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不同pH值下交联胍胶压裂液的性能研究 不同pH值下交联胍胶压裂液的性能研究 不同pH 值下交联胍胶压裂液的性能研究 杨亚宇 徐小刚 杨晓春 施 杨 (1. 西南石油大学化学化工学院 2. 渤海钻探泥浆技术服务公司 3. 成都东软信息技术学院) 摘 要 碱性硼交联压裂液是目前油田广泛采用的压裂液体系, 但是随着低渗透油气藏开采的增加, 最大程度地降低压裂液对地层的伤害显得十分重要, 酸性压裂液体系具有有效抑制粘土膨胀的特性, 且能够适用于CO 2增能体系或泡沫体系, 因而也受到广泛关注。本文将酸、碱性交联胍胶压裂液体系的耐温抗剪切性能、破胶性能、残渣含量、滤失性能、粘弹性能和粘土稳定性能进行对比评价, 酸性体系在170s -1下剪切120min 后, 冻胶粘度保持率在50%左右, 而碱性体系粘度保持率在70%左右, 碱性体系的抗剪切性能更好; 酸性体系耐温能力大于140e , 而碱性体系耐温能力只有120e 左右, 酸性体系的耐温性能更好; 酸性体系静态滤失系数小于6. 0@10-4m/min 1/2, 碱性体系滤失系数大于6. 5@10m /min , 酸性体系的滤失性能更好; 酸性体系的残渣含量小于350 mg /L, 碱性体系在400m g/L 左右, 酸性体系的残渣更少, 且酸性体系的粘土稳定性能更好, 对地层的伤害更小, 因此酸性体系更加适用于埋藏较深的低渗透地层压裂。 关键词 水基压裂液 酸性交联 碱性交联 改性胍胶DOI:10. 3969/j. issn. 1007-3426. 2021. 05. 015 交联胍胶压裂液体系的pH 值主要由交联剂水解释放中心交联离子所需的pH 环境决定。目前, 常用的水基压裂液都是在碱性条件下交联的, 交联剂大多为硼酸盐和有机硼。现场应用最广泛的有机硼交联胍胶压裂液, 即是用有机硼交联剂与改性胍胶在pH 值为9~12之间交联得到的。这类有机硼交联压裂液具有以下特性: (1) 控制交联速度, 实现延迟交联, 以pH 值控制交联时间为主, 一般时间为1min~6min; (2) 提高耐温能力, 且pH 值越高, 耐温性能越好; (3) 提高破胶能力, 减少地层伤害, 高温作用下, 缓慢产生一种有机酸, 具有自动破胶和伤害小的特性。 酸性条件下交联的压裂液很少单独使用, 主要用于CO 2增能体系或泡沫体系。酸性压裂液提供的酸性环境可有效地抑制因粘土表面的负电性而引 起的膨胀运移, 过量的H +可将粘土分子中的金属离子置换, 加强各层间的分子作用力, 起到粘土稳定的作用[1], 因而也受到人们的广泛关注。目前用于酸性交联的主要是有机钛、锆类交联剂。据资料显示, 带有羧甲基官能团的改性胍胶、纤维素衍生物(如CMC 、CM H EC) 等阴离子型稠化剂都能在pH 值3~5的范围内与锆、钛、铝交联, 其中又以锆交联的弱酸性冻胶性能最好[2]。该类交联剂具有延迟交联和抗高温的特性, 可用于温度在120e 以上的高温深井作业, 但其抗剪切性能较差, 经剪切稀释后粘性很难恢复。 交联胍胶压裂液的pH 值不同, 其性能和对地层的影响也不相同。充分了解酸、碱性交联胍胶压裂液的性能特点, 对正确选用压裂液体系具有重要意义。目前对于酸、碱性压裂液体系性能的区别和比较研究还较少, 几乎未见报道, 因此有必要对酸、碱性交联胍胶压裂液性能进行综合对比研究。 *基金项目:四川省教育厅重点项目(08ZA004) ; 西南石油大学校级基金(029) 。 1. 1实验药品 改性胍胶(江苏) 为工业品, 酸性交联剂RS-1(实验室自制) , 有机硼(BJ 公司) 为工业品, 碳酸钠、四硼酸钠、醋酸、醋酸铵等均为分析纯。1. 2实验仪器 CVOR200型流变仪(产地:英国) 、GGS71型高温高压失水仪(产地:青岛) 、ZN N-D6六速旋转粘度计(产地:青岛) 、TDL-40B 低速离心机、BZY-1全自动表面张力仪(产地:上海) 等。1. 3实验方法 根据石油天然气行业标准SY/T 5107-20215水基压裂液性能评价方法6, 对交联胍胶压裂液体系进行评价。 (1) 配制方法。量取500mL 自来水置于War -ring 混调器中, 在低速搅拌下加入0. 45%的改性胍胶, 在(6000? 200) r/m in 的转速下高速搅拌15m in , 用pH 调节剂将pH 值调至合适范围, 然后加入一定量的交联剂和破胶剂, 形成压裂液冻胶, 静置4h 以备用。 (2) 压裂液体系抗剪切性能测试。将样品加热到指定温度, 同时转子以剪切速率170s -1转动, 保