王滿(mǎn)學(xué) ，何靜，趙小平，韋海龍

1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075；3.西安石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，陜西 西安710065

引言

乳液型聚合物作為一種新型稠化劑，具有分子量高、在水中易分散溶脹、增稠明顯和便于使用等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油氣田壓裂工作液中。但是這類(lèi)增稠劑存在穩(wěn)定性差、不耐鹽、制備的壓裂液黏度低和濾失量大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響壓裂液質(zhì)量和施工整體效果。

納米材料以其獨(dú)特的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及介電效應(yīng)等特性，已應(yīng)用于油氣田增產(chǎn)改造領(lǐng)域[1-14]。Amanullah 等[15]將納米材料應(yīng)用于鉆井液泥漿中，通過(guò)納米材料顆粒與泥漿助劑相互作用形成的高強(qiáng)度、致密性濾餅，可有效阻止鉆井液的漏失，同時(shí)也起到穩(wěn)定井壁的作用。在壓裂液應(yīng)用方面，Crews 等[16]提出了利用納米材料化學(xué)吸附和表面靜電作用力與表面活性劑膠束之間發(fā)生擬似交聯(lián)作用而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了清潔壓裂液的耐溫性和降濾失性能。王佳[17]將親油性納米二氧化硅引入壓裂前置液中，實(shí)現(xiàn)了油藏巖石表面潤(rùn)濕性的改變，從而降低壓裂液的濾失量。另外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也將納米Al2O3和TiO2等材料直接應(yīng)用在聚合物合成等領(lǐng)域中[18-24]，使聚合物性能得到顯著提高。但是將納米材料應(yīng)用于提高聚合物壓裂液黏度的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文將納米材料直接引入乳液型聚合物壓裂液制備中，系統(tǒng)探究了納米二氧化硅對(duì)FRSP-1 溶液抗鹽性、流變特性、耐溫抗剪切性和濾失性等影響，以改善聚合物FRSP-1 溶液的整體性能，滿(mǎn)足常規(guī)和非常規(guī)復(fù)雜油氣藏壓裂開(kāi)發(fā)對(duì)高性能FRSP-1 溶液的需求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑及儀器

丙烯酰胺（AM）、失水山梨醇單油酸酯（Span-80）、聚氧乙烯失水山梨醇單硬脂酸酯（Tween60）、偶氮二異丁氰（AIBN）、過(guò)硫酸鉀K2S2O8、氫氧化鈉（NaOH）、乙二胺四乙酸（EDTA）、氯化鉀（KCl）、氯化銨（NH4Cl）、氯化鈉（NaCl）、氯化鈣（CaCl2），均為化學(xué)純，西安化學(xué)試劑廠(chǎng)；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、α-十二烯（EA），工業(yè)級(jí)，山東宇田化工有限責(zé)任公司；高純氮?dú)猓杭兌?9.99%，西安亞特特種氣體有限公司；改性親水型納米SiO2，純度為99.5%，粒徑分布30～50 nm，平均比表面積為198 m2/g，江蘇輝邁粉體科技有限公司提供；去離子水。

HAAKE MARS6 流變儀（密閉圓筒系統(tǒng)、PZ38轉(zhuǎn)子）：德國(guó)HAAKE 公司；BI-200SM 型激光散射儀：美國(guó)布魯克海文儀器公司；GGS71-A 型高溫高壓濾失儀：青島泰峰石油儀器有限公司；JEM-1400型低溫投射電鏡：日本電子公司；BP100 動(dòng)態(tài)表面張力儀，SITE 100 超低界面張力儀：德國(guó)克呂士KRUSS 公司。

