GULCH壓裂液的現場應用

高小紅　龐靜

摘要：為了降低瓜爾膠類水基聚合物壓裂液對支撐裂縫導流能力的傷害，本研究內容通過轉變瓜爾膠的化學改性方式，在傳統的降低瓜爾膠水不溶物的基礎上，對瓜爾膠中產生不溶物和破膠殘渣的主要物質----蛋白質和纖維素實現化學水解與接枝，使其轉化為更易化學和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質。

關鍵詞：水不溶物；導流能力；降解；親水性

一、前言

水基聚合物壓裂液是目前應用最為廣泛的壓裂液，聚合物增稠劑主要包括瓜爾膠及其化學改性產品（如羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠），然而，這類壓裂液的破膠殘渣及殘余高分子能不同程度地堵塞支撐劑所形成的導流通道，降低油井改造的效果。

本研究內容通過轉變瓜爾膠的化學改性方式，在傳統的降低瓜爾膠水不溶物的基礎上，對瓜爾膠中產生不溶物和破膠殘渣的主要物質----蛋白質和纖維素實現化學水解與接枝，使其轉化為更易化學和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質。經過改性后的增稠劑所形成的壓裂液在破膠后產生較少的殘渣和高分子殘留，與交聯劑所形成的交聯網絡結構更易氧化降解，因此它對儲層和裂縫導流能力的傷害較低。同時，通過改性后的產品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的親水性可降解生物表面活性劑，具有破乳、低表界面張力的特性，因而所形成的壓裂液不需添加破乳劑和助排劑，可以節省化學劑的用量。

二、技術機理及參數

QLC-HG壓裂液增稠劑正是利用了烷基糖苷的合成原理，針對瓜爾膠中的纖維素進行改性，在傳統的降低瓜爾膠水不溶物的基礎上，重點對瓜爾膠中的纖維素進行改性：首先對纖維素進行水解、使其轉化為分子量相對較小的聚糖，但這類聚糖因不能與交聯劑實現網絡交聯結構，對壓裂液的性能不會有所貢獻，為此，需進一步對這種聚糖進行化學改性。通過與含有親水性羥基的長鏈脂肪醇進行接枝，使其轉化為更易化學和生物降解、親水性強的烷基糖苷表面活性劑，這類活性劑具有較低的分子量、較低的表、界面張力及良好的破乳性能。

三、室內評價及實驗內容

1、增稠劑的水溶性

（1）溶解性

實驗結果表明，QLC-HG壓裂液增稠劑具有較低的水不溶物。

（2）溶脹速度

25℃下，QLC-HG壓裂液增稠劑（烷基糖苷）的溶脹速度遠高于羥丙基瓜爾膠和瓜爾膠，攪拌結束后即達到最終粘度的95%、3分鐘后達到最高粘度。

2、壓裂液流變

壓裂液—基液為“0.3%GX-C-1增稠劑（烷基糖苷）+0.5%GX-J-1-3粘土穩定劑”的交聯液在50℃下的流變試驗。

3、破膠試驗

經過試驗，50℃的壓裂液的破膠劑加量以0.03%為宜、60℃的壓裂液以0.03%為宜、80℃的壓裂液以0.02%為宜。

4、破膠液表界面張力

將不同類型壓裂液徹底破膠后的破膠液進行表界面張力的測定數據，幾種類型的壓裂液破膠液均具有較低的表面張力和界面張力，可以不再添加降低表界面張力的助排劑。

5、QLC-HG壓裂液增稠劑在不同的使用濃度和溫度的情況下，基液粘度均穩定在50 mPa.s左右，與常規胍膠加入0.1%殺菌劑基液相比，常規胍膠在72小時后微小下浮，但QLC-HG壓裂液仍然比較穩定。通過以上實驗表明：QLC-HG壓裂液在不添加殺菌劑的情況下，防腐效果良好。

四、現場實施情況

經過室內評價及實驗確定壓裂液配比如下：

基液：0.2%GX-C-1增稠劑

交聯劑：0.3-0.5%GX-J-1交聯劑+0.05過硫酸銨（按總液量）

交聯比：100：0.3-0.5

QLC-HG壓裂液在七里村采油廠共計施工12井次，（新井6口、舊井6口）壓裂液現場交聯速度快，交聯時間在12-15秒左右、平均砂比31%；破膠效果良好，4小時后破膠液粘度均在3.5-4.5之間；返排效果良好，平均返排率87%；對QLC-HG壓裂液試驗井與同井組措施井進行壓后產量對比，QLC-HG壓裂液試驗井平均日產0.64T，對比井平均日產0.51T。

五、創新點

1. 壓裂液增稠劑方面

本研究通過轉變瓜爾膠的化學改性方式，在傳統的降低瓜爾膠水不溶物的基礎上，對瓜爾膠中產生不溶物和破膠殘渣的主要物質----蛋白質和纖維素實現化學水解與接枝，使其轉化為更易化學和生物降解、含有親水性烷基糖苷的新物質。因此，經本研究實現化學改性后的物質為QLC-HG活性壓裂液的混合性增稠劑。

經過改性后的增稠劑所形成的壓裂液在破膠后產生較少的殘渣和高分子殘留，與交聯劑所形成的交聯網絡結構更易氧化降解，因此它對儲層和裂縫導流能力的傷害較低。同時，通過改性后的產品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的親水性可降解生物表面活性劑，具有破乳、低表界面張力的特性，因而所形成的壓裂液不需添加破乳劑和助排劑，可以節省化學添加劑的用量。

2.新型交聯劑方面

降低壓裂液的水不溶物含量和破膠液殘渣，是減少壓裂液對支撐裂縫傷害的一個重要手段。通過研制開發了GXS-J-1交聯劑為主，針對延長油田壓裂改造的QLC-HG壓裂體系。可以使壓裂液中羥丙基瓜爾膠的濃度由0.3～0.45%下降至0.15～0.25%，該壓裂液體系能提供更經濟的液體效率、降低液體對儲層的傷害、減少液體所耗成本。

參考文獻：

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