压裂液可使油井增产、7JC井增注，通常可分为 油基压裂液和水基压裂液，其中水基压裂液应用 较为广泛。目前水基压裂液使用较多的稠化剂是 天然植物胶类和聚合物类，前者有瓜尔胶、田菁胶 等，后者有聚丙烯酰胺等[1’2]。天然植物胶压裂 液的抗盐、抗剪切性均较好，但破胶后残渣含量较 高，对地层渗透率、填砂裂缝的导流能力均有伤 害。而聚合物压裂液虽然破胶后残渣含量低，但 其与地层内盐类配伍性较差[3_5]。这两种稠化剂 在性能上存在较强的互补性，因此将两者复合使 用具有较大的实际应用价值。

 

本研究将油田目前常用的两种稠化剂羟丙基 瓜尔胶(HPG)和聚丙烯酰胺（PAM)复合，建立一 种复合型增稠剂体系，以获得配制使用效果好、对 地层伤害低的聚合物复合压裂液。

 

1实验部分 1.1试剂羟丙基瓜尔胶（HPG)、聚丙烯酰胺（PAM,相 对分子质量8 x 106,水解度4% )，均为工业品;氧 氯化锆(Zr0Cl2‘8H20)、过氧化氢（H202,30%)， 盐酸（HC1)，氢氧化钠（NaOH),均为分析纯。

 

1.2仪器DV -瓜Brookfield黏度计，ZNN - D6型六速 旋转黏度计，JR型黏度计计量加热器，电热恒温 水浴锅，GGS42型高温高压滤失仪，岩心流动试 验仪，电子天平，增力电动搅拌器。

 

1.3压裂液冻胶的制备先将HPG与PAM分别溶于蒸馏水，配成质 量分数均为〇。 5%的溶液，然后按1:1比例混合均 匀，得到质量分数为〇。 5% HPG/PAM复合溶液， 调节溶液pH =4 ~6,再将预先配制好的氧氯化锆 交联剂溶液加人到复合溶液中，即可制得具有较 高黏度的冻胶。

 

2结果与讨论2.1HPG与PAM相互作用将质量分数均为〇。 5% HPG和0. 5% PAM 溶液按不同比例混合，用黏度计（转速为12 miiT1)在20 ^下测定混合溶液的黏度，结果如图 1所示。图1中复合溶液黏度随HPG用量变化 曲线的计算值是根据分子间复合原理，假设两种 聚合物混合后不发生相互作用而得出的 。

 

从图1可以看出，在HPG/(HPG + PAM)质 量比考察范围内，复合溶液的实际黏度高于按混 合规则计算得到的黏度，表明复合体系中HPG与 PAM分子间存在相互作用⑴。随着复合体系中 HPG比例增加，体系黏度先增加后下降，这说明10精细石油化工进展 ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS第14卷第1期不同比例的HPG与PAM复合，其分子链间的相 互作用程度不同。当HPG/( HPG + PAM)质量比 为50%时，复合体系黏度达到最大，为590 mPa*S。因此，要获得好的增黏效果，HPG与 PAM的质量比在40:60 ~ 60:40为宜。

 

2.2复合压裂液性能评价将HPG与PAM复合使用，以期达到优势互 补，从而获得性能较好的压裂液，为此对复合压裂 液的性能进行评价。实验采用六速旋转黏度计在 170 S — 1下测其黏度变化。

 

2.2.1耐温抗剪切性能在地层温度和裂缝剪切作用下，压裂液黏度 损失过大，则压裂液携砂性能下降且易滤失。因 此，评价压裂液的耐温抗剪切性能尤为重要。

 

测定了不同温度、不同剪切时间下的压裂液 黏度，结果见图2。在20弋下，随着剪切时间延 长，复合压裂液黏度变化不大，具有较好的耐剪切 性能。在60 t和80 T下，随着剪切时间延长，压 裂液黏度有一定的降低，但1 h后仍保持较高黏 度。说明复合压裂液具有较好的耐温抗剪切 性能。