1.2 聚合物乳液的制備

在引發(fā)劑的作用下，以AM 和AMPS 為主要單體進(jìn)行反相乳液聚合，聚合過(guò)程遵從自由基共聚反應(yīng)機(jī)理，由鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止3 個(gè)基元反應(yīng)組成。聚合方法：水溶性單體借助油包水型（W/O）乳化劑將其乳化并分散于油中，在水溶性或油溶性引發(fā)劑作用下聚合得到水溶性聚合物。具體制備方法：將Span80 和Tween60 以質(zhì)量比1：1 混合，在100 r/min 下攪拌均勻，得到復(fù)合乳化劑；將復(fù)合乳化劑以2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）加量加入一定量油相中，然后將油相加入三口燒瓶，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入適量憎水性單體EA，攪拌2 h 即為混合油相，在混合油相中加入一定量的螯合劑EDTA、AM 與AMPS 單體，其中混合油相和水相單體的體積比為3：7。混合液由室溫升至50°C后加入引發(fā)劑，其中引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀或過(guò)氧化苯甲酰，在100 r/min 下連續(xù)反應(yīng)10 h后，得到黏稠的乳白色或淡黃色油包水型聚合物乳液FRSP-1。

將FRSP-1 試樣溶解于蒸餾水中，用丙酮沉淀出聚合物，反復(fù)溶解、沉淀和洗滌，除去殘余單體和雜質(zhì)。在真空50°C干燥，將得到的試樣用于紅外光譜分析，乳液特性見(jiàn)表1，聚合物FRSP-1 紅外光譜圖見(jiàn)圖1。

表1 聚合物乳液FRSP-1 的特性Tab.1 Properties and of FRSP-1 polymer

從圖1 可以看出，在3 418.7 cm?1為N—H 酰胺基伸縮振動(dòng)峰；1 633 cm?1為C==C 雙鍵振動(dòng)峰；1 403～1 352 cm?1為醇、酚特征峰。

圖1 聚合物FRSP-1 紅外光譜Fig.1 Infrared spectrum of polymer FRSP-1

聚合物FRSP-1 的固含量為30.5%，在25°C下的黏度為38.9 mPa·s，乳液的平均中值粒徑2.75μm，pH 值為4.6，分子量分布在（1 000～1 300）×104。FRSP-1 在?10～25°C環(huán)境下靜置3 個(gè)月，不分層且流動(dòng)性好，表現(xiàn)出優(yōu)良的分散性、溶解性和穩(wěn)定特性。

1.3 聚合物FRSP-1 性能評(píng)價(jià)

1.3.1 FRSP-1 分散溶解性

制備2.0%的FRSP–1 溶液，快速攪拌后，采用HAAKE MARS60 流變儀測(cè)定溶液在靜置不同時(shí)間下的黏度，確定其溶解時(shí)間與溶液黏度關(guān)系。聚合物溶解后溶液的黏度大小反映合成聚合物分子量的大小，一般而言，聚合物分子量越大，其水溶液黏度也越大。

1.3.2 pH 值對(duì)FRSP-1 溶液的黏度影響采用不同pH 值的水（采用5%鹽酸和5%氫氧化鈉調(diào)節(jié)自來(lái)水的pH 值在3～10）制備2.0%FRSP–1溶液，分別攪拌10 min 后再靜置30 min（消除起泡），然后用HAAKE MARS60 流變儀測(cè)定其溶液黏度，以確定pH 值對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響。

1.3.3 FRSP-1 抗鹽性

分別向0.5%KCl、0.5%NH4Cl、0.5%NaCl 以及0.1%CaCl2的鹽水中加入2.0%FRSP-1，攪拌10 min，在90°C下，測(cè)定上述溶液在170 s?1下連續(xù)剪切60 min 后的抗剪切性，同時(shí)測(cè)定不同NH4Cl濃度對(duì)FRSP-1 溶液黏度影響。

具體實(shí)驗(yàn)方法為：利用不同濃度NH4Cl 制備1.5%FRSP-1 溶液，攪拌10 min后，在170 s?1，90°C下連續(xù)剪切60 min，測(cè)定了NH4Cl 對(duì)FRSP-1溶液黏度影響。

1.4 納米SiO2對(duì)FRSP-1 溶液其他性能影響

按照2.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+0～0.05%納米SiO2配方制備FRSP-1/SiO2溶液，然后測(cè)定其抗溫抗剪切性、流變性、觸變性和濾失性等。

