一种低界面张力压裂液的合成与作用机理研讨.pdf

一种低界面张力压裂液的合成与作用机理研究 摘要 目前，压裂技术是国内外油田中普遍用到的一项增产技术，压裂技术的 核心内容之一就是压裂液，油田压裂液的性能直接决定了油田增产量的多 少。胍胶是目前油田压裂过程中使用较为普遍的压裂液增稠剂之一，胍胶具 有优异的增稠性能和破胶性能，但是胍胶残渣含量较高，反排容易堵塞油层 裂缝等缺陷限制了胍胶的大面积使用。针对目前大量使用的改性胍胶压裂 液，开发高效环保的压裂液是未来的主要研究方向。其中，低界面张力压裂 液是未来压裂液的重要方向之一，低界面张力有利于减少流动摩擦阻力，对 裂缝导流伤害较小，残渣含量较低，性能得到很大提高，污染降低。本课题 在此基础上研究开发了一种低界面张力的胍胶压裂液。 本课题主要通过烯基琥珀酸酐(ASA)与胍胶原粉上的羟基发生酯化反 应，合成一种含有羟基和羧基的大分子改性胍胶压裂液。通过红外、X射线 衍射、热重分析，扫描电子显微镜等手段对改性后的胍胶进行了结构表征， 表征结果表明，胍胶成功与ASA发生了酯化反应。利用单因素优化方法， 考察改性后胍胶的水溶液表面张力，优化出了最佳的反应时间，反应温度， 反应物用量比，反应催化剂用量及反应中水的含量因素。实验最终得出的结 果表明，最合适的反应条件为：胍胶原粉与ASA质量比为7：1，反应温度为 60℃，反应时间为10小时，碳酸氢钠用量为物料总质量的0．4％，水分含量 为物料总质量的10％。测试得到0．4％ASA改性胍胶水溶液的表面张力为 35．29 mN／m， mN／m，ASA改性胍胶形成的冻胶破胶液的表面张力为29．65 形成的冻胶破胶后液体的界面张力为2．27mN／m。利用实验室自制的有机硼 交联剂对改性后的胍胶进行交联使其形成冻胶，考察了冻胶的粘度，携砂性 能，耐温性能，耐剪切性能及摩阻性能等因素，同时，通过过硫酸铵对形成 的冻胶破胶，测量了改性胍胶破胶液的残渣含量，改性胍胶通过实验室自制 有机硼交联剂交联后，冻胶在80℃，1 为1 液具有较好的挑挂性能和携砂性能，耐温性能和耐剪切性能较胍胶原粉有了 较大的提高，摩阻较胍胶原粉大幅下降。此外，通过改性后胍胶压裂液的油 田现场操作对该样品进行了压裂效果测试，测试结果显示，改性胍胶压裂液 可以满足油田压裂施工的要求，具有很好的应用前景。 关键词：胍胶，低界面张力，压裂液，烯基琥珀酸酐 Ⅱ SYNTHESISANDINTERACTION MECHANISMoFALOWINTERFACIAL TENSION FLUID FRACTUlUNG ABSTRACT isa ofincreasethe Fracturingtechnology technique in useddomesticandinternationaloilfield．Theoneofcorecontentof commonly the is istheconclusivefactorfor technology fluid，which fracturing fracturing theincensementofthe inoilfield．Guarisoneofthe output gum thickening used inoilfield’S foritsexcellent agents commonly fracturingtechnology