羧甲基胍胶压裂液体系的推广应用

2020-01-15代延伟大庆钻探工程公司井下作业工程公司工艺研究所吉林松原138000

化工管理 2020年5期

代延伟（大庆钻探工程公司井下作业工程公司工艺研究所，吉林松原138000）

1 羧甲基胍胶压裂液体系的性能

1.1 稠化剂增粘快

通过特殊表面处理技术处理后的羧甲基胍胶压裂液在溶解性和流动性方面有较大提升，加入水中的前30s到60s表现为较小的粘度，基本不增粘，可促进胶粉在水中均匀分散，达到迅速增粘的目的，10 分钟之后可达到80%的最大粘度，这样的快速配液能很好适应于现场施工需求。不易形成“鱼眼”，15min可达到最大粘度。且形成的基液均匀，透明性良好。

1.2 耐温耐剪切性

0.25%浓度羧甲基胍胶，60℃，剪切速率[4]170S-1，剪切时间1 小时粘度125.7mPa.s.0.3%浓度羧甲基胍胶，100℃，剪切速率170S-1，剪切时间1 小时粘度143.3mPa.s。0.4%浓度羧甲基胍胶，120℃，剪切速率170S-1，剪切时间1 小时粘度205.8mPa.s。0.45%浓度羧甲基胍胶，150℃，剪切速率170S-1，剪切时间1小时粘度243.5mPa.s。0.5%浓度羧甲基胍胶，180℃，剪切速率170S-1，剪切时间1 小时粘度114.1mPa.s。羧甲基胍胶压裂液温度适用范围广（60-180℃），通过调节稠化剂使用浓度可以满足不同井温的需求。耐温耐剪切性能优良，高温体系（150-180℃）性能尤其稳定，大大优于普通羟丙基胍胶。

1.3 残渣低

羧甲基胍胶的刚性比大致分子量的羟丙基胍胶强。分子链的刚性链因为羧甲基作用而更加舒展，链缠结的情况有效减少，使分子链的亲水性有所提升。破胶过程中，降解分子会在羧甲基的离子效应下更容易发生溶解，使残渣量大幅降低。

过硫酸铵是羧甲基胍胶和对羟丙基胍胶各自交联体下的破胶剂，破胶时间4小时，温度为90°C，分析破胶后的残渣可发现，在残渣含量方面，羧甲基胍胶明显更少。

1.4 稠化剂使用浓度低

从离子化植物胶分子链特征来看，分子链上随机排列的离子基团之间会有静电斥力，在水中就使得分子链的缠绕大大降低，提升了分子链的刚性。对于聚合物分子链，从卷曲球状分子转变成刚性长链，降低了分子间能产生相互作用的临界接触浓度，聚合物较少的情况下也能形成有效的交联。有效降低了稠化剂的使用浓度，约为之前的75%。

1.5 摩阻低

减少了羧甲基压裂液稠化剂的使用量，极大地降低了基液粘度，是压裂施工摩阻降低，交联时间可控延迟。压裂施工过程中，对于摩阻的计算是通过井下温度压力机对井下的温度和压力进行实时测量，再通过对比地面压力来获得数值，从实验结果可以看到，相对于羟丙基压裂液，羧甲基压裂液的摩阻有着很大幅度减少。此外，羧甲基压裂液的半交联型冻胶较为独特，在高温井施工过程中，这一指标十分重要，越底摩阻的压裂液，越大摩阻的大粘度冻胶更适应与高温井，但从携砂角度来看，需要冻胶有良好的弹性，压裂液有良好的黏度，这就会形成矛盾。这种情况下，半交联型冻胶的应用就能同时兼顾两个方面，有效解决该问题，保证良好弹性和黏度的同时，摩阻较低，也具有良好的携砂能力。

1.6 携砂性能好

按照40:100 的体积比将支撑剂和羧甲基胍胶压裂液进行混合，向混合液中加入交联剂，搅拌至均匀形成冻胶。从计算结果可以看到，在羧甲基胍胶压裂液中，支撑剂的平均沉降速度为0.036mm/s。在同样的条件下，弱势普通羟丙基胍胶溶液，这一数值只有0.101mm/s。对比数据可以发现，羧甲基胍胶压裂液比普通羟丙基胍胶有着更好的悬砂能力。

1.7 粘弹性好

羧甲基胍胶压裂液体系形成的冻胶是一种半交联型冻胶，因此，其弹性和黏度方面表现良好。1min反应时间后出现明显交联，反应时间到2.5min时，得到半交联型冻胶，50ml冻胶挑挂长度超了15cm。

羟丙基胍胶交联液的G′降幅会随着温度的生儿而逐渐加大，这表示出现了严重的弹性结构破坏，对支撑剂的输送能力造成较大影响；但羧甲基胍胶交联液有着较低的浓度，较强的交联结构，弹性结构受到温度升高破坏的程度较低，G′较高，对支撑剂的输送有良好的促进作用。常规羟丙基胍胶交联液的温度达到100°C到130°C范围时，其G″下降明显，但在甲基胍胶交联液中就不会有太大变化，这也说明羧甲基胍胶压裂液粘弹性优于羟丙基胍胶。

2 推广应用情况

羧甲基胍胶压裂液体系累计施工216 口/497 层,注入压裂液149045m3,支撑剂11452m3,施工过程平稳,开发效果良好,取得了很好的经济效益和社会效益。在城深平2井的应用过程中，施工采取七段压裂，羧甲基胍胶体系与江水配液，加入416m3支撑剂；总液量3060.7m3。整个施工过程正常，各段呈现平稳压力。