具體實(shí)驗(yàn)方法：在500 mL 自來(lái)水中，依次加入一定量的NH4Cl，納米SiO2和FRSP-1，攪拌10 min后即可形成FRSP-1/SiO2溶液。再采用HAAKE MARS60 流變儀D300/400 高溫高壓密閉系統(tǒng)（采用PZ38 轉(zhuǎn)子），對(duì)FRSP-1/SiO2溶液的抗溫抗剪切性、流變性、觸變性進(jìn)行測(cè)試；然后測(cè)定其濾失量，并對(duì)濾液的表面張力、界面張力和防膨性進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 FRSP-1 在水中的分散溶解性

在20°C下，2.0%FRSP-1 在水中溶解的黏度與靜置時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖2。FRSP-1 加量與其靜置10 min 后溶液黏度的關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖2 FRSP-1 在水中黏度與靜置時(shí)間關(guān)系Fig.2 The relationship between the viscosity of FRSP–1 in water and the standing time

由圖2 可以看出，F(xiàn)RSP-1 在水中溶解性好，增黏速度快。在20 s內(nèi)，2.0%FRSP-1 溶液黏度就可達(dá)到其最大值85 mPa·s 的90%以上，在60 s 時(shí)FRSP-1 溶液黏度可達(dá)到最大值的96%以上，120 s時(shí)FRSP-1 溶液的黏度達(dá)到最大值。由此可見(jiàn)，F(xiàn)RSP-1 在水中具有優(yōu)良的分散溶解性。

由圖3 FRSP-1 加量與其溶液黏度的關(guān)系可以看出，F(xiàn)RSP-1 加量對(duì)溶液的黏度影響很大。隨著FRSP-1 加量的增加，溶液的黏度增大。其中，2.0%FRSP-1 溶液黏度（88 mPa·s）是0.5%FRSP-1溶液黏度（28 mPa·s）3 倍以上。由此可見(jiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)調(diào)整FRSP-1 加量達(dá)到溶液所需的黏度。

圖3 FRSP-1 加量與其溶液黏度關(guān)系Fig.3 Relationship between FRSP-1 concentration and its solution viscosity

2.2 pH 值對(duì)FRSP-1 水溶液黏度的影響

采用不同pH 值的水質(zhì)制備2.0%FRSP-1 溶液的黏度與水質(zhì)的pH 值關(guān)系見(jiàn)圖4。

圖4 pH 值與FRSP-1 溶液的黏度關(guān)系Fig.4 The relationship between the pH of water and the viscosity of FRSP-1 solution

由圖4 可以看出，水質(zhì)的pH 值對(duì)FRSP-1 溶液的黏度影響很大。當(dāng)水質(zhì)pH<8.4時(shí)，隨著配液水質(zhì)pH 值增大，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度呈現(xiàn)顯著的增大趨勢(shì)。當(dāng)水質(zhì)pH>8.4時(shí)，隨配液水質(zhì)pH 值升高，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度減少；當(dāng)水質(zhì)pH=8.4時(shí)，F(xiàn)RSP-1 溶液黏度最大。這是因?yàn)榫酆衔锓肿渔溤谌鯄A性至中性環(huán)境下呈舒展?fàn)顟B(tài)，在水中分散溶解快，黏度大；在強(qiáng)酸性環(huán)境下，聚合物分子鏈處于蜷曲狀態(tài)，此刻其分散溶解慢，黏度小，因此，F(xiàn)RSP-1 最佳的使用環(huán)境為中性—弱堿性。實(shí)際使用中強(qiáng)堿性液體尤其對(duì)堿敏性地層存在潛在性傷害，因此，制備FRSP-1 溶液時(shí)最佳pH 值在7.0～9.0 為宜。

2.3 鹽對(duì)FRSP-1 水溶液黏度影響

聚合物FRSP-1 抗鹽性直接影響其溶液黏度值，其中高價(jià)鹽較低價(jià)鹽對(duì)FRSP-1 溶液的黏度影響較大[12]。在0.5%KCl、0.5%NaCl、0.5%NH4Cl和0.1%CaCl2溶液中分別加入2.0%FRSP-1，在90°C，170 s?1條件下考察了加鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5，同時(shí)考察了NH4Cl 濃度對(duì)1.5%FRSP-1 溶液黏度影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖5 鹽濃度與FRSP-1 溶液黏度關(guān)系Fig.5 Relationship between salt concentration and FRSP-1 solution viscosity

