水基壓裂液添加劑的研究與應用.pdf

1、隨著石油工業(yè)發(fā)展，對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。開發(fā)一種耐高溫、抗剪切、低殘渣、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期保存等缺點，在工程應用中已經(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，需要對瓜爾膠進行化學改性，使其可廣泛應用。本文針對瓜爾

2、膠的以上缺點，對其進行了化學改性研究：以無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條件下發(fā)生親核取代反應，合成了羥丙基瓜爾膠。通過對瓜爾膠的改性，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及耐溫、抗鹽、抗剪切性高，以及殘渣量低，對儲層的傷害比較小的優(yōu)點。改性后的羥丙基瓜爾膠的性能達到甚至優(yōu)于國內(nèi)羥丙基瓜爾膠的性能，其水不溶物為2.60％，比國內(nèi)的

3、3.97％要低，表觀粘度為87mPa·s，與國內(nèi)的羥丙基瓜爾膠的表觀粘度為90mPa·s基本相當，最高耐溫能力達到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用。本文從馬來松香及馬來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松香衍生物的合成路線，以綠色環(huán)保的松香為原料與順丁烯二酸酐

4、反應得到馬來松香，以馬來松香與辛基酚聚氧乙烯醚由酯化反應得到馬來松香辛基酚聚氧乙烯醚雙酯羧酸，最后由馬來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，生成馬來松香辛基酚聚氧乙烯醚雙酯酸鈉鹽表面活性劑。結(jié)合水基壓裂液對表面活性劑作為助劑的性能要求，對合成的表面活性劑進行了表面張力、乳化能力、CMC、HLB、耐酸、耐堿的性能測試，在21.2℃時表面張力比較低為28.79mN/m，起泡比在23℃時為40/19，乳化時間可達到42min。

5、由于馬來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、無毒、成本低廉等優(yōu)點，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，對新型水基壓裂液進行了配伍性、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《水基壓裂液性能評價方法》，對交聯(lián)的羥丙基瓜爾膠壓裂液體系進行性能評價：測得破膠殘渣為326mg/L，破膠液的表面張力為26.06mN/m，濾液的表面張力為27.76mN/m，最高耐溫能力達到95℃，壓裂液性能穩(wěn)定。通過測試表明：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、殘渣含量低、以及對儲層支撐裂縫的傷害小的特點，特別