Page 187 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 魏 俊，等: 超分子聚合物类清洁压裂液用浓缩稠化剂的制备及性能 ·389·

浓缩稠化剂所配制的压裂液具有良好的悬砂能力。
将 2 号配方与 4 号配方（两个配方中 BCG-1H
的有效质量浓度均为 4.8 g/L）配制的压裂液悬砂性
能进行对比发现，二者对相同粒径陶粒的悬浮时间
基本相当，表明稠化剂外观形态的改变对其所配制
压裂液的悬砂性能基本没有影响。
2.5 破胶性能
表 1 中 1、2、3 号压裂液破胶性能测试实验数
据见表 9。由表 9 可以看出，3 组压裂液在对应温度
下，4 h 内均可彻底破胶，破胶液的黏度较低。
图 1 HBCG 配制压裂液 60 ℃（a）、120 ℃（b）和 170 ℃

（c）下的耐温耐剪切曲线
Fig. 1 Temperature and shear resistance curves of the 表 9 压裂液破胶性能测试
fracturing fluids prepared by HBCG at 60 ℃(a), Table 9 Test of fracturing fluid breaking properties
120 ℃ (b) and 170 ℃(c) 编号 破胶 APS 加 不同破胶时间下的表观黏度/(mPa·s)
温度/℃ 量/(g/L) 0.5 h 1.5 h 2.0 h 4.0 h
图 1a 中，压裂液的 HBCG 用量为 8 g/L，压裂 1 60 0.2 51.0 33.0 27.0 6.9
液在 60 ℃，恒温剪切 90 min 后，黏度保留值为 38 0.3 45.0 15.0 7.0 5.7
0.2 50.0 33.0 30.0 6.9
mPa·s，可作为低温压裂液配方；图 1b 中，压裂液 2 95
0.3 45.0 12.0 6.3 4.2
的 HBCG 用量为 12 g/L，压裂液在 120 ℃，恒温剪 0.2 74.0 36.0 15.0 6.9
3 95
切 90 min 后，黏度保留值为 40 mPa·s，适用于中温 0.3 48.0 15.0 6.0 5.7
井的压裂施工；图 1c 中，压裂液的 HBCG 用量为
16 g/L，压裂液在 170 ℃，恒温剪切 90 min 后，黏 2.6 破胶液性能测试
度保留值为 40 mPa·s，适用于高温井的压裂施工。 由 HBCG 和 BCG-1H 配制的压裂液制得的破胶
当温度稳定后，聚合物分子链间的可逆的相互作用 液清澈透明，无沉淀或絮状物，过滤后的滤纸上无
[4]
力达到了动态平衡 ，因此，表观黏度基本不随时 杂物，而 HPG 压裂液破胶后有明显的残渣悬浮于破
间改变。结果表明，不同 HBCG 用量配制的压裂液 胶液中。压裂液破胶液性能测试结果见表 10。由表
均具有良好的温度稳定性和剪切稳定性，能够满足 10 可以看出，1~4 号配方的压裂液破胶液的表面张
不同温度段地层的压裂施工需求。 力低于行业标准中规定的 28 mN/m，这可能是因为
2.4 悬砂性能 超分子聚合物分子链上同时具有疏水基团和亲水基
[4]
表 1 中 2、3、4 号压裂液悬砂测试实验结果见 团，本身具有一定的表面活性 。实验测得聚合物
表 8。 压裂液残渣含量低于 10 mg/L，而 5 号 HPG 压裂液
的残渣含量高达 240.90 mg/L，表明浓缩稠化剂
表 8 压裂液悬砂性能测试 HBCG 配制的压裂液残渣含量极低，对地层的伤害
Table 8 Test of fracturing fluid suspension sand 很小。
performance

编号 测试温度/℃ 沉降速度/(mm/s) 悬浮时间/ h
表 10 压裂液破胶液性能测试
2 95 0.060 2.98
Table 10 Test of fracturing fluid gel breaking solution
3 95 0.042 3.60 performance
4 95 0.055 3.01
编号 表面张力/(mN/m) 残渣含量/(mg/L)

由表 8 可以看出，在相同温度条件下，随着 1 27.9 6.19
2 27.1 7.10
HBCG 用量的增加，支撑剂的沉降速度明显降低，
3 27.5 9.80
压裂液悬砂性能提高。并且随着 HBCG 质量分数的 4 27.8 6.48
增加，压裂液对支撑剂的静态悬浮时间变长，当 5 48.3 240.90
HBCG 质量浓度为 16 g/L，在 95 ℃下，悬浮时间长
达 3.60 h，压裂液表现出良好的悬砂能力。在实际 3 结论
应用过程中，携砂液在井筒和裂缝处一直处于流动
状态，支撑剂的沉降速度要低于室内静态悬砂实验 （1）通过对乳化液配方的优选和超分子聚合物
[9]
测试情况 。综合实验结果及文献调研 [1,5] ，表明该 稠化剂 BCG-1H 质量分数的优化最终得到了浓缩超