新型聚合物压裂液的研制及评价
超分子压裂液体系的研制及评价
超分子压裂液体系的研制及评价超分子压裂液体系的研制及评价摘要：本文基于超分子化学的理论和应用，研制出一种新型的压裂液体系，称为超分子压裂液体系。
实验结果表明，该体系具有优异的压裂效果和抗污染能力，适用于各种井底温度和地质条件。
关键词：超分子化学；压裂液体系；压裂效果；抗污染1. 引言随着全球化经济和人口增长的发展，人类对于能源的需求越来越大。
在这样的背景下，油气勘探开发成为世界上每个国家都重视的战略性产业之一。
然而，油气储层的复杂性和难开发性，给勘探和开发带来了很大的挑战。
其中，压裂技术作为一种重要的提高油气采收率的手段，受到了广泛的关注。
目前，压裂工艺中最常用的液体系是水基液体系、糖胺酸盐液体系和高分子液体系等。
然而，这些液体系都存在一些缺陷，如压裂效果不佳、抗污染性差、环境污染严重等。
因此，研发出一种新型的压裂液体系是十分必要的。
超分子化学是化学界最新的研究领域之一，它着眼于超分子化合物的合成和性质研究。
超分子化合物是由分子间弱相互作用力相互配对或聚集形成的化合物。
超分子化学的发展不仅拓展了化学研究的领域，同时也为研发新型的压裂液体系提供了一种新思路。
本文针对压裂工艺中常见的问题，基于超分子化学的理论和应用，设计并研发了一种新型的压裂液体系，称为超分子压裂液体系。
本文将对其研制及效果进行详细描述。
2. 超分子压裂液体系的设计及研制超分子压裂液体系的主要成分分为分散剂、保护胶体、钢筋增强剂、高分子聚合物和助剂等。
其中，分散剂和保护胶体是该液体系最关键的组分之一，它们的作用在于形成稳定的超分子结构和保护胶体的稳定性。
超分子化学的核心在于分子间的非共价相互作用力，如氢键、范德华力等。
在超分子压裂液体系中，我们利用这些弱相互作用力，通过设计合适的分散剂和保护胶体，形成稳定而均匀的超分子结构，以提高液体系的稳定性和泵送性能。
3. 超分子压裂液体系的效果评估为评估超分子压裂液体系的效果，我们进行了实验研究。
新型合成高分子压裂液体系研制及应用
新型合成高分子压裂液体系研制及应用摘要：水力压裂是目前国内外油田开发过程中油井增产、水井增注的有效工艺措施，压裂液做为携砂挤入地层的介质既需要相应的粘度又要能够迅速破胶之后返出地面。
低渗透油藏、高温油藏等特殊油藏的开发对压裂液提出了新的要求。
通过理论研究和室内实验，合成了新型缔合型高分子压裂液，该压裂液体系可以适时混配、耐高温、成本低、对配制水质要求低，矿场实践证明适用于低渗透油藏的需要。
关键词：缔合型高分子压裂液1. 新型压裂液的研制1.1 合成机理耐高温乳液态缔合型压裂液主要分子结构以丙烯酰胺（AM）或者丙烯酰胺（AM）与其它单体共聚做为主体，x①主要理念是在分子链中引入一定量的疏水基团，以实现在较低使用浓度下依靠其缔合作用可以形成三维网络结构，从而达到自身增粘的目的。
②为保持高分子链在高温下的粘度，设计在分子链中引入对温度敏感性不强的物质，如苯环类，可称为刚性基团，使得受热条件下粘度不会下降。
③考虑到地层水矿化度较高，设计高分子链上同时带有一定量的阴阳离子，以通过反电解质效应对抗地层水中离子影响。
在以上三种主要机理的协同作用下，采用反相乳液/微乳液聚合，得到30%聚合物含量的乳液态产品。
1.2 性能评价对于压裂液的性能，一般应当进行耐温性、储层伤害性、滤失性及破胶能力等方面的分析和测试。
①耐温性压裂液耐温性要求在高温地层中压裂液能够保持一定的稳定性，不会发生降解，能够具备良好的抗剪切性能。
对新型高分子缔合型压裂液选取不同浓度和温度条件下进行耐温实验，结果可知在200 ℃以上地层中，6%有效浓度的压裂液抗剪切能力几乎没有下降。
②储层伤害性选取YL-2四口井的五块岩心进行敏感性实验，结果表明，新型缔合型压裂液破胶液对岩心渗透率的伤害性较瓜胶略低。
③滤失性将新型高分子缔合型压裂液与改性胍胶压裂液在相同条件下进行滤失性实验，实验结果表明缔合型压裂液滤失系数与瓜胶处于同一数量级，说明其滤失量较低，完全满足矿场需要。
超分子压裂液体系的研制及评价
表 １ 数 据 显示 ，在 Ｓ Ｐ Ｍ一 １ 为０ ． ６ ％ 的溶液 中 ，溶
１ ６ ０
７ ０ ０ ６ ０ ０
液 黏度 随 ＡＳ Ｒ 。 １ 质 量 分 数 的增 加 ，有 先 增 大 后 减 小 的趋 势 ，在 加量 为 ０ ． ２ ％ 时 ，溶 液 黏 度达 到 一 个极 大 值 ，综 合 考 虑 黏 度 和成 本 的要 求 ，确 定 ＡＳ Ｒ ． １ 加 量
７ ４
钻
井 液
与 完 井 液
２ ０ １ ５年 ９月
２ 超 分 子 聚合 物 压裂 液 评价 实验
２ ． １ 超 分子压 裂液体 系的配制
在５ ０ ０ ｍＬ的三 口烧 瓶 中加入 ２ ０ ０ ｍＬ去 离子 水 ，
表 １ Ａ Ｓ Ｒ 一 １ 及 ＫＣ １ 加 量对 压 裂 液黏 度 的 影 响
因为超 分子 聚合 物溶 液 中分 子链呈 取 向构象 ，分子链
段 舒展 缔合 形成 超分 子 网状结 构 。高 分子 聚合 物在 良
溶 剂 中溶解 ，开 始 时分子 链 呈取 向构 象 ，随时 间平 衡
Ｓ Ｐ Ｍ一 １ ／ ％
后 一部 分链 段转 变 成无规 线 团构象 。
图１ Ｓ Ｐ Ｍ一 １ 质 量 分 数 对 溶 液 黏 度 的 影 响
继 续 增 加 ，压 裂 液 的黏 度 减 小 。 考 虑 到 适 量 ＫＣ １ 对
Ｏ ０
０
２ Ｏ
４ ０
６ ０
８ ０
ｔ ｌ ｍｉ ｎ
１ ０ ０
１ ２ ０
图 ２ 超分子 聚合物压裂液体 系的流变性 能
压 裂液 防膨 性 能有较 好 的效果 ，因此 ，选 择压 裂液 中
新型超高温压裂液体系研制与评价
新型超高温压裂液体系研制与评价新型超高温压裂液体系研制与评价摘要：本文研究了一种新型超高温压裂液体系，着重分析了该液体系的成分、性能和适用范围。
通过实验证明，该超高温压裂液体系在高温高压下具有优异的性能，可以有效地应对很多油气藏的特殊地质条件和环境。
关键词：超高温压裂，液体系统，性能评价一、简介随着新能源的开发和利用不断推进，油气勘探和生产中对新型压裂技术的需求也越来越迫切。
近年来，超高温压裂技术不断发展壮大，其应用范围也不断扩大。
但是，这种技术的成败取决于液体系统的性能和成分。
因此，在研究超高温压裂液体系统的成分和性能方面，有着非常重要的意义。
二、超高温压裂液体系统的成分超高温压裂液体系统是由多种化学试剂组成的。
其中，最关键的是基础液体。
一般情况下，基础液体需要具备高温稳定性能和良好的流动性。
此外，还需要添加一些表面活性剂、穿透剂和膨胀剂等。
通过这些化学试剂的配合，可以使得超高温压裂液体系统对地质条件和环境的适应性更强。
三、超高温压裂液体系统的性能超高温压裂液体系统的性能主要取决于其黏度、流动性和粘度抗变性。
在实验中，我们发现，这种液体系统可以在高温高压下保持较低的流动阻力和良好的黏度抗变性。
这让它可以克服很多油气藏资源上的限制，从而更好地实现压裂效果。
四、超高温压裂液体系统的适用范围超高温压裂液体系统适用范围非常广泛。
具体来说，它可以用于高温油气藏开发、低温油气藏开发以及高渗透岩石地层开发等领域。
此外，它与现有的压裂液体系统相比，更适合特殊的地质条件和环境。
五、结论超高温压裂液体系统是一种性能优异的液体系统，其组成成分和性能具有一定的优势。
此外，它适用范围广泛，可以有效地应对不同的油气藏资源特征和环境条件。
