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1、超支化分子压裂液苏盈豪 唐富刚（北京希涛技术开发有限公司）摘要： 阐述了适用于低压低渗储层改造的超支化分子压裂液体系的室内研究、评价及现场实施情况 。研究开发的超超支化分子压裂液体系,具有残渣含量少、成本低 、耐温耐盐性能好、破胶彻底等特点,可以满足低压低渗储层改造工艺设计的要求。关键词：超支化分子 压裂液 性能研究 现场应用性能完备、价格低廉、施工简单，天然植物胶的代替品，压裂体系的深入研究与应用总结一、公司简介北京希涛技术开发有限公司自1997年成立以来，一直致力于聚丙烯酰胺及相关衍生产品的开发，是一家集科研、生产、销售和服务于一体的高科技公司。公司产品广泛应用于油田开发及油田增产增注领域
2、、矿产冶金领域、造纸领域、水处理领域、农用保水领域、生理卫生吸水树脂等领域。公司于2008年2月、2009年10月、2010年7月进行了三次扩产，现拥有生产基地三个，生产线6条，2012年南通生产基地完全投产后届时生产能力达90000吨。公司下属的研发中心由多年在海外从事研究工作的化学博士和专业技术人员组成，负责产品的研发改进和应用领域的持续创新，是产品技术和质量领先的保证。二、超支化分子压裂液体系目标目标：提供具有以下功能的压裂体系1.减少压裂液对储层和裂缝的伤害2.携砂和造缝能力强3.施工简单易行4.稠化剂功能多样化5.增产效果明显6.成本低廉作者简介：苏盈豪，男，自2004年至今于北京希
3、涛技术开发有限公司从事压裂酸化工艺技术和化学品研究与市场推广工作。联系电话：13910683779，通讯地址：北京市东城区东方银座写字楼C座9C，邮编：100027。目标分解：压裂液现状：主要使用植物胶，特点是：水不溶物较多（羟丙基胍尔胶8%），残渣多（地层和裂缝伤害较大），交联条件为弱碱性（不适合于碱敏地层）。第1目标：减少压裂液对储层和裂缝的伤害水不溶物基本为零，不含有固相成份，残渣低（比植物胶大大降低），易返排（对地层伤害小），阴离子体系对地层吸附小第2目标 携砂和造缝能力强：枝型分子结构大大提高了携砂和造缝能力（很强的耐剪切性），由于合成聚合物可以按性能设计分子结构，故超支化体系还有很
4、大改进空间。第3目标 施工简单易行 现有压裂工艺和设备不用改动，施工更加快捷。原因是：稠化剂水中分散性能好 （不易形成鱼眼），稠化剂水化时间短（大约30分钟，不需熟化），抗温性能好（适用于不同温度地层），抗盐性能好（配液水适用范围广）第4目标 稠化剂功能多样化合成稠化剂，通过分子结构设计，可以具有以下性能：粘土防膨性能 （引入铵基基团），降低表面张力助排性能（引入氟碳基团），自身有杀菌性能（引入季胺基团），破乳性能改进（引入多醚单体）总之最终目标将体系简化到：稠化剂、交联剂、破胶剂三个产品第5目标 增产效果明显 超支化压裂体系属于阴离子压裂体系，对地层吸附小（特别是破胶完全的情况下），造缝性能
5、好，增产效果明显。随着超支化性能的不断改进，超支化体系优势会越来越大。第6目标 成本低廉超支化稠化剂是工业品，不受天气、季节、各国政策和进口的影响，随着使用量的增加价格会走低，随着超支化稠化剂性能的多样化，粘土稳定剂、助排剂、杀菌剂、破乳剂就不需要额外加，降低了用户采购成本和施工成本我们认为市场需要的是： 性能完备、价格低廉、施工简单的压裂液体系，超支化压裂体系恰恰是目前最佳选择。三、超支化分子压裂体系的室内研究根据大量的压裂施工作业，我们科研人员从中发觉可能存在的一系列问题，我们研究所对超支化分子压裂液体系又进行了深入的研究和改进。主要从以下7个方面着手。 1.交联时间的可控性延长的突破（3
