低濃度瓜膠壓裂液體系的研究與應用

摘要：針對濃縮膠對支撐裂縫導流能力傷害影響，本文通過對瓜膠接枝性能的改性研究，開發新一代含有親油基團的改性瓜膠壓裂用增稠劑，結果表明：壓裂用增稠劑在120℃以下耐溫性能良好，隨著壓裂用增稠劑濃度和溫度的增加，其殘渣含量也不斷增加，同濃度的壓裂用增稠劑耐溫性能要好于HGP，壓裂用增稠劑與交聯劑JK1005的交聯效果最好，并且其耐溫性也較高。

關鍵詞：壓裂液;瓜膠;凍膠;儲層改造

由于濃縮膠對支撐裂縫導流能力有傷害作用，所以人們主要從兩個方面降低其傷害能力。一方面，在現有的普通的壓裂液技術基礎上，加強破膠機理研究，研制性能更加高效的、可以均勻鋪展的破膠劑;另一方面，在現有的破膠技術基礎上，加強對瓜膠接枝性能的改性研究，開發新一代的含有親油基團的改性瓜膠（壓裂用增稠劑改性瓜膠），在新一代壓裂液凍膠中達到同樣的性能，壓裂用增稠劑改性瓜膠的使用濃度比以往普通的羥丙基瓜膠（HPG）和普通的改性瓜膠（CMHPG）的使用濃度低20%～50%。

1 室內實驗

1.1 試驗儀器及材料

（1）實驗儀器：Brookfield粘度計，LDF型離心機，DT-02A 電子天平，LYH-SX烘干箱，Brookfield流變儀，SC-15A恒溫水域槽，ML-100無因混調儀，PH-23便挾式酸堿度儀。

（2）實驗材料：壓裂用增稠劑， HPG，JK1003，JK1004，JK1005，GMS，DM-1，BJ-1，石英砂，35-50目，PJ-101，去離子水。

1.2 實驗內容：

（1）壓裂用增稠劑的粘溫性能評價

分別測量不同溫度下（50℃、90℃、120℃、150℃、170℃）、不同濃度的壓裂用增稠劑（0.15%、0.18%、0.30%、0.40%、0.60%）的粘度-溫度曲線，研究壓裂用增稠劑的粘溫性能。

（2）壓裂用增稠劑的溶解性能研究

測定增粘劑在不同溫度下在水中不溶物的含量，進而表征壓裂用增稠劑的溶解性能。

（3）增稠劑壓裂用增稠劑在不同濃度下交聯性能研究

使用流變儀測試不同濃度下壓裂用增稠劑的流變性、剪切穩 定性、耐溫性和殘渣含量。

（4）增稠劑壓裂用增稠劑凍膠性能研究

測試不同增稠劑的流變性、剪切穩定性、耐溫性和殘渣含量。

（5）不同交聯劑與壓裂用增稠劑交聯性能研究

對等濃度壓裂用增稠劑與不同交聯劑進行交聯反應，測定交聯后凍膠的耐溫性和攜砂性。

2實驗結果與討論

2.1壓裂用增稠劑的粘溫性能評價

通過實驗考察不同溫度、不同濃度的壓裂用增稠劑的粘度-溫度曲線。當溫度為50℃和90℃時，即溫度稍低時，粘度變化不明顯，分別保持在150mPa·s和300mPa·s，此時溫度對粘度影響不大;當溫度超過120℃之后，溫度對粘度影響很大。隨著時間的增加，粘度從700mPas不斷下降，在120℃時下降到300 mPa·s左右，在150℃和170℃時粘度下降到200mPa·s左右。說明壓裂用增稠劑在120℃以下耐溫性能良好，此時粘度變化不大;溫度再升高，粘度會不斷下降。實驗表明它的耐溫范圍是可以滿足現場的需求的，能夠找到壓裂用增稠劑的作為主體增稠劑。

2.2壓裂用增稠劑的溶解性能評價

常規瓜膠HPG和改性瓜膠壓裂用增稠劑的含水率、表觀粘度、水不溶物測量結果表明，壓裂用增稠劑的水不溶物的含量的是HPG的1/3，要比常規的瓜膠低五個百分點，產生這種效果的因為是這兩種增粘劑結構上的差異，羥丙基瓜膠的取代基團是羥丙基，而壓裂用增稠劑的取代基團為羥丙基和鈉羧甲基。由于壓裂用增稠劑的兩個不同的基團，使其的極性增強，水溶性增大，水不溶物降低后，它的破膠摻雜就會遠遠低于常規的增稠劑。通過對水不溶物的對比，壓裂用增稠劑的水溶液要比HPG的水溶液的殘渣含量低30%～50%，從而達到降低對地層的二次傷害。

2.3增稠劑壓裂用增稠劑在不同濃度下交聯性能研究

隨著壓裂用增稠劑濃度和溫度的增加，其殘渣含量也不斷增加。隨著溫度的增加，粘度下降的梯度越來越大，粘度下降趨勢逐漸增加。但剪切速率在170 s-1時的凍膠持續時間仍可以滿足現場要求。所以在現場中應用時為了，減少殘渣對底層的傷害，應該選擇合適的濃度。

2.4增稠劑壓裂用增稠劑凍膠性能研究

從實驗結果可以看出，在同種交聯劑的作用下，同濃度的壓裂用增稠劑耐溫性能要好于HGP。當壓裂用增稠劑濃度變化時，耐溫性能隨著濃度的增加而增加。從挑掛實驗圖可以看出，壓裂用增稠劑凍膠在90℃時比較粘稠，仍有很好的粘度，證明其有良好的耐溫性能。

2.5不同交聯劑與壓裂用增稠劑交聯性能研究

不同交聯劑的交聯情況結果表明，壓裂用增稠劑與交聯劑JK1005的交聯效果最好，并且其耐溫性也較高。經分析得知，JK1005中含有抗高溫的有機鈦等添加劑。

三乙醇胺異丙基鈦酸酯在堿性溶液中水解，生成的六羥基合鈦酸根陰離子與壓裂用增稠劑的鄰位順式羥基絡合形成三乙醇絡合物凍膠。

它的三乙醇胺具有豐富的羥基，一方面提供了鈦酸酯進行堿性水解生成鈦酸根陰離子所需的堿性環境，另一方面三乙醇胺上的羥基干擾聚糖上的羥基與鈦絡合而使交聯作用延緩。

3 結論

（1）壓裂用增稠劑在120℃以下耐溫性能良好;

（2）壓裂用增稠劑的水不溶物的含量的是HPG的1/3，要比常規的瓜膠低五個百分點;

（3）隨著壓裂用增稠劑濃度和溫度的增加，其殘渣含量也不斷增加。剪切速率在170 s-1時的凍膠持續時間仍可以滿足現場要求。

（4）在同種交聯劑的作用下，同濃度的壓裂用增稠劑耐溫性能要好于HGP。

（5）壓裂用增稠劑與交聯劑JK1005的交聯效果最好，并且其耐溫性也較高。

參考文獻：

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[3]盧擁軍，楊曉剛，王春鵬，等.低濃度壓裂液體系在長慶致密油藏的研究與應用[J].石油鉆采工藝，2012，34（4）：67-70.

作者簡介：曾雙紅，女，1983年6月出生，湖南省婁底市，漢族，工程師，2008年畢業于西南石油大學應用化學專業，現于遼河油田鉆采工藝研究院從事酸化壓裂工作。

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