因此，在实际应用中，我们可以充分利用这种液体系统的优势，提高油气勘探和生产的效率和质量。
六、超高温压裂液体系统的应用前景随着中国油气工业的快速发展，对高性能压裂技术的需求越来越迫切。
超高温压裂液体系统由于其优异的性能和适用范围得到了广泛的关注和认可。
新型耐盐聚合物压裂液的合成及其性能
当代化工Con t emporary Chemical In d ustry Vol.48,No.3 March,2019第48卷第3期2019年3月新型耐盐聚合物压裂液的合成及其性能陈洪\黄鹏'，李爽■(1.长江大学石油1：科学院.湖北武汉430100;2.中国石油渤海钻探国际T.程分公司.天沬300457)摘要：圧裂在非常规油气开发过程中是常见的，压裂液的选择在整个施I：过程中是重耍的一环.圧裂液的发展已经有几I•年.但是冃丽的圧裂液的耐温耐盐性能不够好，不够稳定用合成W元耐盐聚合物(AADMC)作为水力压裂的稠化剂.引入2-丙烯酰胺基-2胡宠内磺酸(AMPS)和功能单体卜六烷基二甲基烯内基氯化镀(DMAAC)来增强聚合物的耐盐和耐温性，结果表明稠化剂浓度相同时.合成的AADMC比市场的PAM-10溶液表现出更好的表观黏度.在高矿化度下表现出比聚丙烯酰胺类PAM-I0題好的耐盐型.在3.5%(wt)的含盐量条件下，依然保持较高的黏度在16()t剪切120min.黏度始终维持在50mPa s以1：.满足160t高温下使用关键词：圧裂液；耐温；耐盐；高黏度中图分类号：TE357文献标识码：A文章编号：1671-0460(2019)03-0498-04Synthesis and Properties of a New Salt Resistant Polymer Fracturing FluidCHEN Hong,HUANG Peng,LI Sluiang2(1.College of Petroleum Engineering.Yangtze University,Hubci Wuhan430100,China：2.Intemational Engineering Company.BHDC,Tianjin300457,China)Abstract:Fracturi ng is comm o n process in the developme n t of un c onventio n al oil and gas.The choice of fracturing fluid is an important part in the whole construction process.The fracturing fluid has been developed for decades, however,the current temperature and salt resistance of fracturing fluid is not good enough,and it is not stable enough.In this paper,quaternary salt tolera n t polymer(AADMC)was used as thickening age n t for hydraulic fracturing.2-Acrylamide-2-mcthylpropionic sulfbnic acid(AMPS)and functional monomer hexadecyl dimethyl allyl ammonium chloride(DMAAC)were introduced to enhance salt and temperature resista n ee of polymers.The results showed that when the thickener concentration was the same,the synthesized AADMC exhibited better apparent viscosity than the PAM-10solution in the market.It showed better salt tolerance than polyacrylamide PAM-10under high salinity.Under the condition of salt con t ent of3.5%(wt),the viscosity remained high level.After shearing at160°C for120min,the viscosity always maintained at more than50mPa-s,so it can be used at160°C.Key words:Fracturing fluid;Temperature resistance;Salt tolerance;High viscosity针对非常规油气来说压裂已成为油气井增产的一种重要手段.因此压裂液的选择也是非常重要的:压裂液在储层改造过程中的作用不仅有传递压力.压开储层，而且还冇携带支撑剂进入压开的储层裂缝进行支撑目前，非常规油藏面临高温高盐的特点.对压裂液提出了更高的要求瓜尔胶原粉倉有较多不可降解的残渣或水不溶物，稳定性差，易变质；温度适应范围窄；种植生产对气候、地域依赖严重；静态悬浮能力一般小于5〜10min,不利于 深井水平井施工W I因此我们要研究对地层伤害小、耐温性能好、地层适应性强的压裂液体系问鉴于压裂液稠化剂的一个重要性能是在高温储层中仍能有足够的黏度來提高液体的悬砂性能，为此合成出一种耐盐性能相对较好的聚合物作为稠化剂，并使其与一种绿色交联剂.从而得到一个性能优异的压裂液体系「1实验部分1.1材料与仪器S312型恒速搅拌器；ZNN-D6B型电动六速旋转黏度计；干粉式粉碎机；热分析仪STA-200；X 射线衍射仪商品类聚丙烯酰胺类稠化剂PAM-10,绿色交联剂PEI-31,胶囊破胶DSJ-12.购于银聪化匸有限公刖丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基内磺酸(AMPS)均购自于安耐吉科技有限公刖，均为分析纯；功能单体十六烷基二甲基烯丙基氯化铁(DMAAC)为实验室自制产品；氢氧化收稿日期：2018-11-13作者简介：陈洪(1991-).男•湖北武汉J衣江大学硕士研究生在读.E-mail：804871320@陈洪，等：新型耐盐聚合物压裂液的合成及其性能第48卷第3期钠、过硫酸鞍、亚硫酸氢钠.购自于国药集团化学 试剂有限公司.均为分析纯1.2实验方法(I )准确称取一定量的AM 、AA 、AMPS 和功能单体DMAC.并加入一定量的蒸憎水，搅拌， 使溶液为均匀溶液；(2 )用浓度为0.02 mol/L 的NaOH 溶液来调节体系的pH 值；(3 )将所冇溶液加入到烧瓶中.然后向溶液中 通氮气，除去体系里而的空气；(4 )将烧瓶中放到恒温水浴中，并观察聚合溶液的温度是否已到达设.温度50 °C,到达后加入一定量的氧化还原引发剂，控制反应在6 h ；(5 )待反应完毕后取岀混合溶液，加入丙酮作 为沉淀剂.使粗产物沉淀，然后再将其分离，多重复几次除去里面反应的单体，最后将产物放入乙醇中浸泡20 h.这样就可以把均聚物除去同：最后将产物在烘箱中烘干后粉碎，将提纯的聚合物2实验结果与讨论2.1影响因素分析2.1.1功能单体DAAC 添加量对聚合物的影响从文献调研常用丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)的用量控制在摩尔比丨：3,单体耐盐单体AMBS占总单体摩尔浓度的1.5%,单体总浓度控制在28%,单引发剂加量为单体总浓度的质量的0.05%.反应温度控制在50 °C, p H 控制在7-7.5. 然后对功能单体DMAC 占总单体摩尔浓度从0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、1.0%这个梯度来优化其加量对合成聚合物稠化剂 AADMC 溶液黏度的影响"I由图I 可以看出，当阳离子疏水单体DMAC 加 量为总单体摩尔比的0.4%时.聚合物表观黏度最大,达到了 192 mPa • s 。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
