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·1746· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

压裂液在高渗透带的滤失现象极为严重，导致支撑 AA，用 NaOH 溶液调节溶液 pH=7，m（AM）∶m（AA）
剂无法到达深处，造缝效果不佳，降低了开采率。 =2∶1，膨润土用量占体系的质量分数为 0~20%（即
因此，为了提高压裂液的利用率，人们将目标逐渐 0、1、2、3、4 g），引发剂过硫酸钾（0.1815 g）/
转移到对高渗透层的选择性封堵上来。传统堵剂一 亚硫酸钠（0.0567 g），将两种引发剂混合后加入 9 g
般也能起到堵水和调剖的效果，但由于其降解性差， 水，搅拌均匀后取 2.05 g（质量分数为 0.6%）加入
残留胶质会降低地层的有效渗透率，伤害地层。所 体系中。交联剂（PEGDA 或 NMBA，0.002 g）质
以，在施工时向压裂液中添加一种堵剂，遇到大孔 量分数为 0.02%，然后加入蒸馏水至体系总质量为
道可将其封堵，从而达到利用水力压裂改造高渗透 20 g，将混合体系置于 50 ℃水浴加热搅拌。固定膨
储层的目的，实现增产 [7-8] 。 润土质量分数为 5%（即 1 g），在其基础上添加磺化
为了提高压裂效率，研制出一种在压裂施工结 沥青，磺化沥青占体系总量的质量分数在 0~4%；改
束后可自行降解的水膨性暂堵剂，对于今后的生产 变 AMPS 与 AA 的质量比（1∶5，2∶5，3∶5，4∶
作业有着重要意义 [9-10] 。如果暂堵剂可变性强，则 5，5∶5）考察暂堵剂的耐盐性，重复上述操作。反
可根据不同的地层条件改变制备加入的单体、填充 应开始后一般在 1~10 min 内均能形成胶状聚合物，
剂、磺化沥青以及 AMPS 的添加量，可以获得不同 将其静置冷却、剪切造粒（剪切时，尽可能保证每
抗盐性、不同降解时间、不同吸水倍率的暂堵剂。 个暂堵剂颗粒大小形状相同）、放入烘箱干燥，烘干
在压裂过程中，短时间内暂堵剂处于吸水膨胀阶段， 至恒重后，即可得到暂堵剂。
还未达到降解起始点，此时暂堵剂可在高渗透地带 1.2.2 盐水的配制
形成稳定的暂堵带；当压裂结束后，由于地层高温 分别配制 w（CaCl 2 ）=1%和 w（NaCl）=1%的
作用，随着时间的增加，暂堵剂会完全分解在地层 水溶液。称取 1 g CaCl 2 （或 NaCl）和 99 g 蒸馏水
水中。 混合在烧杯中，搅拌至完全溶解，静置备用。
因此，本文通过水溶液聚合法合成了可降解暂堵 1.2.3 暂堵剂性能测定
剂，以期实现对不同地层实现不同程度的暂堵效果。 1.2.3.1 吸水倍率
取 5 组质量相近的暂堵剂小颗粒，称量并记录
1 实验部分 其质量，记为 m 0 ，于 80 ℃下水浴加热，吸收自来

水。一定时间（1、2、4、6、8、10、12、24 h）后
1.1 试剂与仪器
取出，过 200 目筛滤除水，去掉表面水分，称重，
丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA），分析纯，天 [11-14]
记为 m 1 。按照式（1）计算出暂堵剂的吸水倍率 ：
津市福晨化学试剂厂；钙基膨润土，工业级，黑山
R=(m 1 －m 0 )/ m 0 （1）
县万程膨润土有限公司；磺化沥青，工业级，天津
式中：m 0 为干燥后的初始质量，g；m 1 为吸水后的
中海油服化学有限公司；聚乙二醇二丙烯酸酯
质量，g；R 为吸水倍率，g/g。
（PEGDA），分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有
1.2.3.2 暂堵剂降解时间
限公司；N,N'-甲基双丙烯酰胺（NMBA），分析纯， 文中暂堵剂由体型凝胶状态变为流动状态，此
天津市风船化学试剂科技有限公司；氢氧化钠、无 时暂堵剂失去暂堵性能，定义为降解。
水亚硫酸钠、过硫酸钾，分析纯，天津市化学试剂 将暂堵剂放入装有适量清水的烧杯中并置于
一厂；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），分析 80 ℃水浴中加热，直至暂堵剂完全成为流动状态，

纯，寿光市煜源环保科技有限公司。 即为完全降解，记录下此时所用时间，即暂堵剂的
JSM-6610 型扫描电镜，日本岛津公司；JY2502 完全降解时间 [15] 。
型天平、FA2004N 型分析天平，上海精密科学仪器 1.2.3.3 暂堵剂机械性能
有限公司；Vector22 型傅里叶变换红外光谱仪，德 为了满足凝胶在地下的耐压、耐冲刷能力，需
国布鲁克光谱仪公司；HH-ZK2 型恒温水浴锅，巩 要对凝胶进行强度测定。选取自制装置将凝胶制成
义市予华仪器有限责任公司；DH-101 型电热恒温鼓 直径 10 mm、高 12 mm 的圆柱体，用质量浓度为
风干燥箱，天津市中环实验电炉有限公司；D-8401 10 g/L 模拟地层水浸泡 48 h，观察整个凝胶圆柱体
型多功能机械搅拌器，天津市华兴科学仪器厂；FD-1 充分吸水后，采用质构仪进行压缩强度测定，选取
型真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司。 合适的测定参数：测前速度为 1 mm/s，测中和测后
1.2 可降解水膨性暂堵剂制备及其降解性测定 速度为 0.5 mm/s，压缩形变量为 50%，每个样品均
1.2.1 水膨性暂堵剂合成 进行 3 次平行测定，然后取其平均值，根据压缩形
固定体系总质量为 20 g，在烧杯中加入 2 g 变的力来表征凝胶强度，进而比较不同配方下，凝