复合型防膨剂与压裂液配伍性研究

2018-02-01张红丽

石油化工应用 2018年1期

张红丽

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710000）

油田开发过程中，对储层进行压裂作业时，压裂液中加入防膨剂的目的在于防止由于黏土发生膨胀和运移，对储集层造成伤害。但是通过调查发现，由于选择的防膨剂的类型，或者防膨剂浓度使用不当，使得压裂液与防膨剂不配伍，导致压裂液性能改变，不能满足作业要求。因此配制具有高防膨率和良好配伍性的压裂液用防膨剂，对于确保采用良好性能的压裂液进行压裂具有重要意义。

目前所用防膨剂分为[1]：低聚季铵盐型防膨剂、双子季铵盐型防膨剂、四元共聚物磷酸盐防膨剂、复合型黏土防膨剂等。相对其他类型的防膨剂季铵型阳离子防膨剂具有以下特点[2]：该类型防膨剂可借助“中和”作用和“包被”作用，减小黏土颗粒和黏土晶层间的静电斥力，防止黏土水化膨胀和分散；并且该类型防膨剂能够同时吸附多个黏土晶层或微粒，达到抑制黏土分散运移的目的。并且其吸附性能不受pH值影响。因此，采用双子季铵盐与SY-1、SY-2复配防膨剂并测定其性能，然后进行配伍性研究。

1 复合型防膨剂性能评价

双子季铵盐XNW-2与SY-1、SY-2复配防膨剂。复配质量比例为XNW-2为48.8%，SY-1为9.9%，SY-2为4%，其余为水。复配后的防膨剂命名为XYNW-1。

参考SY/T5762－95《压裂酸化用防膨剂性能评价方法》对XYNW-1防膨剂进行性能评价。将含有0.5%的XYNW-1防膨剂溶液置于常温、90℃及140℃条件下放置7 d后测其防膨率（见表1）。由表1可知，在常温、90℃及140℃条件下该防膨剂防膨率均高于80%，表明XYNW-1防膨剂防膨率能够达到作业要求，并且XYNW-1防膨剂热稳定性良好。

表1 XYNW-1防膨剂性能评价

2 复合型防膨剂与油气井压裂液配伍性研究

2.1 复合型防膨剂与油井压裂液的配伍性

根据压裂要求，一般会在压裂液中加入多种添加剂如稠化剂、交联剂、破胶剂、助排剂、降滤失剂等[3]。为了评价该防膨剂与压裂液中的其他添加剂的配伍性，将加入0.5%XYNW-1防膨剂的压裂液在水浴（90℃）24 h后，结果没有产生沉淀和残渣，表明该防膨剂与压裂液的其他添加剂配伍性良好。进而对加入0.5%XYNW-1防膨剂的压裂液进行表观黏度，耐温抗剪切性能及其破胶性能评价。

2.1.1 油井压裂液表观黏度测定 XYNW-1防膨剂对压裂液表观黏度的影响测试结果（见表2）。由表2可知：加入0.5%XYNW-1防膨剂的油井压裂液表观黏度并未发生显著变化。

2.1.2 油井压裂液的耐温抗剪切性能评价参照SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》使用HAAKE流变仪对添加0.5%XYNW-1防膨剂的压裂液进行耐温抗剪切能力测试。测定结果（见图1、图2）。

由图1可以看出，加0.5%XYNW-1防膨剂，压裂液的初期（30℃）黏度为450 mPa·s，升温至90℃时，黏度高于 120 mPa·s。

图2中说明：在30℃～80℃加热过程中，大约用时17 min。在80℃下剪切60 min，压裂液的黏度为110 mPa·s。可见加0.5%XYNW-1防膨剂时压裂液高温抗剪切性能良好。

2.1.3 油井压裂液的破胶性能评价破胶液黏度、残渣含量及其界面张力测定结果（见表3）。

由表3可见，加入研制复配防膨剂XYNW-1的油井压裂液的破胶性能均达到标准要求。0.5%破胶液的防膨率在80%以上。