随着新型压裂材料应用提出，新型无固相压裂液的研发和应用越来越受到重视，在当
前的海洋石油开发中，为了满足井下不同环境的需要，新型无固相压裂液越来越多地应用
于地质修正和增产作业中，但是，无固相压裂液配方完成一次筛选也很耗时耗力，而且很
难实现有效对比和性能评价。
为此，有关人员提出了一种新的无固相压裂液配方筛选和性能评价的方法，以促进其
应用。
首先，他们选择高效的压裂体系，并将它们整合到系统中，以确定适当的压裂液配方。
其次，他们根据压裂液的功能特性，开发了实验室测试，以便对不同压裂液进行对比
测试，最终筛选出最佳配方。
测试结果表明，该方法为筛选最佳无固相压裂液配方，提供准确、可靠的结果。
此外，经过此种筛选方法，得到的无固相压裂液可以更加有效地实现增产。
在现场应用时，新开
发的无固相压裂液配方彻底改善了井筒渗流效率，提高了油井增产率，还可以延长抗压性
能和拉伸性能。
综上所述，新型无固相压裂液配方的筛选和性能评价为压裂过程的高效完成提供了可
靠的依据，可以更加有效率地实现油井产量的提高。
如果能够将这种新型配方结合实践应用，将有助于更大的节省资源，提升石油行业的可持续发展水平。
新型压裂液体系的开发——文献综述
新型压裂液体系的开发目前，国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。
油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置，应用也受到限制；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系，但其缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多，对储层伤害较大，尤其是低渗透、碱敏储层。
常规压裂液有其自身无法避免的缺陷，为克服这些缺陷，压裂液研究发展的方向变为：（1）优质（满足施工要求）：低摩阻、良好的流变性能和滤失性；（2）低伤害（改善压裂效果）：快速彻底破胶、低残渣、与储层岩石和流体配伍；（3）低成本：简化添加剂类型、减少其用量，降低水马力，简化施工工序和设备占用。
因此能够满足或部分满足压裂液发展方向的低分子聚合物压裂液体系、黄原胶压裂液体系和清洁压裂液体系成了研究的热门。
一、低分子聚合物压裂液体系目前加砂压裂施工不断向着大液量、大排量、高砂比、快速返排方面发展，这就要求以开发低聚合物、无聚合物压裂液为发展主线，向低（无）残渣方向发展，开发优质、低伤害和低成本的压裂液体系。
近年来研制开发新型交联无残渣压裂液体系一直是国内外研究的课题。
人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小的优点，比较适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造，但因为不耐剪切，耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。
常用的合成聚合物有以下几种：1.聚丙烯酰胺类用于压裂液的聚丙烯酰胺类产品与有机钛、锆等金属交联剂反应形成的冻胶压裂液具有粘弹性好、对地层伤害低的特点，近年来在部分油田获得应用，如丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）的共聚物可适用于7℃以上地层压裂，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐和甲基丙烯酰胺基丙基二甲基二羟丙基磺酸按（MAPDMDHPAS）的三聚物可适用于204℃以下的地层压裂。
超分子活性聚合物型清洁压裂液的研制与评价
超分子活性聚合物型清洁压裂液的研制与评价蒲阳峰;罗立锦;张明;王帅;于永【摘要】本研究开发了一种超分子活性聚合物增稠剂,采用特殊合成工艺在其分子链上引入疏水基和亲水基团,同时引入活性基团,使得该稠化剂在水中更易溶解、分布更均匀,其能够达到耐温抗盐,并具有表面活性.在压裂液应用时,加入特殊的助剂,能使低分子增稠剂在水溶液中形成的小球状或长棒状胶束结构变成具有一定抗扭曲能力的网状结构,从而赋予液体较高的黏度、较好的耐温能力和较强的抗剪切能力.测试表明,该稠化剂压裂液,具有增稠效果好、悬砂能力强,能耐150℃高温,伤害率低的特点.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】4页(P140-142,151)【关键词】超分子;聚合物;清洁压裂液【作者】蒲阳峰;罗立锦;张明;王帅;于永【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司,陕西延安716000;陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司,陕西延安716000;陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司,陕西延安716000;陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司,陕西延安716000;四川安东油气工程技术服务有限公司,四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】TE357.12水力压裂作为油气藏改造增产的重要措施，在世界范围内广泛应用。
通过聚合物增稠或交联的水基压裂液都有残渣，这些残渣对地层及充填层造成严重堵塞使其渗透率大幅度下降，从而降低压裂效果[1]。
自1997年斯伦贝谢公司研究成功清洁压裂以来[2]，低伤害清洁压裂液体系成为研究的热点。
本文在总结了大量有关国内外清洁压裂液的基础上，成功开发了超分子活性聚合物清洁压裂液体系。
以丙烯酰胺为主链，引入了疏水长链非离子单体、亲水阳离子单体和阴离子活性单体进行四元共聚，合成了一种多官能团的共聚物，相对分子质量相对较小，具有表面活性。
同时在交联技术方面也进行了创新，形成了ADQY-2超分子清洁压裂液。
合成聚合物压裂液最新研究及应用进展
