壓裂液可使油井增產(chǎn)、7JC井增注，通?？煞譃?油基壓裂液和水基壓裂液，其中水基壓裂液應(yīng)用 較為廣泛。目前水基壓裂液使用較多的稠化劑是 天然植物膠類和聚合物類，前者有瓜爾膠、田菁膠 等，后者有聚丙烯酰胺等[1’2]。天然植物膠壓裂 液的抗鹽、抗剪切性均較好，但破膠后殘渣含量較 高，對地層滲透率、填砂裂縫的導(dǎo)流能力均有傷 害。而聚合物壓裂液雖然破膠后殘渣含量低，但 其與地層內(nèi)鹽類配伍性較差[3_5]。這兩種稠化劑 在性能上存在較強(qiáng)的互補(bǔ)性，因此將兩者復(fù)合使 用具有較大的實(shí)際應(yīng)用價值。

 

本研究將油田目前常用的兩種稠化劑羥丙基 瓜爾膠(HPG)和聚丙烯酰胺（PAM)復(fù)合，建立一 種復(fù)合型增稠劑體系，以獲得配制使用效果好、對 地層傷害低的聚合物復(fù)合壓裂液。

 

1實(shí)驗(yàn)部分 1.1試劑羥丙基瓜爾膠（HPG)、聚丙烯酰胺（PAM,相 對分子質(zhì)量8 x 106,水解度4% )，均為工業(yè)品;氧 氯化鋯(Zr0Cl2‘8H20)、過氧化氫（H202,30%)， 鹽酸（HC1)，氫氧化鈉（NaOH),均為分析純。

 

1.2儀器DV -瓜Brookfield黏度計，ZNN - D6型六速 旋轉(zhuǎn)黏度計，JR型黏度計計量加熱器，電熱恒溫 水浴鍋，GGS42型高溫高壓濾失儀，巖心流動試 驗(yàn)儀，電子天平，增力電動攪拌器。

 

1.3壓裂液凍膠的制備先將HPG與PAM分別溶于蒸餾水，配成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)均為〇。 5%的溶液，然后按1:1比例混合均 勻，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇。 5% HPG/PAM復(fù)合溶液， 調(diào)節(jié)溶液pH =4 ~6,再將預(yù)先配制好的氧氯化鋯 交聯(lián)劑溶液加人到復(fù)合溶液中，即可制得具有較 高黏度的凍膠。

 

2結(jié)果與討論2.1HPG與PAM相互作用將質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為〇。 5% HPG和0. 5% PAM 溶液按不同比例混合，用黏度計（轉(zhuǎn)速為12 miiT1)在20 ^下測定混合溶液的黏度，結(jié)果如圖 1所示。圖1中復(fù)合溶液黏度隨HPG用量變化 曲線的計算值是根據(jù)分子間復(fù)合原理，假設(shè)兩種 聚合物混合后不發(fā)生相互作用而得出的 。

 

從圖1可以看出，在HPG/(HPG + PAM)質(zhì) 量比考察范圍內(nèi)，復(fù)合溶液的實(shí)際黏度高于按混 合規(guī)則計算得到的黏度，表明復(fù)合體系中HPG與 PAM分子間存在相互作用⑴。隨著復(fù)合體系中 HPG比例增加，體系黏度先增加后下降，這說明10精細(xì)石油化工進(jìn)展 ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS第14卷第1期不同比例的HPG與PAM復(fù)合，其分子鏈間的相 互作用程度不同。當(dāng)HPG/( HPG + PAM)質(zhì)量比 為50%時，復(fù)合體系黏度達(dá)到最大，為590 mPa*S。因此，要獲得好的增黏效果，HPG與 PAM的質(zhì)量比在40:60 ~ 60:40為宜。

 

2.2復(fù)合壓裂液性能評價將HPG與PAM復(fù)合使用，以期達(dá)到優(yōu)勢互 補(bǔ)，從而獲得性能較好的壓裂液，為此對復(fù)合壓裂 液的性能進(jìn)行評價。實(shí)驗(yàn)采用六速旋轉(zhuǎn)黏度計在 170 S — 1下測其黏度變化。

 

2.2.1耐溫抗剪切性能在地層溫度和裂縫剪切作用下，壓裂液黏度 損失過大，則壓裂液攜砂性能下降且易濾失。因 此，評價壓裂液的耐溫抗剪切性能尤為重要。

 

測定了不同溫度、不同剪切時間下的壓裂液 黏度，結(jié)果見圖2。在20弋下，隨著剪切時間延 長，復(fù)合壓裂液黏度變化不大，具有較好的耐剪切 性能。在60 t和80 T下，隨著剪切時間延長，壓 裂液黏度有一定的降低，但1 h后仍保持較高黏 度。說明復(fù)合壓裂液具有較好的耐溫抗剪切 性能。