 

2.2.2剪切恢复性能压裂液在油管流动过程中受高剪切作用，而 当压裂液进入地层后，受到的剪切逐渐减小。压 裂液经受高剪切后的黏度恢复特性，是评价压裂 液性能的又一个重要指标。60 ^下，HPG,PAM， HPG/PAM(质量比1: 1)压裂液经高剪切后的黏 度值见表1。

 

表1 3种压裂液剪切恢复性能对比剪切速率/sM剪切时间/min压裂液黏度/mPa ? sHPGPAMHPG/PAM17010294285302510101148710817030252135249由表1可看出，经高剪切后，HPG/PAM压裂 液的黏度恢复性能较好，有利于压裂液在裂缝中 低流速下的携砂。

 

2.2.3静态滤失性能压裂液的滤失性能直接影响到压裂施工中压 裂液的造缝能力和裂缝的几何形状。有效控制滤 失流体进入地层，可减少对地层的伤害，也可提高 压裂液的使用效率。采用静态滤失法，在3.5 MPa压差下，测定了复合压裂液在60 T和80 T 下的滤失性能，结果见表2。复合压裂液在60 t 和80 ^下的滤失系数分别为6. 7 x l〇-4m/mina5 和8.2 x 10_4滤失系数较低，均低于10xl0_4 m/mina5标准，可满足压裂施工要求。

 

表2复合压裂液滤失性能项目 -6080总滤失量/mL18.323.0初始滤失量xl03/(m3 ? nT2)2.93.5滤失速率 xl04/(m ? min-1)1.11.4滤失系数 xl04/(m . min-8'5)6.78.22.2.4破胶性能压裂液在地层条件下能否彻底破胶，直接影 响到支撑剂裂缝导流的导流能力。在3种压裂液 中分别加人〇。 5%过氧化氢，在不同温度下放置 8 h，然后测其残渣含量，结果见表3。PAM压裂 液破胶彻底，破胶液外观清澈透明，黏度较低，肉 眼看不见压裂液残渣。HPG压裂液和复合压裂 液中都有残渣存在，但复合压裂液的残渣量明显 低于HPG压裂液。说明复合压裂液兼具PAM与 HPG两种压裂液的特点。

 

表3 3种压裂液破胶性能对比温度'残渣量/<mg ?L-1)

 

HPGPAMHPG/PAM6040201937036501788028601262.2.5对岩心伤害性能压裂液滤液可引起地层黏土膨胀、分散、运移 而堵塞孔道，滤液进人喉道易造成水锁伤害;压裂 液滤饼和压裂液的浓缩物对裂缝导流能力也有严 重的伤害[8]。压裂液对储层岩心的伤害，是上述 因素综合作用的结果。压裂液伤害实验表明，复 合压裂液破胶后对岩心基质渗透率伤害率低，小 于 10%。

 

表4压裂液对岩心伤害实验结果项目实验序号123初始渗透率X lOVpm2148216362伤害后渗透率x lOVpm2134201342岩心伤害率，％9.56.95.53结论(1)HPG与PAM复配后，复合溶液的实际黏 度高于按混合规则计算得到的黏度，说明HPG与 PAM具有较好的协同增稠特性。当复合体系中 HPG与PAM质量比为1:1时，黏度达到最大。

 

(2)复合压裂液具有较好的耐温抗剪切性能和剪切恢复性能，80170条件下剪切60min后，仍然具有较高的黏度，且剪切恢复性能明 显好于PAM压裂液。

 

(3)复合压裂液破胶后的残渣含量比HPG 压裂液的更低，低于200 mg/L，并且对岩心伤害 率低，小于10%。

 

(4)HPG与PAM复配后，很好地综合了两者 各自优点，弥补了聚合物压裂液在应用中的缺陷， 显着改善了其各项性能。

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