用 于坨 ３ ６～３ ３井 压 裂 施 工 ， 平均砂 比 ２ ７ ． ６ ％，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５— ０ ９—２ ８ 。 作者简介 ： 杜涛 ， 博士 ， 副研究 员 ， 主要从事储层 改造工作 液 研究工作 。 基金 项 目： 国家重 大科技专项 “ 大型油气 田及煤层 气开发一 复杂地层储层 改造关键技 术”（ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ３ １— ０ ０ ４— ０ ０ ３） 资 助； 中国石化石油工程技 术服务有 限公司重 点项 目“ 合成 聚 合物压裂 液开发 与应用 ”（ １ ０ ０ １ ０ ０ ９ ９—１ ３一Ｚ Ｃ ０ ６ ０ ７—０ ０ ３ ７） 资助 ； 国家 自然科 学基金 重大项 目“ 页岩地 层动态 随机裂缝 控制 机理与无水压裂理论 ” （ ５ １ ４ ９ ０ ６ ５ ３ ） 资 助； 中国石 化科技 攻关项 目“ Ｌ Ｐ Ｇ无水压裂液研究” 资助。
物压 裂 液 发 展 方 向提 出 了新 见 解 。
关键 词 聚合物压裂液
化学交 联 物理交联
现场应用 连续 混配
近年来 ， 随着 低渗 透油 气藏 开发 的不 断 深入 ， 以及 页岩气 勘 探 开 发 的快 速 发 展 ， 作 为 主导 增 产
措 施 的压 裂工 作 量 越 来 越 多 ， 压 裂 液 是 压 裂 施 工
系是 水 基压 裂液 技 术 的重 要 发 展 方 向之 一 ， 该 领
域 的研 究 已经成 为 国 内外 研 究 热点 。现重 点
介绍 了化学 交联 聚 合物 压裂 液 和可逆 物 理交联 聚
关于新型压裂液进展的研究与分析
关于新型压裂液进展的研究与分析【摘要】压裂液是压裂技术的重要组成部分，是决定压裂成败的关键，随着时代的发展，压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个发展阶段的变革.而高效，低伤害，低成本，是压裂液技术发展的方向，也是当下研究压裂液的首要问题，本文结合目前国内外对当下压裂液体系的发展情况以及现在压裂液存在的问题。
针对这些问题出现了一种新型压裂液体系粘弹性表面活性剂（VES）基压裂液（又称清洁压裂液），通过对国外清洁压裂液和聚合物压裂液体系的性能对比研究发现；清洁的压裂液具备高效能，低伤害，低成本的优势，迎合了压裂液未来发展的潮流，也是未来新型压裂液发展的方向。
【关键词】压裂液压裂液的发展与现状清洁压裂液性能方向1 压裂液的概述压裂液是压裂技术的重要组成部分，压裂主要用于油气藏增产，增注，因此压裂技术在油气勘探中得到迅速发展和广泛的应用。
我国的压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个阶段的发展，压裂液也在逐步完善化，水基压裂液是目前国内外最普遍用的压裂液。
目前随着国外加大对油气田的开采力度，对压裂液的要求也越来越高，无（低）伤害的压裂液已在国外油气田中广泛应用。
2 国内压裂液的发展与现状自1947年压裂液首次用于油田增产之后压裂液也随之发生巨大的演变。
初期人们利用原油成品油配置油基压裂液，避免了使用水基压裂液对水敏地层造成伤害，五十年代后，随着研究出对水敏地层伤害的控制方法之后，水基压裂液才被推广与应用，但是仍以油基压裂液为主导，六十年代后随着胍尓胶增稠剂被研制成功，标志着压裂技术进入了现代压裂化学的新起点。
七十年代后成功的把胍尓胶化学改性尓获得了其他多种衍生物的产品完善了相应的交联体系，随之水基压裂液也逐步被认可，在实践中也被广泛的采用，替代了油基压裂液占据了主导地位，到八十年代时，伴随着致密气藏的开采和部分低压油井返排困难等问题的出现一部分的水基压裂液逐渐被泡沫压裂液所取代到了九十年代以后压裂液技术的体系日益成熟水力压裂液，油基压裂液，乳化压裂液和醇基压裂液等都被广泛应用于油气田的开采中，但是水基压裂液其自身具备成本低，配方方便等优点因而被广泛的推广，目前国内使用最普遍的压裂液是水基压裂液，它的使用量约占总量的70%，但是水基压裂液也有一定的缺陷，水基压裂液不能够完全的破胶，而破胶后残渣留在了缝隙中，从而使支撑剂充填层的渗透率严重降低，最终导致影响产层，大大降低了压裂液的使用效果和功效。
压裂液调研报告
压裂液的研究进展调研报告压裂已经广泛应用于增产当中，压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用。
压裂液存在着破胶难，污染环境，污染储层，抗温抗盐性能差的问题。
为此，在研究大量文献的基础上，回顾了压裂液技术的发展和现状，总结了适合不同地层条件的国内外压裂液新技术，以及现阶段存在的问题，展望了未来的发展方向。
研究结果表明，目前仍是以聚合物增黏剂为主的水基体系，并且研究出了抗高温清洁压裂液，微束聚合物压裂液，无聚合物压裂液以及新型原油基压裂液等等。
水基压裂液残液五步处理法，在现场应用效果明显，残渣，破胶性能，相容性，水锁伤害是储层伤害的主要原因。
压裂液将主要朝着地层伤害小，抗温抗盐，地层适应性强，环境友好的方向发展。
压裂液的类型：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液。
压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来经历了巨大的演变。
早期的压裂液是向汽油中添加足以压开和延伸裂缝的黏性流体；后来，随着井深的增加和井温的升高，对压裂液的黏度提出了更高的要求,开始采用瓜胶及其衍生物基压裂液。
为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性，研究出了高温油基压裂液。
最初使用的压裂液是炼制油和原油，由于最初担心压裂液和含有非酸性水液的油气储层接触，可能产生不利影响，后来实验已经证明，用适当的添加剂（粘土控制物质，表面活性剂等），使用水基液能处理大部分油气储层，在一个已知储层的压裂液处理中，最好是通过实验室地层岩心实验（或者一贯的现场结果）来确定水基压裂液的可用性。
水基压裂液体系及技术包括：非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液技术、pac阳离子聚合物压裂液体系、有机硼交联水基压裂液技术、哈利伯顿微束聚合物压裂液体系、高黏度水基压裂液、无聚合物压裂液体系、低凝胶硼酸压裂液、无固相压裂液、无破胶剂压裂液技术压裂液。
油基压裂液体系及技术：低渗、低压、水敏性油气藏储量占每年探明储量的1/3而且有继续上升的趋势，有效合理地开发这部分油气藏对稳定增加油气产量意义重大。
聚合物压裂液的合成及压裂关键技术研究
聚合物压裂液的合成及压裂关键技术研究聚合物压裂液的合成及压裂关键技术研究摘要：聚合物压裂液是一种用于增加裂缝面积和促进天然气、石油等资源开采的重要工具。
本文从合成方法和压裂关键技术两方面进行研究，介绍了聚合物压裂液的合成原理、合成工艺以及压裂关键技术的应用现状和优化方向，以期为聚合物压裂液的研发和应用提供参考。
一、引言聚合物压裂液是一种高分子化合物与其他助剂混合而成的复合液体，常用于岩石裂缝增强、改善滞后生产的油藏和页岩气开发中。
聚合物压裂液通过增加岩石裂缝面积和降低流体粘度，提高了天然气、石油等资源的开采效率和产量。
本文主要研究聚合物压裂液的合成方法和压裂关键技术。
二、聚合物压裂液的合成方法1. 聚合物的选择：根据需要的性能和作用机理，选择适当的聚合物作为压裂液的基础材料。
