润湿性的改变。

2. 表面张力、地层润湿性与助排率之间的关系测定了这5种表面活性剂的助排率，分别以质量分数0.05%、0.1%、0.2%、 0.3%、0.5%为参考标准，以sd-20表面活性剂的表面张力、地层润湿性和助排率 的关系为例，其表面张力、接触角及助排率之间的关系，可以看出sd-20的助排 率和接触角都是先增加后减少，在质量分数为0.2%时助排率和接触角均达到最大 值，这说明在表面张力30.1mN/m以后接触角的变化成为影响助排率的主要因素， 在表面张力降低和接触角增加的共同作用下助排率达到最大5种表面活性剂的 接触角和助排率的变化关系，由图3可知，sl-p和sd-20两种非离子表面活性剂 达到一定浓度时，助排率达到最大值，而离子型的SDS和CTMAB助排率都是随 接触角的增大而增大，氟碳型的Ee607A接触角对助排率影响却不大，主要由表 面张力影响图1 5种表面活性剂的接触角和助排率的变化关系将0.3%sd-20和0.3%sl-p表面活性剂两者助排率数据作为对比，分别把2%KCl水溶液和 0.6%羟丙基瓜胶压裂液破胶液作为空白液，实验结果如表4在室温下（25C）和0.3%质量 分数时，两者的表面张力极为接近，但sd-20的接触角要比sl-p高。

由表4可以看出在相同 浓度相同表面张力下，接触角更大的sd-20拥有更好的助排效果，这说明在一定表面张力下 接触角对助排率的影响更为显著破胶液要比氯化钾水溶液的助排率高，是因为破胶液的返 排率要比氯化钾水溶液返排率低，但是由于表面活性剂的作用，助排效果更明显四、 现场应用分析夏945HF井位于山东省临邑县境内，于2013年4月12日施工，压裂共用瓜胶压裂液 2700方左右，最高砂比50%，使用助排剂为0.1%的sd-20施工取得了圆满成功该井压后 于4月22日开始放喷返排，截止5月10日累计放喷出液1800 m3，返排率高达66.7%而 夏103-1HF为同一层位（沙三）的一 口邻井，共用瓜胶压裂液2100m3左右，使用助排剂为 0.3%的sl-p，最后返排液为605 m3，返排率为28.8%，结果如表5由表5可知，对地层润 湿性影响更为显著的sd-20，其返排率更高，相对助排效果更佳五、 结论目前大多数实验研究认为低表界面张力是提高助排率的关键，通过测定几种表面活性剂 的液体表面张力、相对接触角和助排率的实验，证明地层润湿性和表面张力对助排率同样重 要，较高的接触角也能明显提高助排率。

因此，润湿性是影响助排率的一个重要因素，甚至 在一定表面张力下接触角对助排率的影响更为显著。