 

2.2.2剪切恢復(fù)性能壓裂液在油管流動過程中受高剪切作用，而 當(dāng)壓裂液進(jìn)入地層后，受到的剪切逐漸減小。壓 裂液經(jīng)受高剪切后的黏度恢復(fù)特性，是評價壓裂 液性能的又一個重要指標(biāo)。60 ^下，HPG,PAM， HPG/PAM(質(zhì)量比1: 1)壓裂液經(jīng)高剪切后的黏 度值見表1。

 

表1 3種壓裂液剪切恢復(fù)性能對比剪切速率/sM剪切時間/min壓裂液黏度/mPa ? sHPGPAMHPG/PAM17010294285302510101148710817030252135249由表1可看出，經(jīng)高剪切后，HPG/PAM壓裂 液的黏度恢復(fù)性能較好，有利于壓裂液在裂縫中 低流速下的攜砂。

 

2.2.3靜態(tài)濾失性能壓裂液的濾失性能直接影響到壓裂施工中壓 裂液的造縫能力和裂縫的幾何形狀。有效控制濾 失流體進(jìn)入地層，可減少對地層的傷害，也可提高 壓裂液的使用效率。采用靜態(tài)濾失法，在3.5 MPa壓差下，測定了復(fù)合壓裂液在60 T和80 T 下的濾失性能，結(jié)果見表2。復(fù)合壓裂液在60 t 和80 ^下的濾失系數(shù)分別為6. 7 x l〇-4m/mina5 和8.2 x 10_4濾失系數(shù)較低，均低于10xl0_4 m/mina5標(biāo)準(zhǔn)，可滿足壓裂施工要求。

 

表2復(fù)合壓裂液濾失性能項目 -6080總濾失量/mL18.323.0初始濾失量xl03/(m3 ? nT2)2.93.5濾失速率 xl04/(m ? min-1)1.11.4濾失系數(shù) xl04/(m . min-8'5)6.78.22.2.4破膠性能壓裂液在地層條件下能否徹底破膠，直接影 響到支撐劑裂縫導(dǎo)流的導(dǎo)流能力。在3種壓裂液 中分別加人〇。 5%過氧化氫，在不同溫度下放置 8 h，然后測其殘渣含量，結(jié)果見表3。PAM壓裂 液破膠徹底，破膠液外觀清澈透明，黏度較低，肉 眼看不見壓裂液殘渣。HPG壓裂液和復(fù)合壓裂 液中都有殘渣存在，但復(fù)合壓裂液的殘渣量明顯 低于HPG壓裂液。說明復(fù)合壓裂液兼具PAM與 HPG兩種壓裂液的特點(diǎn)。

 

表3 3種壓裂液破膠性能對比溫度'殘渣量/<mg ?L-1)

 

HPGPAMHPG/PAM6040201937036501788028601262.2.5對巖心傷害性能壓裂液濾液可引起地層黏土膨脹、分散、運(yùn)移 而堵塞孔道，濾液進(jìn)人喉道易造成水鎖傷害;壓裂 液濾餅和壓裂液的濃縮物對裂縫導(dǎo)流能力也有嚴(yán) 重的傷害[8]。壓裂液對儲層巖心的傷害，是上述 因素綜合作用的結(jié)果。壓裂液傷害實(shí)驗(yàn)表明，復(fù) 合壓裂液破膠后對巖心基質(zhì)滲透率傷害率低，小 于 10%。

 

表4壓裂液對巖心傷害實(shí)驗(yàn)結(jié)果項目實(shí)驗(yàn)序號123初始滲透率X lOVpm2148216362傷害后滲透率x lOVpm2134201342巖心傷害率，％9.56.95.53結(jié)論(1)HPG與PAM復(fù)配后，復(fù)合溶液的實(shí)際黏 度高于按混合規(guī)則計算得到的黏度，說明HPG與 PAM具有較好的協(xié)同增稠特性。當(dāng)復(fù)合體系中 HPG與PAM質(zhì)量比為1:1時，黏度達(dá)到最大。

 

(2)復(fù)合壓裂液具有較好的耐溫抗剪切性能和剪切恢復(fù)性能，80170條件下剪切60min后，仍然具有較高的黏度，且剪切恢復(fù)性能明 顯好于PAM壓裂液。

 

(3)復(fù)合壓裂液破膠后的殘渣含量比HPG 壓裂液的更低，低于200 mg/L，并且對巖心傷害 率低，小于10%。

 

(4)HPG與PAM復(fù)配后，很好地綜合了兩者 各自優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了聚合物壓裂液在應(yīng)用中的缺陷， 顯著改善了其各項性能。

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