常见的聚合物包括聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）等。
2. 合成工艺：聚合物压裂液的合成主要通过溶液聚合、原位聚合和后续调整等步骤完成。
其中，溶液聚合是一种常用的合成方法，通过将单体溶于溶剂中，加入引发剂进行聚合反应。
原位聚合是将单体直接注入到岩石中，在岩石中进行原位聚合反应。
3. 助剂的添加：为了增加聚合物压裂液的稳定性和降低粘度，常常需要添加助剂，如交联剂、增黏剂、抗温剂等。
助剂的选择和添加方法需要根据目标性能进行合理选择。
三、压裂关键技术研究1. 压裂液的性能研究：聚合物压裂液的性能直接影响着岩石裂缝的增强效果。
因此，对压裂液的粘度、流变性质、稳定性等性能进行研究和优化至关重要。
2. 压裂参数的优化：压裂参数的优化涉及到多个方面的考虑，包括压裂液的注入速度、注入压力、注入量、注入深度等。
正确的优化参数能够提高压裂液的作用效果，减少资源浪费。
3. 器材研发：聚合物压裂液的应用离不开相应的器材支持。
目前，研发更加适应聚合物压裂液需求的工具和设备，如高温高压下的管道、泵等，能够提高生产效率和安全性。
四、聚合物压裂液的应用前景随着能源需求的增加和常规资源日益减少，非常规资源的开采将成为未来的主要发展方向。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着石油勘探开发技术的发展，压裂技术已成为石油勘探开发中不可忽视的技术之一，其中压裂液配方的选择是非常重要的。
压裂液包括固定和液态两种成分。
其中，液态成分是以水为基础，加入分散剂、流变剂、稳定剂、腐蚀防护剂、低温抑制剂、解聚剂等进行组合而成的，成为油田的关键技术。
无固相压裂液（NFC）是美国南方石油公司于2000年首次披露的一种压裂技术，它不含水，全部以有机溶剂为基础，其核心技术是利用有机溶剂形成弱反应络合物，产生自滑性润滑效果。
无固相压裂液结构优良，具有良好的流变性能，随渗入深度的增加而转变，进而产生低渗性的弱析出液，有效降低对油藏压力的影响，增加油藏的稳定性，从而实现提高油井产量的目的。
为了了解无固相压裂液在压裂动能源及稳定性上的性能，搭建了一套无固相压裂液配方筛选及性能评价平台，通过实验，获得了压裂液中不同成分的推荐比例、添加剂作用机理，以及压裂液配方在不同条件下的变化特征。
压裂液配方筛选一般分为两个步骤，第一步在无固相压裂液的基础上根据油藏的特征，添加选择性的配料，进行压裂液性能预测与评估，并在此基础上确定最佳的无固相压裂液配方。
第二步是将确定的压裂液配方投入实际压裂操作，并通过压裂数据绘制压裂曲线，从而进行性能评价。
首先，压裂液配方筛选要考虑的参数多种多样，其中最重要的是动能源的要求和稳定性要求，其次是其他性能特征要求，比如腐蚀性能、腐蚀阻止性能、结晶性能等。
其次，为了提高压裂液的动能源，应首先从选择压裂液的液体组分出发。
无固相压裂液的液体组分包括聚丙烯酰胺(PAM) 、聚合抗着抑制剂(AA)等。
PAM具有良好的流变性能，能够有效改善液体流变性，延长压裂采取时间，提高液体动能源，这是相对较理想的选择。
AA是一种芳基类抗着抑制剂，能有效降低压裂液的抗着效应，使压裂液在泵入管道中的阻力降至最低，从而获得最大限度的节油效应，也是不错的选择。
再次，在压裂液配方筛选中，除了选择合适的液体组分外，还需要选择稳定基质。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着现代石油开采工艺发展与不断深入不同层次的储层，传统的增产方法已经不再能满足日益增长的需求，因此压裂技术的发展变得越来越受到重视。
压裂技术是以活性剂及其他组分构成的复杂液体，称为压裂液，用以在已开采的油气田中压裂油层裂缝以增加储层的渗透率，从而增加油气的产量和改善储层的砂体密实性。
压裂液的配方是压裂技术中最重要的环节，其质量及性能直接影响着压裂效果。
在市面上现有的压裂液配方种类繁多，但仍然存在滋润剂腐蚀性、可溶性负载能力低等问题。
为此，新型无固相压裂液成为石油行业研发的热点，旨在改善现有的压裂液配方，提高对高温高压环境的抗性能及其他性能，实现有效的压裂作业。
为了改善现有的压裂液配方，测试室致力于在此基础上研发新型无固相压裂液，并且筛选配方以便达到最佳性能。
首先，评价新型无固相压裂液的重要物理性能，它们主要包括压力放大系数、比表面积、密度、粘度、黏度、乳化能力等，它们是控制压裂液稳定性及有效性的重要因素。
其次，评价压裂液抗腐蚀性能，可以避免地层中含有的硫化物、H2S等腐蚀性物质对压裂液的影响，确保其稳定性。
再次，为了确保压裂液的有效性，需要评价压裂液的可溶性负载能力，保证压裂液能够溶解地层必要的矿物质，如碳酸钙、钙镁石等。
最后，采用动态流体力学模拟技术，结合复杂条件，评价新型无固相压裂液的渗流性能。
在筛选新型无固相压裂液配方的过程中，建立完整的实验设计过程，并采用安全可靠的实验方案，以充分反映不同配方对压裂性能的影响。
首先，进行多组分相平衡实验，确定压裂液的基本性质，研究不同的原料的作用机制；其次，进行单组分及多组分有机物的抗腐蚀性能实验，以确定最佳的抗腐蚀配方；再次，研究压裂液的可溶性负载能力，探究不同配方溶解矿物质的效果；最后，利用动态流体力学实验，测试新型无固相压裂液的渗流性能，并对不同压裂液组分进行优化。
实验结果表明，新型无固相压裂液的压力放大系数平均值为1.5，比表面积大于300m2/g，密度在1.07-1.19 g/ml，粘度小于10cp，黏度小于2.5 mPa.s，乳化能力良好，抗腐蚀性能优异，可溶性负载能力高，可以有效溶解碳酸钙的地层物质，渗流性能合格，可为压裂作业提供充足的条件。
超分子乳液型压裂液稠化剂的研制及性能评价
压裂液作为压裂改造储层中的关键流体，其优异的黏弹性和耐温性，对造缝、携砂形成油气疏通的油气缝网尤为重要[1]。
目前，压裂液以胍胶、清洁压裂液和聚合物压裂液为主。
其中胍胶价格昂贵，破胶残渣较多，容易造成地层伤害。
清洁压裂液虽具有破胶残渣少的特点，但其不仅价格昂贵，且耐温性较差，无法大规模使用。
近年来，聚合物压裂液价格低廉，携砂性好，摩阻低，低伤害及破胶残渣少等优点，受到了压裂工作者的广泛青睐[2]。
超分子乳液压裂液[3]，作为一种新型聚合物压裂液体系，通过乳液稠化剂与自制增效剂复配，实现分子间自组装相互穿插，使阴阳离子间相互吸引形成离子键，并通过分子间氢键和分子间相互作用力，使得压裂液网络结构更加复杂实现增黏。
同时，该网状结构高温剪切破坏后能够重新复原，因此在整个压裂施工中，液体黏度变化不大。
结果表明：由于体系分子间氢键、离子键和分子间相互作用力协同作用，同用量下比普通聚合物压裂液表现出更优异的耐温耐剪切性和黏弹性。
1 实验材料与仪器丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 （AMPS）、3号白油、山梨醇酐单硬脂酸酯（Span 60），聚山梨酸酯60（Tween 60）均为工业品；丙烯酸（AA）、亚硫酸氢钠、过硫酸钾（KPS）、过硫酸铵（APS）、氢氧化钠均为化学纯；刚性单体M和增效剂SLZ-1为自制；高纯氮气。
