羧甲基胍膠壓裂液體系的推廣應用

代延偉（大慶鉆探工程公司井下作業工程公司工藝研究所，吉林 松原138000）

1 羧甲基胍膠壓裂液體系的性能

1.1 稠化劑增粘快

通過特殊表面處理技術處理后的羧甲基胍膠壓裂液在溶解性和流動性方面有較大提升，加入水中的前30s到60s表現為較小的粘度，基本不增粘，可促進膠粉在水中均勻分散，達到迅速增粘的目的，10 分鐘之后可達到80%的最大粘度，這樣的快速配液能很好適應于現場施工需求。不易形成“魚眼”，15min可達到最大粘度。且形成的基液均勻，透明性良好。

1.2 耐溫耐剪切性

0.25%濃度羧甲基胍膠，60℃，剪切速率[4]170S-1，剪切時間1 小時粘度125.7mPa.s.0.3%濃度羧甲基胍膠，100℃，剪切速率170S-1，剪切時間1 小時粘度143.3mPa.s。0.4%濃度羧甲基胍膠，120℃，剪切速率170S-1，剪切時間1 小時粘度205.8mPa.s。0.45%濃度羧甲基胍膠，150℃，剪切速率170S-1，剪切時間1小時粘度243.5mPa.s。0.5%濃度羧甲基胍膠，180℃，剪切速率170S-1，剪切時間1 小時粘度114.1mPa.s。羧甲基胍膠壓裂液溫度適用范圍廣（60-180℃），通過調節稠化劑使用濃度可以滿足不同井溫的需求。耐溫耐剪切性能優良，高溫體系（150-180℃）性能尤其穩定，大大優于普通羥丙基胍膠。

1.3 殘渣低

羧甲基胍膠的剛性比大致分子量的羥丙基胍膠強。分子鏈的剛性鏈因為羧甲基作用而更加舒展，鏈纏結的情況有效減少，使分子鏈的親水性有所提升。破膠過程中，降解分子會在羧甲基的離子效應下更容易發生溶解，使殘渣量大幅降低。

過硫酸銨是羧甲基胍膠和對羥丙基胍膠各自交聯體下的破膠劑，破膠時間4小時，溫度為90°C，分析破膠后的殘渣可發現，在殘渣含量方面，羧甲基胍膠明顯更少。

1.4 稠化劑使用濃度低

從離子化植物膠分子鏈特征來看，分子鏈上隨機排列的離子基團之間會有靜電斥力，在水中就使得分子鏈的纏繞大大降低，提升了分子鏈的剛性。對于聚合物分子鏈，從卷曲球狀分子轉變成剛性長鏈，降低了分子間能產生相互作用的臨界接觸濃度，聚合物較少的情況下也能形成有效的交聯。有效降低了稠化劑的使用濃度，約為之前的75%。

1.5 摩阻低

減少了羧甲基壓裂液稠化劑的使用量，極大地降低了基液粘度，是壓裂施工摩阻降低，交聯時間可控延遲。壓裂施工過程中，對于摩阻的計算是通過井下溫度壓力機對井下的溫度和壓力進行實時測量，再通過對比地面壓力來獲得數值，從實驗結果可以看到，相對于羥丙基壓裂液，羧甲基壓裂液的摩阻有著很大幅度減少。此外，羧甲基壓裂液的半交聯型凍膠較為獨特，在高溫井施工過程中，這一指標十分重要，越底摩阻的壓裂液，越大摩阻的大粘度凍膠更適應與高溫井，但從攜砂角度來看，需要凍膠有良好的彈性，壓裂液有良好的黏度，這就會形成矛盾。這種情況下，半交聯型凍膠的應用就能同時兼顧兩個方面，有效解決該問題，保證良好彈性和黏度的同時，摩阻較低，也具有良好的攜砂能力。

1.6 攜砂性能好

按照40:100 的體積比將支撐劑和羧甲基胍膠壓裂液進行混合，向混合液中加入交聯劑，攪拌至均勻形成凍膠。從計算結果可以看到，在羧甲基胍膠壓裂液中，支撐劑的平均沉降速度為0.036mm/s。在同樣的條件下，弱勢普通羥丙基胍膠溶液，這一數值只有0.101mm/s。對比數據可以發現，羧甲基胍膠壓裂液比普通羥丙基胍膠有著更好的懸砂能力。

1.7 粘彈性好

羧甲基胍膠壓裂液體系形成的凍膠是一種半交聯型凍膠，因此，其彈性和黏度方面表現良好。1min反應時間后出現明顯交聯，反應時間到2.5min時，得到半交聯型凍膠，50ml凍膠挑掛長度超了15cm。

羥丙基胍膠交聯液的G′降幅會隨著溫度的生兒而逐漸加大，這表示出現了嚴重的彈性結構破壞，對支撐劑的輸送能力造成較大影響；但羧甲基胍膠交聯液有著較低的濃度，較強的交聯結構，彈性結構受到溫度升高破壞的程度較低，G′較高，對支撐劑的輸送有良好的促進作用。常規羥丙基胍膠交聯液的溫度達到100°C到130°C范圍時，其G″下降明顯，但在甲基胍膠交聯液中就不會有太大變化，這也說明羧甲基胍膠壓裂液粘彈性優于羥丙基胍膠。

2 推廣應用情況

羧甲基胍膠壓裂液體系累計施工216 口/497 層,注入壓裂液149045m3,支撐劑11452m3,施工過程平穩,開發效果良好,取得了很好的經濟效益和社會效益。在城深平2井的應用過程中，施工采取七段壓裂，羧甲基胍膠體系與江水配液，加入416m3支撐劑；總液量3060.7m3。整個施工過程正常，各段呈現平穩壓力。

3 結語

1)羧甲基胍膠壓裂液具有高黏彈性、高懸砂性及稠化劑使用濃度低、低傷害、低摩阻的特性。

2）羧甲基胍膠壓裂液在吉林油田的成功推廣應用,充分證明了羧甲基胍膠壓裂液具有很好的耐溫耐剪切性能,且現場可操作性強,是一種值得推廣的壓裂液體系。