水基植物胶压裂液流变特性研究和应用.pdfVIP

流交学进展 华中理工大学出版牡 黜二 AdvancesinRheology !!型!二型塑些型 5石油流变学 s01 水基植物胶压裂液流变特性研究与应用 卢拥军 蒋阗 陈彦来辐艳丽 中目石油天然气橐目公司石油勘探开发科学研克院霹坊分晓河北廊坊065007 摘要 压裂施工过程是高分子藏变学在工程应用的董杂典型宴饲．本文分析了压裂过程中典 型的流变过程和工程应用要求，研究了压裂藏广茬应用的着豆肢、瓜尔度檀物腔聚合铀水溶液和 具有延迟交联作用的有机■交联瘫体的藏变特性，介绍了压裂工程应用概况．研究结果衰明，檀物 胶(香豆脏、瓜尔腔)水藩液表现出了典萎的高分子潜藏特性，特合H-B藏变模壹，具有增粘、阵阻、 热降鼻等作用，有机翻交联檀静艘再有明显薹迟交联、青弹性．剪蜘恢复能力，量浮厨相曩粒船力 和低滤失特性，满足了压裂工程的需要． 关鲁词 檀暂腔聚台糖，压裂液-藏燮性，粘弹性，压裂麓工，石抽天然气 1．引 言 在提高石油天然气采收率和日增产水平方面，水力压裂起着重要作用，成为低渗透油气藏 开采的主要手段[1]。水力压裂是指将由多种添加剂组成的压裂液在高排量、高泵压下注入地 层，在产层以水力劈开、延伸裂缝、并用支撑剂支捧裂鐾的过程．形成一条高导流能力的油气通 道。水力压裂过程包括：①植物腔稠化剂(粉末状)在水溶液中分散、辩解、增粘过程；②溶胶液 与交联荆的动态交联，形成具有网状结构的交联流体；◎压裂藏在经管道注入的高剪切作用和 在裂缝内的低剪切过程；④压裂过程中压裂液经受的热流变过程；⑤压裂液在多孔介质的渗滤 作用l⑥压裂液携带及输送支撑剂，即携砂压裂液流变过程；⑦压裂液破胶、返排与伤害地层等 流变过程。 以瓜尔胶、香豆胶为主的植物胶压裂液占全国压裂液使用量的90％以上，年用量达6．O× 105m3。压裂液多为粘弹性流体，在现场压裂施工条件下，研究其流变特性是很有必要的。国内 80年代对田菁胶压裂液研究较多D～，而对90年代开发的植暂胶压裂液流变性能研究报道较 少。本文应用控制应力流变仪等手段，研究了瓜尔胶、香豆胶水溶液和交联诛胶的流变特性，介 绍了在工程的应用情况。 2．实验 2．1仪器与药晶 司产品)，高温高压滤失仪(美国BⅡoid公司产品)，XD香豆胶，工业一级，压裂酸化技术服务 中心产品}GRJ羟丙基瓜尔胶，工业一级(山东东营油田化学剂联营公司产品)；BcL有机霸交 ·291· 联剂，工业品(压裂酸化技术服务中心产品)；过硫酸铵，碳酸钠均为化学纯。 2．2试验方法 使用Warring混调器配制不同浓度的香豆胶或羟丙基瓜尔胶溶液，30℃下静置4小时溶 解增粘后待用。 流体稳态剪切实验和滤失实验详细测定方法见文献…，动态振荡实验方法见文献[“。试验 中浓度为g／100ml(以％表示)。 3．结果与讨论 3．1植物胶的水合增粘特性 瓜尔胶、香豆胶和田菁胶均是一年生草本植物的内胚乳，经粉碎、研磨和过筛制成的浅黄 色粉末。它们不溶于有机溶剂，但可被水分散、水合、溶胀，形成粘稠液。其化学组成是以1，4p D一毗哺型甘露糖为主链、1，6n—D一吡晴型半乳糖为侧链的聚糖。在压裂工程中，为减少压裂液 残渣对储层孔隙的堵塞，可加人瓜尔胶和田菁胶，但由于水不溶物含量高，需经化学改性，降低 残渣含量，才可使用。在碱性条件下，羟丙基化是其主要的改性途径。它们的物化性船对比见 表l。 裹l不同檀糟砬■化剂性能对比 项目 瓜尔腔 改性瓜尔腔 香豆肢 羟丙基田蕾胶 半乳着与甘群靖之此 】11．6～L8 101．6～lJ8 l 2】，2 】t2，O～2．1 分子量 190万(重均) 190万(置均) 25万(粘均) 39．1万(粘均) 粘崖，mP^·o 187～35】 255—29B 150～2弱 88～】耶 永不藩■含量／(“) 19～25