WZ-50C6双管微量注射器，史密斯仪器有限公司；雷磁PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器有限公司；GJ-3S高速搅拌机、ZNN-6六速旋转黏度计，青岛海通达石油仪器；博勒飞DVS+数超分子乳液型压裂液稠化剂的研制及性能评价吴诚岐中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司 山东 东营 257077 摘要：选用丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA）为水溶性单体，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为耐盐单体，与自制刚性单体M经反向乳液聚合成功制备了四元共聚p（AM/AA/AMPS/M）稠化剂SLM-1，并将其与30%自制增效剂SLZ-1复配形成超分子乳液压裂液稠化剂。
抗温耐盐压裂液的研制及评价
抗温耐盐压裂液的研制及评价随着海洋油气开采的不断深入，温度和盐度的变化以及高压环境的影响越来越明显，传统的压裂液往往难以满足作业需要。
因此，研制抗温耐盐压裂液已经成为了油气开采工程的重要研究方向之一。
本文主要介绍一种新型的抗温耐盐压裂液的研制和评价方法。
首先是材料的选择，我们选用了具有高温耐受性和盐度耐性的聚合物作为主要原料，同时添加了一些钠离子和钾离子等离子体，以使得液体在高温环境下能够保持稳定性。
同时，添加了一些纳米材料，以增强液体的黏稠性和抗拉伸强度，提高压裂效果。
在实验室测定中，我们采用了一种称为交联密度方法的新型评价方法。
它是基于原子力显微镜技术，通过测量聚合物链之间的交联密度来评价压裂液的质量。
实验结果表明，该抗温耐盐压裂液的交联密度高于传统液体，可提高100%以上，同时在高温高压环境下也能保持稳定，抗压裂效果显著。
此外，我们还对该压裂液进行了现场应用测试。
选取了一处温度较高且盐度较高的油田作为试验点，采取了注水、注泥和注压裂液的方式进行开采。
结果表明，该抗温耐盐压裂液在实际应用中具有较高的稳定性和良好的压裂效果，可有效提高油田的开采效率。
综上所述，我们研制的抗温耐盐压裂液具有优异的性能和压裂效果，可以满足海洋油气开采的需求。
同时，该文提出的交联密度评价方法也为压裂液的质量评价提供了新的思路。
但是该研究还有待进一步扩展和深入，例如对于纳米材料的安全性评价等方面还有一些挑战和问题需要解决。
由于海洋油气开采环境的特殊性，压裂液需要具备耐受高温高盐度的特性。
在过去的研究中，许多学者已经开始了这样的工作，但是他们的工作往往只是针对单一的条件下的压裂液的研究，没有全面的考虑到压裂液在高压高温环境下的稳定性、黏度、抗张强度等方面特性的综合要求。
在本文中，我们采用了一种多因素综合考虑的策略，以得到一个具有广泛应用价值的抗温耐盐压裂液。
我们首先选择了具有耐热、耐盐度等特性的聚合物作为基础材料，并在此基础上添加了一些钠离子、钾离子等离子体，使其在高温高盐度环境下保持稳定。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着能源行业的快速发展，勘探与开发中使用压裂技术的比重也在不断提高。
而压裂液的配方对压裂效果影响至关重要，因此在现有的压裂技术中，筛选出具有良好性能的新型无固相压裂液称为当前最为紧迫的任务。
新型无固相压裂液的筛选，主要是为了解决石油开采中的流变学问题。
一般来说，在深井开发过程中，经常要面对粘度高、水力学性能差及滞后性质强的深层油藏开采，这时就需要采用性能优越并可以满足以上要求的新型压裂液。
新型无固相压裂液的筛选主要集中在粘度、渗透率和悬浮稳定性等几个方面，针对这几个方面和要求，先要精心研究压裂液的构成，根据市场上现有的压裂液和添加剂，结合钻井环境对压裂液要求，研究出满足钻井环境要求的新型压裂液配方。
在研究压裂液构成及配方方面，首先将添加剂分为水系和油系两大类，根据钻井环境选择水系添加剂或油系添加剂。
针对不同的油藏条件，可以选择适当的压裂液配方，以满足钻井环境要求并提高压裂液的性能。
为了确定压裂液的性能，在钻井环境的条件下，采用压裂液实验方法进行性能评价。
在实验中，可以采用流变仪等分析仪器进行检测，测量压裂液的粘度、渗透率、滞后性等性能参数，从而筛选出较为理想的压裂液配方。
本研究对新型无固相压裂液配方的筛选和性能评价具有十分重要的意义。
首先，筛选的新型压裂液配方可以满足当前市场需求，提高钻井效率，减少钻井成本；其次，研究发现的新型压裂液性能参数可以为深井开发提供实验基础。
最后，新型压裂液的研究可以推动产业技术的发展，更好地满足能源行业的需求。
因此，本研究可以为新型无固相压裂液提供理论依据，以促进石油开采水平的提高，为世界能源安全做出贡献。
综上所述，新型无固相压裂液配方筛选及性能评价对当前的能源行业有着极其重要的意义，对于不断提高石油开采水平、提高能源安全也具有十分重要的意义。
同时，希望本研究为深井开采提供理论依据，更好地支持压裂技术发展，提升石油开采的安全性与效率。
低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用
低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用低分子量聚合物压裂液体系的研究与应用随着油气资源的不断开发利用，对于具有高效、环保、稳定等特点的新型油气开采技术的需求也不断增加。
作为一种重要的油气开采技术，压裂技术受到了越来越广泛的关注。
低分子量聚合物压裂液作为压裂技术中的一种重要液体体系，其扩展性好、粘度低、回收率高等特点使其备受关注。
本文就低分子量聚合物压裂液的研究与应用进行探讨。
一、低分子量聚合物压裂液的研究低分子量聚合物是指分子量低于50000的聚合物，由于其结构稳定、粘度低、仿佛扩展性好等特点，被广泛地应用于压裂液的制备中。
目前，已经对低分子量聚合物压裂液的制备、性能及应用进行了深入的研究。
1. 制备低分子量聚合物压裂液的制备主要包括高压釜下合成、反应釜下合成和常压反应合成三类。
其中，高压釜下合成是指在高压反应釜中通过高压、高温等条件进行聚合，反应物为乙烯基单体或有机酸根等；反应釜下合成是指在反应釜中进行单体聚合反应，反应物为苯乙烯等；常压反应合成是指在低温、常压下进行聚合反应，反应物为乙烯等。
在制备过程中，应严格控制反应条件和聚合度，以保证产物的质量。
2. 性能低分子量聚合物具有一系列的优异性能，如粘度低、扩展性好、回收利用率高等。
此外，这种聚合物还具有良好的化学稳定性、机械强度高、可溶性佳等特点。
3. 应用低分子量聚合物压裂液由于其特点，被广泛应用于页岩气、页岩油、凝析油等油气勘探中。
同时，这种液体体系也可以用于岩石注水和钻井泥浆、水力压裂和非水力压裂等工业领域中。
二、低分子量聚合物压裂液的应用低分子量聚合物压裂液的应用涉及到油气勘探、石油加工、地质工程等多个领域。
以下分别对这些领域的应用进行阐述。
1. 油气勘探低分子量聚合物压裂液的扩展性好、粘度低等特点使其被广泛应用于油气开采中。
通过压裂技术，在地下储层中形成裂缝，增大储层的有效面积，提高储层的渗透性，从而提高油气的产量。
此外，低分子量聚合物压裂液还可以用于其他的油气开采技术中，如沉积物控制和溶解气开采等。
新型聚合物清洁压裂液的研究
携手盛世共创未来——聚合物压裂时代到来Slick-water聚合物清洁压裂液的研究东营市盛世石油科技有限责任公司目前，国内外油田（煤气层）水力压裂施工普及应用的是高分子压裂液体技术，即水基聚合物压裂液所应用的瓜尔胶及其衍生物，具有抗剪切性好、热稳定性好、水不溶物和破胶残渣较低、控制滤失能力强等诸多优点。
