羧甲基胍膠壓裂液體系的推廣應(yīng)用

代延偉（大慶鉆探工程公司井下作業(yè)工程公司工藝研究所，吉林 松原138000）

1 羧甲基胍膠壓裂液體系的性能

1.1 稠化劑增粘快

通過特殊表面處理技術(shù)處理后的羧甲基胍膠壓裂液在溶解性和流動(dòng)性方面有較大提升，加入水中的前30s到60s表現(xiàn)為較小的粘度，基本不增粘，可促進(jìn)膠粉在水中均勻分散，達(dá)到迅速增粘的目的，10 分鐘之后可達(dá)到80%的最大粘度，這樣的快速配液能很好適應(yīng)于現(xiàn)場施工需求。不易形成“魚眼”，15min可達(dá)到最大粘度。且形成的基液均勻，透明性良好。

1.2 耐溫耐剪切性

0.25%濃度羧甲基胍膠，60℃，剪切速率[4]170S-1，剪切時(shí)間1 小時(shí)粘度125.7mPa.s.0.3%濃度羧甲基胍膠，100℃，剪切速率170S-1，剪切時(shí)間1 小時(shí)粘度143.3mPa.s。0.4%濃度羧甲基胍膠，120℃，剪切速率170S-1，剪切時(shí)間1 小時(shí)粘度205.8mPa.s。0.45%濃度羧甲基胍膠，150℃，剪切速率170S-1，剪切時(shí)間1小時(shí)粘度243.5mPa.s。0.5%濃度羧甲基胍膠，180℃，剪切速率170S-1，剪切時(shí)間1 小時(shí)粘度114.1mPa.s。羧甲基胍膠壓裂液溫度適用范圍廣（60-180℃），通過調(diào)節(jié)稠化劑使用濃度可以滿足不同井溫的需求。耐溫耐剪切性能優(yōu)良，高溫體系（150-180℃）性能尤其穩(wěn)定，大大優(yōu)于普通羥丙基胍膠。

1.3 殘?jiān)?/h3>

羧甲基胍膠的剛性比大致分子量的羥丙基胍膠強(qiáng)。分子鏈的剛性鏈因?yàn)轸燃谆饔枚邮嬲梗溊p結(jié)的情況有效減少，使分子鏈的親水性有所提升。破膠過程中，降解分子會(huì)在羧甲基的離子效應(yīng)下更容易發(fā)生溶解，使殘?jiān)看蠓档汀?/p>

過硫酸銨是羧甲基胍膠和對(duì)羥丙基胍膠各自交聯(lián)體下的破膠劑，破膠時(shí)間4小時(shí)，溫度為90°C，分析破膠后的殘?jiān)砂l(fā)現(xiàn)，在殘?jiān)糠矫妫燃谆夷z明顯更少。

1.4 稠化劑使用濃度低

從離子化植物膠分子鏈特征來看，分子鏈上隨機(jī)排列的離子基團(tuán)之間會(huì)有靜電斥力，在水中就使得分子鏈的纏繞大大降低，提升了分子鏈的剛性。對(duì)于聚合物分子鏈，從卷曲球狀分子轉(zhuǎn)變成剛性長鏈，降低了分子間能產(chǎn)生相互作用的臨界接觸濃度，聚合物較少的情況下也能形成有效的交聯(lián)。有效降低了稠化劑的使用濃度，約為之前的75%。

1.5 摩阻低

減少了羧甲基壓裂液稠化劑的使用量，極大地降低了基液粘度，是壓裂施工摩阻降低，交聯(lián)時(shí)間可控延遲。壓裂施工過程中，對(duì)于摩阻的計(jì)算是通過井下溫度壓力機(jī)對(duì)井下的溫度和壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，再通過對(duì)比地面壓力來獲得數(shù)值，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，相對(duì)于羥丙基壓裂液，羧甲基壓裂液的摩阻有著很大幅度減少。此外，羧甲基壓裂液的半交聯(lián)型凍膠較為獨(dú)特，在高溫井施工過程中，這一指標(biāo)十分重要，越底摩阻的壓裂液，越大摩阻的大粘度凍膠更適應(yīng)與高溫井，但從攜砂角度來看，需要凍膠有良好的彈性，壓裂液有良好的黏度，這就會(huì)形成矛盾。這種情況下，半交聯(lián)型凍膠的應(yīng)用就能同時(shí)兼顧兩個(gè)方面，有效解決該問題，保證良好彈性和黏度的同時(shí)，摩阻較低，也具有良好的攜砂能力。

1.6 攜砂性能好

按照40:100 的體積比將支撐劑和羧甲基胍膠壓裂液進(jìn)行混合，向混合液中加入交聯(lián)劑，攪拌至均勻形成凍膠。從計(jì)算結(jié)果可以看到，在羧甲基胍膠壓裂液中，支撐劑的平均沉降速度為0.036mm/s。在同樣的條件下，弱勢(shì)普通羥丙基胍膠溶液，這一數(shù)值只有0.101mm/s。對(duì)比數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，羧甲基胍膠壓裂液比普通羥丙基胍膠有著更好的懸砂能力。

1.7 粘彈性好

羧甲基胍膠壓裂液體系形成的凍膠是一種半交聯(lián)型凍膠，因此，其彈性和黏度方面表現(xiàn)良好。1min反應(yīng)時(shí)間后出現(xiàn)明顯交聯(lián)，反應(yīng)時(shí)間到2.5min時(shí)，得到半交聯(lián)型凍膠，50ml凍膠挑掛長度超了15cm。

羥丙基胍膠交聯(lián)液的G′降幅會(huì)隨著溫度的生兒而逐漸加大，這表示出現(xiàn)了嚴(yán)重的彈性結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)支撐劑的輸送能力造成較大影響；但羧甲基胍膠交聯(lián)液有著較低的濃度，較強(qiáng)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，彈性結(jié)構(gòu)受到溫度升高破壞的程度較低，G′較高，對(duì)支撐劑的輸送有良好的促進(jìn)作用。常規(guī)羥丙基胍膠交聯(lián)液的溫度達(dá)到100°C到130°C范圍時(shí)，其G″下降明顯，但在甲基胍膠交聯(lián)液中就不會(huì)有太大變化，這也說明羧甲基胍膠壓裂液粘彈性優(yōu)于羥丙基胍膠。

2 推廣應(yīng)用情況

羧甲基胍膠壓裂液體系累計(jì)施工216 口/497 層,注入壓裂液149045m3,支撐劑11452m3,施工過程平穩(wěn),開發(fā)效果良好,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在城深平2井的應(yīng)用過程中，施工采取七段壓裂，羧甲基胍膠體系與江水配液，加入416m3支撐劑；總液量3060.7m3。整個(gè)施工過程正常，各段呈現(xiàn)平穩(wěn)壓力。

3 結(jié)語

1)羧甲基胍膠壓裂液具有高黏彈性、高懸砂性及稠化劑使用濃度低、低傷害、低摩阻的特性。

2）羧甲基胍膠壓裂液在吉林油田的成功推廣應(yīng)用,充分證明了羧甲基胍膠壓裂液具有很好的耐溫耐剪切性能,且現(xiàn)場可操作性強(qiáng),是一種值得推廣的壓裂液體系。