一种新型滑溜水压裂液降阻剂合成与应用研究

一种新型滑溜水压裂液降阻剂合成与应用研究

程俊;裴金贵;徐仿海;吴向阳

【摘要】Friction reducer is a core additive of slickwater fracturing fluid. A new type friction reducer was synthesized by inverse emulsion polymerization, and a slickwater fracturing fluid was prepared with the new friction reducer. Various properties of friction reducer were investigated as well as damage of the slickwater fracturing fluid to core permeability and fracture conductivity. The experimental results show that, the friction reducer has good friction reduction performance and sand carrying capacity; the damage rate of core permeability and proppant conductivity is low, the damage recovery rate of proppant conductivity can reach to 95.8%; the slickwater fracturing fluid has characteristics of low friction and high elasticity.%减阻剂是滑溜水压裂液的核心添加剂，采用反相乳液聚合法合成了一种新型降阻剂，并以其为主剂，配制了一种滑溜水压裂液体系。考察了降阻剂的各项性能和滑溜水压裂液体系对岩心渗透伤害和裂缝导流能力伤害性能。试验结果表明：降阻剂具有较好降阻性能和携砂性能；该降阻剂配制的滑溜水压裂液对岩心渗透伤害率低、对支撑剂导流能力的伤害率低，对支撑剂导流能力的伤害恢复率达到95.8％；该降阻剂配制的滑溜水压裂液具有低摩阻和高弹性的特点，可以实施大液量、大排量、大砂量的施工。

【期刊名称】《当代化工》

【年(卷),期】2016(045)003

【总页数】4页(P456-459)

【关键词】反向乳液聚合;降阻剂;滑溜水压裂液;合成

【作者】程俊;裴金贵;徐仿海;吴向阳

【作者单位】延安职业技术学院，陕西延安 716000;延安职业技术学院，陕西延安 716000;延安职业技术学院，陕西延安 716000;延长油田股份有限公司杏子川

采油厂，陕西安塞 717400

【正文语种】中文

【中图分类】TE357

压裂是低渗透油气田增产、增注、提高油井产能的一项非常重要的措施[1,2]，陕

北鄂尔多斯盆地非常规油气藏具有高强度岩石、低闭合应力、低渗透率等地层特性，常规交联瓜胶压裂液存在对地层孔喉以及微裂缝伤害大、返排液体不可再利用、排放污染环境、加大施工规模造成破胶返排速度慢等缺点，而滑溜水（减阻水）压裂液能形成复杂的网络裂缝，压裂产生的裂缝更长，并将压裂支撑剂运至裂缝网络，对地层伤害低，极大地提高了压裂增产效果[3-6]，但其也存在携砂能力差、支撑

剂输送困难、砂比过高、容易造成砂堵等缺点，因此滑溜水压裂必须具备低粘高弹的特性，这主要取决于压裂液体系中减阻剂的性能，加入滑溜水压裂液中的降低流体流动阻力的化学添加剂称为减阻剂[7]。减阻剂是滑溜水压裂液的核心添加剂，

但目国产减阻剂供应不多，各油田主要从国外采购，从而增加了油气的开采成本[8,9]，所以减阻剂的合成是滑溜水体系的关键。本项目以丙烯酸（AA）、丙烯酰

胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和十二烷基二甲基溴化铵（BG）为聚合单体，失水山梨醇油酸酯（Span-80）、失水山梨醇单油酸酯聚氧

乙烯醚（Tween-80）、烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10）作为复合乳化剂，偶氮二异

丁酸二甲酯（AIBME）为引发剂，常温下采用反向乳液聚合法合成了一种新型降

阻剂，复配了一种新型滑溜水压裂液，考察了减阻剂和压裂液的各项特性。研究表明该降阻剂具有较好的水溶性、热稳定性、配伍性、降阻性、携砂性能和耐温性能等特性，用该降阻剂配制的滑溜水压裂液具有低粘高弹、低摩阻的特点，通过弹性携砂[10,11]可以实施大液量、大排量、大砂量的施工和实现形成复杂缝网的压裂

体积改造。

1.1 药品与仪器

药品：丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和十二烷基二甲基溴化铵（BG）、失水山梨醇油酸酯（Span-80）、失水山梨醇

单油酸酯聚氧乙烯醚（Tween-80）、烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10）、异十六烷、

3组黏土防膨剂和助排剂、40目陶粒均为工业品；偶氮二异丁酸二甲酯（AIBME）、氢氧化钠、盐酸、氯化钾均为分析纯；高纯氮气；去离子水。

仪器：三口烧瓶；电子天平；Fann-35黏度计；HHS电热恒温水浴锅；搅拌器；红外光谱仪；DV-ⅢULTRA型流变仪；摩阻测试仪；WARING混调器；K100型

自动界面张力仪；页岩膨胀仪；GGS71型高温高压失水仪；离心机；秒表等。

1.2 减阻剂合成

在1 000 mL的三口瓶中加入一定量的Span-80、Tween-80、0P-10复合乳化剂和异十六烷，搅拌使其完全溶解混合待用；在500 mL的烧杯中依次加入单体AA、AM、AMPS、BG和去离子水，溶解混合均匀后，加入NaOH水溶液调整至pH

值至7.5，然后把水相加入到三口烧瓶油相中；将三口烧瓶放入30 ℃的水浴箱中，启动搅拌，使水相与油相混合均匀成为稳定的反相乳液；通入高纯氮气除去反应体系中的氧，滴加引发剂AIBEM开始引发聚合，恒温搅拌反应4 h，得到淡化色黏

稠液体减阻剂。

2.1 热稳定性

在100 mL去离子水和100 mL 9%的氯化钾溶液中分别加入 5%的降阻剂搅拌均