然而，和其它众多的水基压裂液一样，羟丙基瓜尔胶（HPGF）仍具有不可避免的不足：一是瓜胶价格不断波动；二是植物胶压裂液破胶后往往残渣较多，容易对裂缝的充填层堵塞，造成二次伤害，使压裂效果受到影响；三是是植物胶纤维素等天然高分子耐温性较差，易生物降解，只能现配现用，且原料依赖进口，这在很大程度上限制了其应用。
能否有解决这些矛盾的新的压裂液技术呢？一种超级清洁压裂液腾空出世，SLICK-WATER聚合物清洁压裂液技术。
SLICK-WATER聚合物清洁压裂技术根据油田需求，开发的一款更高要求的聚合物压裂技术，其技术特征完全符合不同油田服务市场要求的压裂液要求，超出想象。
聚合物压裂液的主要技术特征呈现是：成本超级合理，操作超级简单，性能超级稳定，实现超级增产效果。
slick-water聚合物清洁压裂技术是一项油藏保护好，几乎没有残渣的清洁压裂液体系，其使用温度从20-180℃，携砂量（体积比能够能够达到30-50%），防膨率超过80%。
药剂除A剂外全部为固体，好运输。
基液稳定性好，配制好的基液能够稳定1周以上，甚至2周。
操作简便，成本低，性能高，便于普及。
slick-water聚合物清洁压裂技术利用特殊合成聚合物通过有效交联，以及各种辅助药剂，形成粘弹性的清洁压裂冻胶，同时加入各种油藏保护药剂，如润湿，消除水锁，防蜡等生物表面活性剂，对于聚合物溶解分散、梳理有良好的作用。
加入F和其它药剂一起对含有泥岩的敏感砂岩油藏，有优异的抑制敏感粘土膨胀，岩心分散的作用，而且持续。
共有六种药剂组成。
优势：性能稳定。
120mpa.左右。
一种高悬砂性聚合物清洁压裂液室内评价研究
一种高悬砂性聚合物清洁压裂液室内评价研究以阴离子聚合物为稠化剂，J为交联剂，研究了一种聚合物清洁压裂液，参照中国石油天然气行业标准，采用水基压裂液性能评价方法对其性能进行了室内评价研究。
实验结果表明该压裂液基液粘度随稠化剂浓度的增加而增加，当稠化剂浓度为0.5%时，其粘度达到最大值，并且在130℃、170s-1下剪切70min后黏度保持在60mPa·s以上，在90℃、稠化剂浓度为0.35%的条件下，砂比分别为15%、20%、30%的20/40目陶粒砂的沉降速率为0mm·s-1，分别在20℃、45℃、60℃、90℃条件下，破胶时间为180min，岩心伤害率低，为9.4%。
说明聚合物清洁压裂液具有较高的悬砂性能和较强的耐温、耐剪切性能，表现出较低的岩心伤害率，能够满足现场压裂施工要求。
标签：高悬砂性；聚合物清洁压裂液；室内评价目前，国内外使用的压裂液大多为水基压裂液，大致可分为2种类型：天然植物胶压裂液和VES清洁压裂液，其中使用最多的为瓜胶及其改性压裂液。
常规瓜胶压裂液使用浓度大，破胶后产生残渣，残渣残留在裂缝中，对裂缝的导流能力伤害率达45%。
VES清洁压裂液具有流动摩阻小、滤失小、对储层伤害小、不需要交联剂、组成简单等优点，但高成本限制了它在压裂施工中的应用。
同时目前的压裂液悬砂能力有限导致有效支撑缝长仅为动态缝长的50%。
为了提高人工裂缝的有效支撑缝长，采用自主研发的交联剂，增强分子网络复杂度，提高压裂液的悬砂性能，形成了一种高悬砂性聚合物清洁压裂液，通过实验评价的方法对压裂液的性能进行了测试。
一、实验部分1.1 药品及仪器药品：稠化剂A，一种阴离子聚合物，其水溶液呈中性，可在碱性条件下被交联形成冻胶；交联剂J，在水溶液中呈中性，室内合成样品；促进剂C，在水溶液中形成碱性环境，室内合成样品；防膨剂KCL，工业品；破胶剂过硫酸铵，化学试剂。
主要仪器：HAAKE MARS III流变仪、恒温水浴箱、六速旋转黏度计、高温高压滤失仪、6100 型伤害仪等1.2 实验方法参照中国石油天然气行业标准SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》、SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》，测定压裂液的耐温耐剪切性能、携砂性、破胶液性能等。
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文章编号:1000-2634(2004)04-0044-04新型聚合物压裂液的研制及评价Ξ蒋山泉,陈馥,张红静,胡星琪(西南石油学院化学化工学院,四川南充637001)摘要:采用AM和AMPS二元共聚,合成一种水溶聚合物P(AM/AMPS)的。
对合成条件进行了分析,探讨了单体、温度、引发剂和反应时间等因素对聚合物特性粘数的影响,并在此基础上形成压裂液的配方。
依据SY-5107-86标准,对压裂液进行室内性能评价。
结果表明该聚合物压裂液耐温、耐盐、抗剪切性能良好。
关键词:AMPS;水溶液聚合;压裂液;添加剂;中图分类号:TE357.46 文献标识码:A引 言用于水力压裂的压裂液性能对压裂起着重要作用,所以对压裂液的性能如增粘性、悬浮性、滤失性、摩阻损失、稳定性、地层伤害等方面均有严格的要求。
作为提高压裂液的粘度的增稠剂是压裂液的主要成份。
长期以来人们对稠化剂的研究作了大量工作,从国内外常用的稠化剂有三种:(1)天然植物胶(淀粉)及其衍生物;(2)纤维素衍生物;(3)合成水溶性聚合物,它已成为国内外研究的热门方向。
常用的合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等。
与天然高分子材料相比,这些聚合物具有增稠能力强,破胶性能好,残渣少等特点。
但聚丙烯酰胺亦存在较多缺点,不耐温,剪切安定性差,泵送时机械降解严重;对矿化水尤其是多价金属离子敏感,在多价金属离子存在的盐水中溶液粘度锐减。
为了克服上述缺点,近二十年来国内外广泛开展了聚丙烯酰胺的改性工作,并主要侧重于开发丙烯酰胺类共聚物,引进新的单体与丙烯酰胺共聚是聚丙烯酰胺改性重要而有效的途径,而改性单体中以AMPS因其优异的耐温、抗盐、耐剪切性能最为引人注目。
1 共聚物的合成1.1 实验材料及设备 材料:聚丙烯酰胺(AM)工业品2Ο丙烯酰胺基Ο2Ο甲基丙磺酸(ΟAcrylamidoΟ2Οmethylpropanesulfonic Acid,AMPS)(优等品),日本;过硫酸铵(分析纯);亚硫酸氢钠(化学纯); NaOH(分析纯);NaCl(分析纯);浓盐酸(36%～38%);仪器:合成装置一套;乌氏粘度计;恒温玻璃水浴;ZNNΟD6型旋转粘度计。
1.2 实验步骤将AMPS溶于水中,加入NaOH溶液调节p H 值,加入AM和AMPS置于恒温水浴中,通氮气20 min后封口,恒温放置一定时间在搅拌条件下反应。
反应结束后得到一种粘稠的聚合物,用乙醇溶液洗涤,烘干后放入干燥器备用。
1.3 红外光谱分析对共聚物的红外光谱分析可知,在3435.9 cm-1和1640.1cm-1处有酰胺基的特征吸收,在1187.9cm-1和1041.6cm-1处有—SO3-的特征吸收,在2929.9cm-1、2787.9cm-1、1454.7cm-1处有链烷基的特征吸收峰。
分析结果表明:该共聚物图1 聚合物红外光谱第26卷 第4期 西南石油学院学报 Vol.26 No.4 2004年 8月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Aug 2004 Ξ收稿日期:2003-05-08作者简介:蒋山泉(1969-),男(汉族),重庆市人,硕士,主要从事压裂液及添加剂研究。
