高抗溫型交聯(lián)劑與改性胍膠的制備研究.pdf

1、胍膠是目前油井壓裂開采中運(yùn)用最為廣泛的稠化劑，因價(jià)廉易得、殘?jiān)啃?、環(huán)保易降解等優(yōu)點(diǎn)而不斷被開發(fā)研究。隨著深井、超深井的開發(fā)，壓裂溫度不斷增高，研發(fā)出具有高耐溫性能的胍膠壓裂液越來(lái)越迫切。改性胍膠和交聯(lián)劑是影響胍膠壓裂液耐溫性能的主要因素，兩者協(xié)同作用，可以得到一種具有耐溫抗剪切性能較好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凍膠壓裂液，但目前還沒有開發(fā)出真正意義上的超高耐溫性能的改性胍膠交聯(lián)壓裂液。因此，制備出性能良好的改性胍膠及其交聯(lián)劑，研究其壓裂液交聯(lián)機(jī)理及適

2、用性對(duì)抗高溫壓裂液體系的發(fā)展具有重要意義。本文通過絡(luò)合反應(yīng)制得高耐溫性能的有機(jī)硼交聯(lián)劑（BOC）、有機(jī)鋯交聯(lián)劑（ZOC-01）以及有機(jī)硼鋯交聯(lián)劑（BZC）；通過官能團(tuán)衍生法對(duì)胍膠進(jìn)行改性研究，從而制得耐溫性能較好的羧甲基羥丙基胍膠（CMHPG-09）；BZC與CMHPG-09協(xié)同作用，加入穩(wěn)定劑、破膠劑、助排劑等添加劑，得到一套高抗溫型胍膠壓裂液體系。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①BOC交聯(lián)羥丙基胍膠（HPG）壓裂液在160℃、17

3、0s-1下剪切30min，最終黏度為80mPa s左右；ZOC-01交聯(lián)HPG壓裂液最終黏度為200mPa s左右；BZC交聯(lián)HPG壓裂液在180℃、170s-1下剪切40min，最終黏度為170mPa s左右。通過對(duì)BZC性能測(cè)試分析，得出該交聯(lián)劑具有延遲交聯(lián)特性；與破膠劑過硫酸銨配伍性良好；與CMHPG-09交聯(lián)表現(xiàn)出優(yōu)異的耐溫性能，可達(dá)180℃。②CMHPG-09最佳合成工藝為：丙酮作為分散劑，堿化劑用量為4.2％、堿化時(shí)間為15

4、min、通入氮?dú)鈺r(shí)間20min、環(huán)氧丙烷用量6%、氯乙酸用量為8%、反應(yīng)時(shí)間160min。CMHPG-09交聯(lián)BZC壓裂液在160℃、170s-1下剪切30min，最終黏度為240mPa s左右；通過對(duì)CMHPG-09熱重分析，在300℃失重率降低，熱分解速度減緩，具有良好的熱穩(wěn)定性；使用濃度為0.2%以上時(shí)，水溶液黏度滿足壓裂需求；不溶物含量低，當(dāng)濃度為0.8%時(shí)，不溶物含量為5%。③通過對(duì)壓裂液體系耐溫抗剪切性能的考察研究，得到一套

5、完善的高抗溫型胍膠壓裂液。配方：0.6CMHPG-09+0.6%BZC（BOC:ZOC-01=0.2）+1%溫度穩(wěn)定劑硫代硫酸鈉+0.5%助排劑CF-5A+0.05%殺菌劑甲醛，pH=11。對(duì)高抗溫型胍膠壓裂液體系的綜合性能評(píng)價(jià)表明：該壓裂液體系在180℃、170s-1下剪切2h，壓裂最終黏度為100mPa s左右；濾餅控制濾失系數(shù)Cw為3.76×10-4 m/ min，符合濾失性能標(biāo)準(zhǔn)，且濾失量小；當(dāng)過破膠劑用量大于等于0.02%時(shí)，

6、破膠時(shí)間小于6h，破膠液黏度小于等于3.482mPa s，殘?jiān)∮诘扔?80mg/L，破膠液上層清液表面張力小于等于28.52mN/m；該體系破膠液對(duì)低滲透巖心基質(zhì)滲透率的平均損害程度為20.7%，傷害性較小，破膠液與地層水配伍性良好。④通過微觀結(jié)構(gòu)、溫度、耐溫抗剪切性能以及pH與高抗溫型胍膠壓裂液交聯(lián)機(jī)理的分析得到：微觀結(jié)構(gòu)下，高抗溫型胍膠壓裂液體系呈膜狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，鏈接點(diǎn)緊密，剪碎的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有修復(fù)能力；該體系對(duì)溫度比較敏感，發(fā)生交聯(lián)