酸性压裂液用有机锆交联剂的合成与性能评价*

张楷雨，侯吉瑞，李卓静

（1.中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京 102249；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）

0 前言

水力压裂技术在油田的应用始于上个世纪40年代，经过近70 余年的发展，逐步成为国内外提高油气井产能和油藏采收率的重要增产措施之一［1—2］。随着科学技术的进步，新型压裂液体系不断涌现，如合成聚合物基压裂液、滑溜水压裂液、VES压裂液、增能压裂液等［3—6］。但是，由于新型压裂液体系存在成本较高、悬砂性能较差、较高的滤失系数以及较差的热稳定性等问题，胍胶及其衍生物基交联凝胶体系仍然是油田压裂领域中最常用的压裂液［7—8］。胍胶是一种天然半乳甘露聚糖，其分子上的羟基可被羧甲基和/或羟丙基取代，产生一系列胍胶衍生物，如羟丙基胍胶（HPG）、羧甲基胍胶（CMG）、羧甲基羟丙基胍胶（CMHPG）等［9—11］。常用作胍胶及其衍生物基压裂液体系的交联剂主要有硼、铝（Ⅲ）交联剂，以及过渡金属交联剂如锆（Ⅳ）、钛（Ⅳ）交联剂或它们的复合交联剂［12］。交联剂的选择取决于胍胶类型、地层温度以及体系的pH值范围。其中，pH值又是影响胍胶及其衍生物基压裂液体系性能（成胶时间、黏弹性能等）的关键因素之一。目前，在油田现场中最常用的胍胶压裂液如硼-羟丙基胍胶压裂液体系等的pH值适用范围为近中性或碱性［13—15］。

我国低渗透、特低渗透油藏，如长庆油田、冀东油田、大庆外围油田等，长期以CO2作为驱替介质，CO2与储层岩石、地层水在高温高压下会发生一系列的水岩反应而使储层呈酸性，pH 值可低至3.5～4.1，导致常用的碱性压裂液体系无法作业［16—19］。……