低浓度瓜胶压裂液体系的研究与应用

摘要：针对浓缩胶对支撑裂缝导流能力伤害影响，本文通过对瓜胶接枝性能的改性研究，开发新一代含有亲油基团的改性瓜胶压裂用增稠剂，结果表明：压裂用增稠剂在120℃以下耐温性能良好，随着压裂用增稠剂浓度和温度的增加，其残渣含量也不断增加，同浓度的压裂用增稠剂耐温性能要好于HGP，压裂用增稠剂与交联剂JK1005的交联效果最好，并且其耐温性也较高。

关键词：压裂液;瓜胶;冻胶;储层改造

由于浓缩胶对支撑裂缝导流能力有伤害作用，所以人们主要从两个方面降低其伤害能力。一方面，在现有的普通的压裂液技术基础上，加强破胶机理研究，研制性能更加高效的、可以均匀铺展的破胶剂;另一方面，在现有的破胶技术基础上，加强对瓜胶接枝性能的改性研究，开发新一代的含有亲油基团的改性瓜胶（压裂用增稠剂改性瓜胶），在新一代压裂液冻胶中达到同样的性能，压裂用增稠剂改性瓜胶的使用浓度比以往普通的羟丙基瓜胶（HPG）和普通的改性瓜胶（CMHPG）的使用浓度低20%～50%。

1 室内实验

1.1 试验仪器及材料

（1）实验仪器：Brookfield粘度计，LDF型离心机，DT-02A 电子天平，LYH-SX烘干箱，Brookfield流变仪，SC-15A恒温水域槽，ML-100无因混调仪，PH-23便挟式酸碱度仪。

（2）实验材料：压裂用增稠剂， HPG，JK1003，JK1004，JK1005，GMS，DM-1，BJ-1，石英砂，35-50目，PJ-101，去离子水。

1.2 实验内容：

（1）压裂用增稠剂的粘温性能评价

分别测量不同温度下（50℃、90℃、120℃、150℃、170℃）、不同浓度的压裂用增稠剂（0.15%、0.18%、0.30%、0.40%、0.60%）的粘度-温度曲线，研究压裂用增稠剂的粘温性能。

（2）压裂用增稠剂的溶解性能研究

测定增粘剂在不同温度下在水中不溶物的含量，进而表征压裂用增稠劑的溶解性能。

（3）增稠剂压裂用增稠剂在不同浓度下交联性能研究

使用流变仪测试不同浓度下压裂用增稠剂的流变性、剪切稳 定性、耐温性和残渣含量。

（4）增稠剂压裂用增稠剂冻胶性能研究

测试不同增稠剂的流变性、剪切稳定性、耐温性和残渣含量。

（5）不同交联剂与压裂用增稠剂交联性能研究

对等浓度压裂用增稠剂与不同交联剂进行交联反应，测定交联后冻胶的耐温性和携砂性。

2实验结果与讨论

2.1压裂用增稠剂的粘温性能评价

通过实验考察不同温度、不同浓度的压裂用增稠剂的粘度-温度曲线。当温度为50℃和90℃时，即温度稍低时，粘度变化不明显，分别保持在150mPa·s和300mPa·s，此时温度对粘度影响不大;当温度超过120℃之后，温度对粘度影响很大。随着时间的增加，粘度从700mPas不断下降，在120℃时下降到300 mPa·s左右，在150℃和170℃时粘度下降到200mPa·s左右。说明压裂用增稠剂在120℃以下耐温性能良好，此时粘度变化不大;温度再升高，粘度会不断下降。实验表明它的耐温范围是可以满足现场的需求的，能够找到压裂用增稠剂的作为主体增稠剂。

2.2压裂用增稠剂的溶解性能评价

常规瓜胶HPG和改性瓜胶压裂用增稠剂的含水率、表观粘度、水不溶物测量结果表明，压裂用增稠剂的水不溶物的含量的是HPG的1/3，要比常规的瓜胶低五个百分点，产生这种效果的因为是这两种增粘剂结构上的差异，羟丙基瓜胶的取代基团是羟丙基，而压裂用增稠剂的取代基团为羟丙基和钠羧甲基。由于压裂用增稠剂的两个不同的基团，使其的极性增强，水溶性增大，水不溶物降低后，它的破胶掺杂就会远远低于常规的增稠剂。通过对水不溶物的对比，压裂用增稠剂的水溶液要比HPG的水溶液的残渣含量低30%～50%，从而达到降低对地层的二次伤害。

2.3增稠剂压裂用增稠剂在不同浓度下交联性能研究

随着压裂用增稠剂浓度和温度的增加，其残渣含量也不断增加。随着温度的增加，粘度下降的梯度越来越大，粘度下降趋势逐渐增加。但剪切速率在170 s-1时的冻胶持续时间仍可以满足现场要求。所以在现场中应用时为了，减少残渣对底层的伤害，应该选择合适的浓度。

2.4增稠剂压裂用增稠剂冻胶性能研究

从实验结果可以看出，在同种交联剂的作用下，同浓度的压裂用增稠剂耐温性能要好于HGP。当压裂用增稠剂浓度变化时，耐温性能随着浓度的增加而增加。从挑挂实验图可以看出，压裂用增稠剂冻胶在90℃时比较粘稠，仍有很好的粘度，证明其有良好的耐温性能。

2.5不同交联剂与压裂用增稠剂交联性能研究

不同交联剂的交联情况结果表明，压裂用增稠剂与交联剂JK1005的交联效果最好，并且其耐温性也较高。经分析得知，JK1005中含有抗高温的有机钛等添加剂。

三乙醇胺异丙基钛酸酯在碱性溶液中水解，生成的六羟基合钛酸根阴离子与压裂用增稠剂的邻位顺式羟基络合形成三乙醇络合物冻胶。

它的三乙醇胺具有丰富的羟基，一方面提供了钛酸酯进行碱性水解生成钛酸根阴离子所需的碱性环境，另一方面三乙醇胺上的羟基干扰聚糖上的羟基与钛络合而使交联作用延缓。

3 结论

（1）压裂用增稠剂在120℃以下耐温性能良好;

（2）压裂用增稠剂的水不溶物的含量的是HPG的1/3，要比常规的瓜胶低五个百分点;

（3）随着压裂用增稠剂浓度和温度的增加，其残渣含量也不断增加。剪切速率在170 s-1时的冻胶持续时间仍可以满足现场要求。

（4）在同种交联剂的作用下，同浓度的压裂用增稠剂耐温性能要好于HGP。

（5）压裂用增稠剂与交联剂JK1005的交联效果最好，并且其耐温性也较高。

参考文献：

[1]杜海军，曲世元，刘政帅，贺晓亮等.超低浓度瓜胶压裂液研究及在延长油田的应用[J].石油地质与工程.2015.4（2）：75-79.

[2]杨同玉，何青，付娜，等.超低浓度胍胶压裂液体系在大牛地致密气田的现场试验[J].石油与天然气化工，2017，46（3）：61-66.

[3]卢拥军，杨晓刚，王春鹏，等.低浓度压裂液体系在长庆致密油藏的研究与应用[J].石油钻采工艺，2012，34（4）：67-70.

作者简介：曾双红，女，1983年6月出生，湖南省娄底市，汉族，工程师，2008年毕业于西南石油大学应用化学专业，现于辽河油田钻采工艺研究院从事酸化压裂工作。

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