Page 211 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 黄飞飞，等: 改性羟丙基瓜尔胶/表面活性剂复合压裂液 ·2357·

由于其滤液的水锁效应以及残胶和不溶性残渣对储 人造岩心，江苏博锐思科研仪器有限公司；E-60HP
层基质和裂缝的堵塞，导致压裂后产能得不到充分 环氧树脂 AB 胶，深圳市鑫华良科技有限公司；阳
释放，严重制约了非常规油藏的开发效果 [8-12] 。对 离子双子表面活性剂 1,3-N-双(3-十二烷基丙酰胺)-
于低伤害压裂液体系，目前研究最多的主要为滑溜 1,1,3,3-N-四甲基异丙醇-1,3-二溴化铵（HBGS,结构
水压裂液和黏弹性表面活性剂（VES）压裂液，鉴 式如下）、去离子水，实验室自制；天然岩心、原油、
于滑溜水压裂液携砂性差、造缝较窄 [13] 及 VES 清洁 地层水均来自鄂尔多斯盆地黄陵探区长 6 油层组。
压裂液中表面活性剂用量大、成本高昂 [14] 的制约，
研制新型高效低伤害压裂液已经成为非常规油气资
源开发领域的热点和重点 [15-16] 。
1999 年，PANMAI 等 [17] 发现了表面活性剂胶束
与疏水缔合聚合物的复合效应；2005 年，COUILLET
等 [18] 对其进行了系统分析。由于复合体系较低的聚
合物浓度和可逆物理交联作用，近年来将其应用于
低伤害压裂液体系的研究吸引了广泛关注 [16,19-20] 。该

类压裂液利用疏水作用力在聚合物分子与表面活性
剂胶束之间形成非共价键的物理交联，在较低的聚 VERTEX70 傅里叶变换红外光谱仪，德国 Bruker
合物浓度下即可实现良好的空间黏性结构，且破胶 公司；TG-209F3 热重分析仪，德国 Netzsch 公司；
彻底，故可以有效减少压裂液残渣和残胶对储层的 AR2000 流变仪，美国 TA 公司；岩心快速洗油仪、
伤害 [14,21] 。此外，其表面活性剂组分可通过调整储 可视化支撑剂铺置模拟装置，江苏海安石油科研仪
层岩石润湿性和油水界面张力，减少滤液水锁效应 器有限公司；TX-500C 界面张力仪，美国 BOWING
对储层原油流动的影响 [22-23] 。2016 年，YANG 等 [24] 公司；SL200KB 光学接触角测试仪，美国 KINO 公
将质量分数 0.25%丙烯酰胺基对丙基磺酸盐疏水缔 司；岩心驱替系统，南通华兴石油仪器有限公司。
合聚合物和质量分数 0.5%两性离子和阴离子表面 1.2 疏水改性羟丙基瓜尔胶 HMHPG 的制备
活性剂的混合物组成的复合压裂液体系成功应用于 HPG 分子在分散、舒展的状态下能够更好地接
苏里格气井，压裂后日产气量较交联瓜尔胶压裂气 入疏水支链，本文通过溴代十四烷与碱化 HPG 间
井增长近一倍，显示出良好的应用潜力。 的醚化反应对 HPG 进行疏水改性，改性路线如下
羟丙基瓜尔胶（HPG）作为天然瓜尔胶的改性 所示：
物，有效降低了原瓜尔胶的水不溶物含量 [25] ，是当
前水基压裂液应用最广泛的增稠剂；而双子表面活
性剂相比于传统的单链表面活性剂具有更优良的界
面性质且更易形成蠕虫状胶束 [22,26] 。因此，疏水改
性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂复配组成的压裂
液体系理论上具有良好前景，但相关研究鲜见报道。
本文利用溴代十四烷对羟丙基瓜尔胶进行疏水改
性，并与实验室自制的阳离子双子表面活性剂进行复
配得到低聚合物浓度压裂液，并对其流变性、携砂
性与储层伤害效果进行了评价，为该类压裂液的矿
场应用提供了理论参考。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器
HPG，山东广浦生物科技有限公司；LWP3050
陶粒支撑剂（铝矾土粉末经制粒、烧结而成），天虹
石油压裂支撑剂有限公司；溴代十四烷（CP）、氯
化钾（AR）、水杨酸钠（AR）、氢氧化钠（AR）、无
水乙醇（AR）、异丙醇（AR），国药集团化学试剂
有限公司；航空煤油，济南鑫全化工科技有限公司；