圖6 氯化銨濃度與FRSP-1 溶液黏度關(guān)系Fig.6 Relationship between NH4Cl concentration and FRSP-1 solution viscosity

由圖5 可以看出，與未加鹽的FRSP-1 溶液黏度對(duì)比，鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響很大，二價(jià)鹽較一價(jià)鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響顯著。不同類(lèi)型鹽對(duì)2.0%FRSP-1 溶液黏度的影響由大到小次序?yàn)椋篊aCl2>NaCl>KCl≥NH4Cl。

由圖6 可以看出，在FRSP-1 溶液中，隨著鹽濃度的增加，F(xiàn)RSP-1 溶液黏度下降。在同一鹽濃度下，F(xiàn)RSP-1 溶液黏度隨著剪切時(shí)間的增加而下降。含0.5%NH4Cl 的FRSP-1 溶液在90°C、170 s?1下連續(xù)剪切80 min 的黏度與空白樣相比下降近30%。

總之，鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度有降低作用的原因?yàn)椋寒?dāng)在FRSP-1 溶液中引入一價(jià)或二價(jià)陽(yáng)離子后，這些陽(yáng)離子與FRSP-1 分子鏈上的極性帶電基團(tuán)COO—反性離子結(jié)合進(jìn)入雙電層，使擴(kuò)散雙電層厚度下降，致使ζ 電位降低；隨著FRSP-1 溶液中一價(jià)鹽濃度的增大，F(xiàn)RSP-1 分子鏈中分子內(nèi)部的排斥力減少，F(xiàn)RSP-1 分子鏈將逐漸由舒展轉(zhuǎn)化為蜷曲，蜷曲的FRSP-1 分子鏈中，陽(yáng)離子周?chē)娜軇┗瘜拥乃肿颖粡?qiáng)行擠掉，降低了FRSP-1 聚合物鏈與水分子間氫鍵之間的相互作用，伸展的FRSP-1 分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致分子流體力學(xué)半徑減少，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度下降。

2.4 FRSP-1 水溶液抗溫和抗剪切性

乳液的流變性是聚合物的一種重要參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)1.0%～1.5%FRSP-1+0.5%NH4Cl 的聚合物溶液抗溫性、抗剪切性和流變特性等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖7～圖8。

圖7 FRSP-1 溶液的抗溫性Fig.7 Temperature resistance of FRSP-1 solution

由圖7 可以看出，隨著溫度的升高，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。在170 s?1剪切速率下，溫度由30°C升至90°C時(shí)，1.0%FRSP-1 溶液黏度由50 mPa·s 下降為36 mPa·s；1.5%FRSP-1溶液黏度由70 mPa·s 下降至51 mPa·s。

由圖8 可以看出，在同一溫度和剪切速率下，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度隨著剪切時(shí)間的增加呈現(xiàn)先急劇下降然后保持恒定的趨勢(shì)。1.2%FRSP-1、1.5%FRSP-1 和2.0%FRSP-1 溶液的黏度，在90°C，170 s?1下連續(xù)剪切85 min 后均大于或者等于50 mPa·s，說(shuō)明FRSP-1 聚合物具有優(yōu)良的抗剪切性能。

圖8 FRSP1 溶液的抗剪切性Fig.8 Shear resistance of FRSP1 solution

2.5 納米SiO2對(duì)FRSP-1 溶液性能影響

2.5.1 SiO2對(duì)FRSP-1 水溶液黏度影響

納米SiO2是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，為無(wú)定型白色粉末，其純度99.99%，密度為1.8～2.2 g/cm3，粒徑分布在20～500 nm。該材料具有明顯絮狀或網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，而且其顆粒尺寸小，比表面積大且其納米級(jí)材料的分支狀態(tài)呈三維鏈狀結(jié)構(gòu)，以及表面存在不飽和鍵等不同于常規(guī)大尺寸宏觀(guān)材料的特殊性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)采用親水性納米SiO2，其純度為99.5%，粒徑分布30～50 nm，平均比表面積為198 m2/g。

