高小紅　龐靜

摘要：為了降低瓜爾膠類水基聚合物壓裂液對支撐裂縫導(dǎo)流能力的傷害，本研究內(nèi)容通過轉(zhuǎn)變瓜爾膠的化學(xué)改性方式，在傳統(tǒng)的降低瓜爾膠水不溶物的基礎(chǔ)上，對瓜爾膠中產(chǎn)生不溶物和破膠殘渣的主要物質(zhì)----蛋白質(zhì)和纖維素實現(xiàn)化學(xué)水解與接枝，使其轉(zhuǎn)化為更易化學(xué)和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：水不溶物；導(dǎo)流能力；降解；親水性

一、前言

水基聚合物壓裂液是目前應(yīng)用最為廣泛的壓裂液，聚合物增稠劑主要包括瓜爾膠及其化學(xué)改性產(chǎn)品（如羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠），然而，這類壓裂液的破膠殘渣及殘余高分子能不同程度地堵塞支撐劑所形成的導(dǎo)流通道，降低油井改造的效果。

本研究內(nèi)容通過轉(zhuǎn)變瓜爾膠的化學(xué)改性方式，在傳統(tǒng)的降低瓜爾膠水不溶物的基礎(chǔ)上，對瓜爾膠中產(chǎn)生不溶物和破膠殘渣的主要物質(zhì)----蛋白質(zhì)和纖維素實現(xiàn)化學(xué)水解與接枝，使其轉(zhuǎn)化為更易化學(xué)和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質(zhì)。經(jīng)過改性后的增稠劑所形成的壓裂液在破膠后產(chǎn)生較少的殘渣和高分子殘留，與交聯(lián)劑所形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更易氧化降解，因此它對儲層和裂縫導(dǎo)流能力的傷害較低。同時，通過改性后的產(chǎn)品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的親水性可降解生物表面活性劑，具有破乳、低表界面張力的特性，因而所形成的壓裂液不需添加破乳劑和助排劑，可以節(jié)省化學(xué)劑的用量。

二、技術(shù)機理及參數(shù)

QLC-HG壓裂液增稠劑正是利用了烷基糖苷的合成原理，針對瓜爾膠中的纖維素進行改性，在傳統(tǒng)的降低瓜爾膠水不溶物的基礎(chǔ)上，重點對瓜爾膠中的纖維素進行改性：首先對纖維素進行水解、使其轉(zhuǎn)化為分子量相對較小的聚糖，但這類聚糖因不能與交聯(lián)劑實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，對壓裂液的性能不會有所貢獻，為此，需進一步對這種聚糖進行化學(xué)改性。通過與含有親水性羥基的長鏈脂肪醇進行接枝，使其轉(zhuǎn)化為更易化學(xué)和生物降解、親水性強的烷基糖苷表面活性劑，這類活性劑具有較低的分子量、較低的表、界面張力及良好的破乳性能。

三、室內(nèi)評價及實驗內(nèi)容

1、增稠劑的水溶性

（1）溶解性

實驗結(jié)果表明，QLC-HG壓裂液增稠劑具有較低的水不溶物。

（2）溶脹速度

25℃下，QLC-HG壓裂液增稠劑（烷基糖苷）的溶脹速度遠高于羥丙基瓜爾膠和瓜爾膠，攪拌結(jié)束后即達到最終粘度的95%、3分鐘后達到最高粘度。

2、壓裂液流變

壓裂液—基液為“0.3%GX-C-1增稠劑（烷基糖苷）+0.5%GX-J-1-3粘土穩(wěn)定劑”的交聯(lián)液在50℃下的流變試驗。

3、破膠試驗

經(jīng)過試驗，50℃的壓裂液的破膠劑加量以0.03%為宜、60℃的壓裂液以0.03%為宜、80℃的壓裂液以0.02%為宜。

4、破膠液表界面張力

將不同類型壓裂液徹底破膠后的破膠液進行表界面張力的測定數(shù)據(jù)，幾種類型的壓裂液破膠液均具有較低的表面張力和界面張力，可以不再添加降低表界面張力的助排劑。

5、QLC-HG壓裂液增稠劑在不同的使用濃度和溫度的情況下，基液粘度均穩(wěn)定在50 mPa.s左右，與常規(guī)胍膠加入0.1%殺菌劑基液相比，常規(guī)胍膠在72小時后微小下浮，但QLC-HG壓裂液仍然比較穩(wěn)定。通過以上實驗表明：QLC-HG壓裂液在不添加殺菌劑的情況下，防腐效果良好。

四、現(xiàn)場實施情況

經(jīng)過室內(nèi)評價及實驗確定壓裂液配比如下：

基液：0.2%GX-C-1增稠劑

交聯(lián)劑：0.3-0.5%GX-J-1交聯(lián)劑+0.05過硫酸銨（按總液量）

交聯(lián)比：100：0.3-0.5

QLC-HG壓裂液在七里村采油廠共計施工12井次，（新井6口、舊井6口）壓裂液現(xiàn)場交聯(lián)速度快，交聯(lián)時間在12-15秒左右、平均砂比31%；破膠效果良好，4小時后破膠液粘度均在3.5-4.5之間；返排效果良好，平均返排率87%；對QLC-HG壓裂液試驗井與同井組措施井進行壓后產(chǎn)量對比，QLC-HG壓裂液試驗井平均日產(chǎn)0.64T，對比井平均日產(chǎn)0.51T。

五、創(chuàng)新點

1. 壓裂液增稠劑方面

本研究通過轉(zhuǎn)變瓜爾膠的化學(xué)改性方式，在傳統(tǒng)的降低瓜爾膠水不溶物的基礎(chǔ)上，對瓜爾膠中產(chǎn)生不溶物和破膠殘渣的主要物質(zhì)----蛋白質(zhì)和纖維素實現(xiàn)化學(xué)水解與接枝，使其轉(zhuǎn)化為更易化學(xué)和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質(zhì)。因此，經(jīng)本研究實現(xiàn)化學(xué)改性后的物質(zhì)為QLC-HG活性壓裂液的混合性增稠劑。

經(jīng)過改性后的增稠劑所形成的壓裂液在破膠后產(chǎn)生較少的殘渣和高分子殘留，與交聯(lián)劑所形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更易氧化降解，因此它對儲層和裂縫導(dǎo)流能力的傷害較低。同時，通過改性后的產(chǎn)品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的親水性可降解生物表面活性劑，具有破乳、低表界面張力的特性，因而所形成的壓裂液不需添加破乳劑和助排劑，可以節(jié)省化學(xué)添加劑的用量。

2.新型交聯(lián)劑方面

降低壓裂液的水不溶物含量和破膠液殘渣，是減少壓裂液對支撐裂縫傷害的一個重要手段。通過研制開發(fā)了GXS-J-1交聯(lián)劑為主，針對延長油田壓裂改造的QLC-HG壓裂體系?？梢允箟毫岩褐辛u丙基瓜爾膠的濃度由0.3～0.45%下降至0.15～0.25%，該壓裂液體系能提供更經(jīng)濟的液體效率、降低液體對儲層的傷害、減少液體所耗成本。

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