水基壓裂液添加劑的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著石油工業(yè)發(fā)展，對(duì)壓裂液提出了更高的性能要求，水基壓裂液添加劑的研究顯得尤為重要。開(kāi)發(fā)一種耐高溫、抗剪切、低殘?jiān)?、返排性能好、低濾失量以及適用于低滲高溫的地層壓裂液添加劑成為當(dāng)前研究方向。
　　 瓜爾膠作為增稠劑，由于其水不溶物含量高，粘度不易控制，并且易被生物分解而不能長(zhǎng)期保存等缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰。為了降低瓜爾膠的水不溶物含量，加快水合速度，改善耐鹽耐剪切性能，需要對(duì)瓜爾膠進(jìn)行化學(xué)改性，使其可廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)瓜爾

2、膠的以上缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了化學(xué)改性研究：以無(wú)水乙醇純化后的瓜爾膠為原料，在環(huán)氧丙烷為醚化劑，異丙醇為分散劑，氫氧化鈉為催化劑的反應(yīng)條件下發(fā)生親核取代反應(yīng)，合成了羥丙基瓜爾膠。通過(guò)對(duì)瓜爾膠的改性，增加了分子的分支程度，水溶速度加快，水不溶物減少，而且改性后的羥丙基瓜爾膠具有增粘能力強(qiáng)及耐溫、抗鹽、抗剪切性高，以及殘?jiān)康停瑢?duì)儲(chǔ)層的傷害比較小的優(yōu)點(diǎn)。改性后的羥丙基瓜爾膠的性能達(dá)到甚至優(yōu)于國(guó)內(nèi)羥丙基瓜爾膠的性能，其水不溶物為2.60％，比國(guó)內(nèi)的

3、3.97％要低，表觀粘度為87mPa·s，與國(guó)內(nèi)的羥丙基瓜爾膠的表觀粘度為90mPa·s基本相當(dāng)，最高耐溫能力達(dá)到93℃，抗剪切性能好，可作為一種優(yōu)良的水基壓裂液增稠劑。
　　 由于表面活性劑作為水基壓裂液助劑具有殺菌、破乳、助排、穩(wěn)定粘土、消泡、起泡等作用，在水基壓裂液添加劑中有著廣泛的應(yīng)用。本文從馬來(lái)松香及馬來(lái)松香辛基酚聚氧乙烯醚羧酸鈉鹽的合成出發(fā)，探尋一條適宜的馬來(lái)松香衍生物的合成路線(xiàn)，以綠色環(huán)保的松香為原料與順丁烯二酸酐

4、反應(yīng)得到馬來(lái)松香，以馬來(lái)松香與辛基酚聚氧乙烯醚由酯化反應(yīng)得到馬來(lái)松香辛基酚聚氧乙烯醚雙酯羧酸，最后由馬來(lái)松香辛酚基聚氧乙烯醚雙酯羧酸與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，生成馬來(lái)松香辛基酚聚氧乙烯醚雙酯酸鈉鹽表面活性劑。結(jié)合水基壓裂液對(duì)表面活性劑作為助劑的性能要求，對(duì)合成的表面活性劑進(jìn)行了表面張力、乳化能力、CMC、HLB、耐酸、耐堿的性能測(cè)試，在21.2℃時(shí)表面張力比較低為28.79mN/m，起泡比在23℃時(shí)為40/19，乳化時(shí)間可達(dá)到42min。

5、由于馬來(lái)酸酐雙酯鈉鹽表面活性劑具有低表面張力、泡沫適中、穩(wěn)定性能良好、無(wú)毒、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可作為提高水基壓裂液性能的助劑，在水基壓裂液中可起到乳化、助排、穩(wěn)定粘土、起泡的作用。
　　 本文最后采用羥丙基瓜爾膠作為水基壓裂液的增稠劑，以馬來(lái)松香辛基酚聚氧乙烯醚羧酸鈉鹽表面活性劑作為助排劑，再添加一定比例的殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑配制成新型水基壓裂液。按照水基壓裂液的性能要求，對(duì)新型水基壓裂液進(jìn)行了配伍性、耐溫性性能、流變性能性

6、、破膠性能、靜態(tài)濾失、破膠表面張力的性能測(cè)試。將壓裂液基液和交聯(lián)劑按照100:0.7交聯(lián)后，按照《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》，對(duì)交聯(lián)的羥丙基瓜爾膠壓裂液體系進(jìn)行性能評(píng)價(jià)：測(cè)得破膠殘?jiān)鼮?26mg/L，破膠液的表面張力為26.06mN/m，濾液的表面張力為27.76mN/m，最高耐溫能力達(dá)到95℃，壓裂液性能穩(wěn)定。通過(guò)測(cè)試表明：新型的水基壓裂液體系具有抗剪切、破膠徹底、返排迅速、溶解速度快、殘?jiān)康?、以及?duì)儲(chǔ)層支撐裂縫的傷害小的特點(diǎn)，特別