將不同加量的納米SiO2加入1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+98.5%水中，制備含不同SiO2質(zhì)量的FRSP-1 溶液，在90°C，170 s?1下測(cè)定SiO2加量對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 SiO2加量與FRSP-1 溶液的黏度關(guān)系Fig.9 The relationship between the concentration of SiO2and the viscosity of FRSP1 solution

由圖9 可以看出，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度隨著SiO2加量的增大呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。當(dāng)納米SiO2加量小于0.06%時(shí)，隨著SiO2加量的增加，F(xiàn)RSP-1 溶液黏度顯著增大；當(dāng)納米SiO2加量大于0.06%后，F(xiàn)RSP-1 溶液的黏度隨SiO2加量增加變化不大。在上述體系中加入0.06%納米SiO2后溶液的黏度為60 mPa·s，與沒(méi)加SiO2空白溶液黏度30 mPa·s 相比，提高了近1 倍。由此可見(jiàn)，在FRSP-1 溶液中引入納米SiO2可以顯著提高其黏度。這是由于納米SiO2表面的羥基與溶液中FRSP-1 大分子中—NH 鍵之間所形成的氫鍵作用，以及納米SiO2在溶液中堆積形成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)與FRSP-1 自身的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間相互間纏繞形成較強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)所致。

2.5.2 SiO2對(duì)FRSP-1 溶液的抗溫和抗剪切性影響流變特性是聚合物溶液的重要物性參數(shù)。實(shí)驗(yàn)研究了1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+0.015% 納米SiO2+98.5% 水和1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+98.5%水+0.025%納米SiO2的FRSP-1/SiO2溶液抗溫性、抗剪切性和流變特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖10～圖13。

圖10 FRSP-1/SiO2溶液抗溫曲線(xiàn)Fig.10 Temperature resistance curve of FRSP-1/SiO2solution

由FRSP-1/SiO2溶液的抗溫曲線(xiàn)（圖10）可以看出，隨著溫度的升高，F(xiàn)RSP-1/SiO2溶液黏度逐漸下降，但其黏度的下降值明顯低于不加納米材料的空白樣。由此說(shuō)明納米SiO2可以改善FRSP-1溶液的抗溫特性。

由FRSP-1/SiO2溶液抗剪切曲線(xiàn)（圖11）可以看出，隨著剪切時(shí)間的增加，F(xiàn)RSP-1/SiO2溶液黏度，呈現(xiàn)先急劇下降然后保持恒定趨勢(shì)，但是其黏度的下降趨勢(shì)明顯小于不加納米材料的空白樣。其中，1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+98.5%水+0.025%SiO2的溶液剪切80 min 后的黏度為46 mPa·s，與沒(méi)加SiO2空白樣比較溶液黏度28 mPa·s 相比提高了近40%，且在整個(gè)剪切過(guò)程中FRSP-1/SiO2溶液黏度保持穩(wěn)定。這是由于納米SiO2的小尺寸和極大的比表面積，增大了聚合物分子鏈通過(guò)吸附、氫鍵和化學(xué)健等與SiO2結(jié)合點(diǎn)，這種分子間多點(diǎn)結(jié)合及分子鏈相互包裹或纏繞，自組裝形成的超大三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較單純的聚合物溶液，能極大提高高分子材料的力學(xué)強(qiáng)度等[16]，使得FRSP-1 溶液黏度顯著提高，溶液的抗剪切性能增強(qiáng)。由此可見(jiàn)，一定濃度的納米SiO2可以顯著提升FRSP-1 溶液的黏度特性。

圖11 FRSP-1/SiO2溶液抗剪切曲線(xiàn)Fig.11 Shear resistance curve of FRSP-1/SiO2solution

由圖12 可以看出，在90°C下，當(dāng)剪切速率由170 s?1逐漸降至0時(shí)，當(dāng)剪切速率趨于零時(shí)，含不同濃度納米SiO2的FRSP-1 溶液均存在一個(gè)初始剪切力即屈服應(yīng)力，且隨著納米SiO2濃度的增大其屈服應(yīng)力增大；當(dāng)SiO2在FRSP-1 溶液中濃度分別為0，0.015%和0.050%時(shí)，其FRSP-1 溶液的屈服應(yīng)力分別為1.5，3.3 和4.0 Pa；隨著剪切速率增大，其剪切力增大，且剪切力與剪切速率比值也相應(yīng)增大。由此證明，納米SiO2可顯著改善FRSP-1溶液的觸變特性。

