Page 199 - 精细化工2019年第9期

第 9 期 敬显武，等: 含高比例疏水单体降阻剂的合成及性能评价 ·1927·

生分子间缔合，聚合物链相互缠绕，溶液中形成大 着降阻剂加量进一步升高至 1.3 g/L 时，降阻率继续
规模的网状结构，故而宏观上表现为黏度急剧增加， 小幅度提高，最高可达 72%。且从图中可以看出，
该临界点浓度即为聚合物的临界缔合浓度（CAC）。 随着流速的上升，降阻率仍有上升的趋势。
在实际应用中，针对页岩气层，要求滑溜水的黏度 2.5 盐水中的摩阻及降阻率测试
[2]
较低 ，则要求降阻剂加量较少。在下文的性能测 在实际滑溜水压裂施工作业中，水源、水质等
试中，测试降阻剂的浓度范围均在 CAC 以下。 因素对滑溜水性能均有影响；受环保的要求，以及
2.4 摩阻及降阻率测试 在山区或淡水缺乏的地区，高含盐的地层采出水或
取 20 L 清水，向其中加入一定量的降阻剂粉末， 压裂返排液必须进行有效重复利用 [15-17] ，故而必须
配成质量浓度为 0.1~1.3 g/L 的滑溜水，使用摩阻仪 测试降阻剂在一定浓度盐水中的降阻性能，以选择
测量流体在管道中不同流速下的进出口压力值，并 适宜的加量。本实验中，向 20 L 清水中同时加入
计算摩阻。 600 g NaCl 和一定量的降阻剂，配成一定质量浓度
的降阻剂盐水溶液，测试降阻剂盐水溶液的摩阻，
以盐水的摩阻作为空白实验组，计算降阻率。

图 6 清水和滑溜水的摩阻（a）和降阻率（b）随流速变
化图
Fig. 6 Friction (a) and, drag reduction rate (b) of fresh
water and slick water 图 7 盐水和滑溜水的摩阻（a）和降阻率（b）随流速变

从图 6a 中看出，降阻剂具有良好的降阻性能， 化图
Fig. 7 Friction (a) and drag reduction rate (b) of brine and
在相同流速下，滑溜水的摩阻明显低于清水的摩阻。 slick water
且随着流速的提高，清水的摩阻值上升幅度十分明
显。然而，滑溜水摩阻的上升较为缓慢，且降阻剂 图 6 和图 7 中的曲线变化趋势保持一致，且清
质量浓度越高，摩阻值越低。 水和盐水的摩阻值无明显差别，表明盐对水的摩阻
以清水摩阻值为空白组，计算得到滑溜水降阻 无明显影响。但是在盐水中，滑溜水的摩阻值较清
率如图 6b 所示。随着流速的升高，降阻率逐渐升高。 水高，表明盐对降阻剂的性能有不良影响（图 7a）。
当降阻剂质量浓度仅为 0.1 g/L 时，滑溜水已经表现 以盐水的摩阻值作为空白组，计算不同浓度的降阻
出明显的降阻性，降阻率最高为 40%左右。随着降 剂在盐水中的降阻率如图 7b 所示。在盐水中，滑溜
阻剂加量的提高，降阻率呈现上升趋势。当降阻剂 水的降阻率随着流速的增加而上升，且盐水中的降阻
质量浓度为 1.0 g/L 时，降阻率最高可达 70%，满足 率明显较清水组的低。当降阻剂质量浓度为 0.6 g/L
行业标准《NB/T 14003.1—2015 页岩气 压裂液 第 时，降阻率最高约为 50%，通过提高降阻剂加量可
一部分：滑溜水性能指标及评价方法》的要求。随 以提升降阻率，直至质量浓度为 2.0 g/L 时，降阻率