GULCH压裂液的现场应用

高小红　庞静

摘要：为了降低瓜尔胶类水基聚合物压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害，本研究内容通过转变瓜尔胶的化学改性方式，在传统的降低瓜尔胶水不溶物的基础上，对瓜尔胶中产生不溶物和破胶残渣的主要物质----蛋白质和纤维素实现化学水解与接枝，使其转化为更易化学和生物降解、含有亲水性烷基糖苷的新物质。

关键词：水不溶物；导流能力；降解；亲水性

一、前言

水基聚合物压裂液是目前应用最为广泛的压裂液，聚合物增稠剂主要包括瓜尔胶及其化学改性产品（如羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶），然而，这类压裂液的破胶残渣及残余高分子能不同程度地堵塞支撑剂所形成的导流通道，降低油井改造的效果。

本研究内容通过转变瓜尔胶的化学改性方式，在传统的降低瓜尔胶水不溶物的基础上，对瓜尔胶中产生不溶物和破胶残渣的主要物质----蛋白质和纤维素实现化学水解与接枝，使其转化为更易化学和生物降解、含有亲水性烷基糖苷的新物质。经过改性后的增稠剂所形成的压裂液在破胶后产生较少的残渣和高分子残留，与交联剂所形成的交联网络结构更易氧化降解，因此它对储层和裂缝导流能力的伤害较低。同时，通过改性后的产品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的亲水性可降解生物表面活性剂，具有破乳、低表界面张力的特性，因而所形成的压裂液不需添加破乳剂和助排剂，可以节省化学剂的用量。

二、技术机理及参数

QLC-HG压裂液增稠剂正是利用了烷基糖苷的合成原理，针对瓜尔胶中的纤维素进行改性，在传统的降低瓜尔胶水不溶物的基础上，重点对瓜尔胶中的纤维素进行改性：首先对纤维素进行水解、使其转化为分子量相对较小的聚糖，但这类聚糖因不能与交联剂实现网络交联结构，对压裂液的性能不会有所贡献，为此，需进一步对这种聚糖进行化学改性。通过与含有亲水性羟基的长链脂肪醇进行接枝，使其转化为更易化学和生物降解、亲水性强的烷基糖苷表面活性剂，这类活性剂具有较低的分子量、较低的表、界面张力及良好的破乳性能。

三、室内评价及实验内容

1、增稠剂的水溶性

（1）溶解性

实验结果表明，QLC-HG压裂液增稠剂具有较低的水不溶物。

（2）溶胀速度

25℃下，QLC-HG压裂液增稠剂（烷基糖苷）的溶胀速度远高于羟丙基瓜尔胶和瓜尔胶，搅拌结束后即达到最终粘度的95%、3分钟后达到最高粘度。

2、压裂液流变

压裂液—基液为“0.3%GX-C-1增稠剂（烷基糖苷）+0.5%GX-J-1-3粘土稳定剂”的交联液在50℃下的流变试验。

3、破胶试验

经过试验，50℃的压裂液的破胶剂加量以0.03%为宜、60℃的压裂液以0.03%为宜、80℃的压裂液以0.02%为宜。

4、破胶液表界面张力

將不同类型压裂液彻底破胶后的破胶液进行表界面张力的测定数据，几种类型的压裂液破胶液均具有较低的表面张力和界面张力，可以不再添加降低表界面张力的助排剂。

5、QLC-HG压裂液增稠剂在不同的使用浓度和温度的情况下，基液粘度均稳定在50 mPa.s左右，与常规胍胶加入0.1%杀菌剂基液相比，常规胍胶在72小时后微小下浮，但QLC-HG压裂液仍然比较稳定。通过以上实验表明：QLC-HG压裂液在不添加杀菌剂的情况下，防腐效果良好。

四、现场实施情况

经过室内评价及实验确定压裂液配比如下：

基液：0.2%GX-C-1增稠剂

交联剂：0.3-0.5%GX-J-1交联剂+0.05过硫酸铵（按总液量）

交联比：100：0.3-0.5

QLC-HG压裂液在七里村采油厂共计施工12井次，（新井6口、旧井6口）压裂液现场交联速度快，交联时间在12-15秒左右、平均砂比31%；破胶效果良好，4小时后破胶液粘度均在3.5-4.5之间；返排效果良好，平均返排率87%；对QLC-HG压裂液试验井与同井组措施井进行压后产量对比，QLC-HG压裂液试验井平均日产0.64T，对比井平均日产0.51T。

五、创新点

1. 压裂液增稠剂方面

本研究通过转变瓜尔胶的化学改性方式，在传统的降低瓜尔胶水不溶物的基础上，对瓜尔胶中产生不溶物和破胶残渣的主要物质----蛋白质和纤维素实现化学水解与接枝，使其转化为更易化学和生物降解、含有亲水性烷基糖苷的新物质。因此，经本研究实现化学改性后的物质为QLC-HG活性压裂液的混合性增稠剂。

经过改性后的增稠剂所形成的压裂液在破胶后产生较少的残渣和高分子残留，与交联剂所形成的交联网络结构更易氧化降解，因此它对储层和裂缝导流能力的伤害较低。同时，通过改性后的产品含有烷基糖苷的成份，而烷基糖苷是重要的亲水性可降解生物表面活性剂，具有破乳、低表界面张力的特性，因而所形成的压裂液不需添加破乳剂和助排剂，可以节省化学添加剂的用量。

2.新型交联剂方面

降低压裂液的水不溶物含量和破胶液残渣，是减少压裂液对支撑裂缝伤害的一个重要手段。通过研制开发了GXS-J-1交联剂为主，针对延长油田压裂改造的QLC-HG压裂体系。可以使压裂液中羟丙基瓜尔胶的浓度由0.3～0.45%下降至0.15～0.25%，该压裂液体系能提供更经济的液体效率、降低液体对储层的伤害、减少液体所耗成本。

参考文献：

[1]龙政军.压裂液性能对压裂效果的影响分析〔J〕.钻采工艺，1999，1：49～52.

[2]龙政均.压裂液粘度最佳时效性及控制途径〔J〕.钻采工艺，1996，6：67～71.

[3]崔明月.水基压裂液添加剂的应用与评价〔J〕.油田化学，1997：14：377～383.