圖12 FRSP-1/SiO2溶液流變的曲線(xiàn)Fig.12 Viscosity curve of FRSP-1/SiO2solution

圖13 FRSP-1/SiO2溶液的黏度曲線(xiàn)Fig.13 Flowing curve of FRSP-1/SiO2solution

由圖13 可以看出，隨著剪切速率增大，含不同納米SiO2的FRSP-1 溶液黏度曲線(xiàn)均呈現(xiàn)先急后緩的下降趨勢(shì)，且整體下降趨勢(shì)均小于空白樣，由此說(shuō)明納米SiO2可以改善FRSP-1 溶液的流動(dòng)特性。

2.5.3 FRSP-1/納米SiO2溶液其他特性

在90°C下，采用GGS71-A 高溫高壓動(dòng)態(tài)濾失儀分別對(duì)FRSP-1 溶液和FRSP-1/SiO2溶液進(jìn)行靜態(tài)濾失實(shí)驗(yàn)，并對(duì)在濾失實(shí)驗(yàn)中所生產(chǎn)的濾液進(jìn)行了表面張力、界面張力和防膨性測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可以看出，在FRSP-1 溶液中引入納米SiO2可以顯著改善其溶液的漏失性能。在90°C下，F(xiàn)RSP-1/SiO2溶液的濾失量較FRSP-1溶液下降近45% 以上，且濾液的表面張力為27.25 mN/m，界面張力2.36 mN/m，對(duì)黏土的防膨率為86%。這是因?yàn)椋海?）高分子聚合物在納米二氧化硅顆粒的作用下橋接在一起，形成了具有一定厚度的致密性濾餅；（2）由于高分子聚合物非極性部分的伸展，使得水等極性分子很難通過(guò)這層非極性分子組成的納米膜，與未加二氧化硅的FRSP-1溶液相比，更加具有優(yōu)良的降濾失作用。因此，上述數(shù)據(jù)對(duì)今后將該聚合物應(yīng)用于作為石油壓裂開(kāi)發(fā)壓裂液增稠劑具有重要的借鑒作用。

表2 FRSP-1 溶液的其他特性Tab.2 Other characteristics of FRSP-1 solution

3 結(jié)論

（1）合成的聚合物FRSP-1 具有良好穩(wěn)定性、分散溶解性和增黏性；鹽種類(lèi)及其濃度對(duì)FRSP-1溶液黏度影響較大，其中，二價(jià)鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度的影響較一價(jià)鹽顯著，鹽對(duì)FRSP-1 溶液黏度影響由強(qiáng)到弱的次序?yàn)椋篊aCl2>NaCl>KCl≥NH4Cl；溶液的pH 值對(duì)FRSP-1 溶液黏度影響很大，pH 值在7.0～9.0 對(duì)FRSP-1 溶液黏度提高有利，強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿對(duì)FRSP-1 溶液黏度提高不利。

（2）納米SiO2可以有效改進(jìn)FRSP-1 溶液的抗溫性、流變性、觸變性和濾失性。按照1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+98.5% 水制備的FRSP-1 溶液與1.0%FRSP-1+0.5%NH4Cl+98.5%水+0.025%納米SiO2制備的FRSP-1/SiO2溶液，分別在90°C，170 s?1下連續(xù)剪切60 min 后的黏度由28 mPa·s 上升為46 mPa·s，提高了近40%，且其濾失量由25.6 mL 降至14.1 mL，降低幅度近45%，濾液的表面張力為27.25 mN/m，界面張力為2.36 mN/m，黏土的防膨率為86%。因此，在聚合物FRSP-1 中引進(jìn)納米SiO2，可有效改進(jìn)FRSP 壓裂液的綜合性能，滿(mǎn)足了復(fù)雜油氣藏壓裂對(duì)優(yōu)質(zhì)壓裂工作液需求。