Page 187 - 精细化工2020年第2期
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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
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