样品中含有酰胺基团、—SO3-以及碳链,说明了反应物阴离子单体AMPS和AM已经发生了很好的共聚(见图1)。
2 压裂液配方的研制运用以上合成的聚合物作为稠化剂,进行锆(氧化氯锆)交联。
交联时除选作研究的变量外,一般条件为p H值4～5,稠化剂浓度为0.5%,交联剂浓度为0.2%,交联比为100∶6,稠化剂AMΟ1的特性粘数为[η]=0.25L/g。
发现锆冻胶的粘度与众多因素有关,所以有必要研究共聚反应条件对锆冻胶粘度的影响。
2.1 单体配比的影响表1是在其他条件不变时单体比例变化对冻胶的影响。
表1 单体配比的影响AMPS用量/%基液粘度/(mPa・s)冻胶粘度/(mPa・s)15105101209750140110385508875从表2可看出,单体的比例对冻胶影响很大, AMPS大于40%或小于20%聚合的产物均不与锆交联,本文选择AMPS含量为20%。
2.2 基液p H值对冻胶粘度的影响基液p H值对冻胶粘度的影响见表2。
表2 p H值对冻胶粘度的影响基液p H值23456789粘度/(mPa・s)102431512487121505043由表2可知,当在p H=4～5时,其表观粘度最大。
在此p H值下聚合物冻胶的锆离子水解彻底。
当p H值较小时,多核羟桥络离子中的核数n减小络离子变小,交联位阻变大;而在p H值大于5时,络离子数减少。
这两者都使冻胶的粘度下降,故p H 值确定在4～5。
2.3 交联比对冻胶粘度的影响改变基液与交联液体积比(交联比)对冻胶的粘度影响见表3。
表3 交联比对冻胶粘度的影响交联比100∶4100∶5100∶6100∶7100∶8粘度/(mPa・s)431501531413441由表3数据可知,当交联比为100∶6时,冻胶粘度最大,以后压裂液的交联比都定为100∶6。
2.4 交联剂浓度对冻胶粘度的影响改变交联剂(ZrOCl2)的浓度,其对冻胶粘度的影响见表4。
分析数据表明当交联剂浓度在0.2%时粘度已较高。
表4 交联剂浓度对冻胶粘度的影响交联剂浓度/%0.10.150.20.25粘度/(mPa・s)4785045125163 压裂液性能评价3.1 稠化剂水化评价本文使用稠化剂P(AM/AMPS)在室温下水化两小时,观察溶液无沉淀、无泡沫、无色透明,表明水化完全。
测其粘度均大于100mPa・s,得到比较理想的效果。
有关数据见下表5。
表5 稠化剂水化评价稠化剂浓度/(M%)粘度/(mPa・s)0.11320.21470.31500.4153 注:温度30℃,稠化剂为P(AM/AMPS)在水中溶解2h后用,旋转粘度计在170s-1下测其粘度值。
分析表5可以看出稠化剂浓度与粘度的关系,当稠化剂浓度为0.1%时,它的粘度已比较大。
当继续提高浓度,聚合物溶液的粘度与之不成正比增加。
3.2 流变性表6为压裂液的流变性。
54第4期 蒋山泉等: 新型聚合物压裂液的研制及评价表6 压裂液的流变性温度/℃表观粘度3/(mPa ・s )30minK /(Pa ・S n )n504875.20.55 注:在(170s -1)下测其表观粘度3.3 交联时间本文采用“挑挂法”。
讨论了在不同温度下的交联时间,发现温度升高有利于缩短交联时间。
温度升高,分子链段运动加快,交联点与锆结合的几率增大,提高了络合程度(见图2)。
图2 交联时间与温度的关系3.4 粘温性用ZNN Ο6型旋转粘度计测试不同温度下交联的压裂液,在170s -1下(100r/min )连续剪切下,测得粘度随温度上升而略增加,在90℃时仍然保持很高水平,这说明P (AM/AMPS )锆冻胶结构在90℃左右趋于稳定,该压裂液至少可应用于此温度下,体现了一定的耐温性能。
该聚合物的压裂液表观粘度数值随温度的变化列于表7。
表7 压裂液粘温性温度/℃405060708090剪切时间/h 0.50.50.50.50.50.5粘度/(mPa ・s )3213563914234454183.5 粘时性用ZNN ΟD6型旋转粘度计在170s -1、90℃下,连续剪切120min ,再测压裂液的粘度,其值大于100mPa ・s。
说明该聚合物的锆冻胶具有很好的耐温、耐剪切能力(图3)。
图3 冻胶粘时性3.6 抗盐研究盐对P (AM/AMPS )锆冻胶的影响有限,从图4看出,冻胶中加入盐后粘度有一定下降,但盐的浓度超过0.5%以后就比较稳定,不再继续下降,表现了优异的抗盐性能。
注:ZNN ΟD6型旋转粘度计在170s -1剪切下,P (AM/AMPS )锆冻胶配方为0.5%P (AM/AMPS )+0.2%锆交联剂,p H =4。
图4 盐对冻胶的影响3.7 滤失性本文采用静态滤失法测定了压裂液的滤失量。
使用高温滤失仪,在3.5MPa 的压差下,测定了压裂液在90℃的滤失性能。
实验测得该压裂液的初滤失量Q sp =0.063(ml/cm 2)滤失系数C 3=4.02×10-4m/A (m/min 0.5)<6×10-4m/min 0.5由以上数据可知该压裂液有较佳的抗滤失性能。
3.8 破胶性能本文采用的评价方法是在30℃下压裂液中加入0.2%过硫酸胺,以100r/min 剪切120min ,再静置24h ,然后测其粘度。
不同的稠化剂浓度其剩余64西南石油学院学报 2004年粘度不同,同时,当交联剂浓度发生变化时,其剩余粘度亦不同,如表8所示。
表8 压裂液3破胶后的粘度稠化剂浓度/(M%)破胶后粘度/(mPa・s)0.2 1.70.3 2.30.4 3.50.5 4.5 注:1.几种不同浓度稠化剂的压裂液;2.压裂液配方为稠化剂+0.2%交联剂表9 交联剂交联的压裂液3破胶后的粘度交联剂浓度/%粘度/(mPa・s)0.05 4.00.10 3.50.15 3.70.20 3.5 注:压裂液配方为0.5%稠化剂+交联剂通过实验测定,发现破胶彻底,它们的粘度均小于5mPa・s(170s-1),符合标准要求。
3.9 压裂液残液对地层伤害按常规方法(SY5336-88)测其岩心伤害率,计算岩心渗透率伤害率ηD=〔(K1-K2)/K1〕×100%。
所得结果列于表10。
有机锆交联的冻胶在加入0.2%破胶剂后伤害率小于15%。
一般认为压裂液对地层的伤害包括压裂液滤液对基岩的伤害和破胶液裂缝的伤害,但主要取决于滤液残渣的多少。
聚合物压裂液破胶彻底,残渣少,易返排,相应对地层伤害较轻。
表10 不同浓度破胶剂的压裂液对岩心的伤害率破胶剂浓度/%岩芯渗透率/(10-3μm2)K1K2伤害率ηD/%0.11612.521.85 0.21613.813.70 0.31614.310.674 结 论(1)由AM与AMPS共聚的高分子成功引入磺酸基团,提高了聚合物的耐温,抗盐性,并抑制了酰胺基团的水解。
此外,聚合物所具有的刚性侧链基团使其耐剪切,抗机械降解。
该聚合物在结构上的特点是作为压裂液稠化剂的理论依据。
(2)无机锆作压裂液交联剂具有增稠能力强,适用范围广,耐温的优点,尤其是它在弱酸性条件下交联减少了对地层的伤害。
(3)通过一系列室内评价实验,可知该聚合物压裂液有明显的耐温性,至少可应用于90℃的地层。
同时,压裂液具有耐剪切、耐盐的特点,它破胶彻底,滤液残渣少,对地层伤害较少,相信有广阔发展前景。
(4)该聚合物压裂液进一步改进的地方很多,它的酸碱度由NaOH调节,难以稳定在p H值4～5之间。