6、0秒6分钟）；2.交联投配比的宽泛性研究（0.2%克服施工投配很难精确的问题）；3.低温快速破胶促进剂的研究（最低温度可以做到15正常破胶）；4.高温携砂性能的研究（最高150）；5.助排、防膨产品配伍性（合成于聚合物中，解决施工药剂复杂化问题，同时为单体的选择提供依据）6.不同地域水敏性的研究（适合于全国绝大油田水质）7.不同温度下的流变性能深入研究（大量流变曲线）室内评价通过的各地水有：水源青海花子沟吉林红岗海水北京自来水甘肃庆阳延长大庆温度8090 140 150 65 35 65四、超支化分子压裂液体系的各组分物化性能1、稠化剂稠化剂化学指标：外观：白色或类白粉末 固含量：90%粒度：
7、0.3mm溶解性：30分钟内易分散溶解稠化剂特点如下：（1）水溶性好，在300-400r/min搅拌器中，20-30min溶解彻底，无“鱼眼”，即可满足使用要求（2）增粘效果好，0.45%的稠化剂溶液的表观粘度大于30mPa.s。（3）交联适应于pH为3-9的基液。（4）过硫酸铵（60度以上）彻底破胶，破胶后液体粘度小于5mPa.s。（5）不需加入杀菌剂。（6）一般来讲，聚合物的抗盐性能是较差的，经过特殊工艺开发的本套体系可以适应3%KCL以下的防膨剂。0.45%稠化剂的基液 无色透明2、交联剂在3-9pH条件下交联交联延缓剂（可将交联时间调整到30-360s之间，可以满足高温深井施工的要求）
8、3、破胶剂一种适用于低温（15-60）的破胶促进剂过硫酸铵（60度以上）彻底破胶超支化分子压裂液体系的基本配方为：中低温：0.3-0.45%稠化剂 +0.4-0.8%交联剂+破胶促进剂+破胶剂高温：0.55-0.7%稠化剂 +0.6-2.0%交联剂+破胶剂1、超支化分子压裂液体系的交联性能：携砂性高温携砂性2、超支化分子压裂液体系的破胶性能 压裂液在施工结束后须彻底破胶，从而有利于最大限度地返排，减少对地层和裂缝的伤害。 我们选择的破胶剂体系不但不会影响冻胶形成的时间和冻胶的弹性，而且可以彻底破胶，从而达到彻底返排的目的。50破胶测试结果过硫酸铵含量，%破胶液粘度,mPa.s2h4h5.5h8
9、h0.02冻胶弹性好冻胶弹性好稀冻胶稀冻胶0.04可挑稀冻胶碎胶碎胶0.08稀冻胶稀冻胶碎胶碎胶,粘度10.50.12稀冻胶碎胶破胶,粘度小于570 破胶测试结果过硫酸铵含量,%破胶液粘度,mPa.s2h5h7.5h10.5h12h0.001可挑,弹性差稀冻胶稀冻胶碎胶碎胶0.002可挑,弹性差稀冻胶稀冻胶碎胶破胶,粘度10.50.005部分可挑稀胶液稀胶液破胶,有一定粘度0.01稀冻胶稀胶液破胶,粘度9.1粘度5.70.015稀冻胶破胶,粘度5由以上实验可知：当增加破胶剂的用量时，破胶速度加快；当温度升高时，破胶剂的用量更少，而且破胶更快。而对于更低的温度破胶需要添加破胶促进。五、超支化分子
10、压裂液的现场应用案例回顾我公司的超支化压裂液体系，已经逐步在大庆油田、吉林油田、辽河油田、青海油田、新疆油田、华北油田、长庆油田、大港油田、中石化西南公司、胜利油田、中石化华北公司等油田试用和推广，增产效果明显。超支化分子压裂液的施工工艺与常规水基压裂液的工艺基本一致。施工车辆布局简图如图所示 施工注意事项：1、超支化分子稠化剂在使用前应与水混配，配制过程中要保证无“鱼眼”，不需要对水加温。2、超支化分子稠化剂干粉在干燥、阴凉环境可存放2年以上。 配套交联剂稳定60天。施工案例1 甘肃省崇信县红河126井长8油层压裂试油施工 施工案例2 苏243井山2试气工程 施工案例3 莲45井山2层施工情
11、况：施工案例4 延长油田股份有限公司青化砭采油厂刺10-2井压裂施工施工案例4施工案例5施工案例6施工案例7 施工案例8 六、结论和下一步科研方向最新完成：1、特高温条件下的压裂（180度以上，而且需要加重的压裂体系），已经通过实验室流变。在等待现场施工2、特高矿化度下的压裂（用海水配制压裂液用于海上压裂），已经通过实验室流变。在等待现场施工3、在线压裂液配制体系，目的是加快稠化剂的溶解速度，最好在30秒内完成溶解。实验室产品已经合成出来，性能达到要求，需要上新的生产线正在进行的课题：1、稠化剂的助排性能改进：合成中引入氟碳单体，破胶后利用氟碳性能降低表面张力，增加返排2、防止油水乳化：合成中引入多醚单体，目的是防止油水乳化，增加产油量和后期的油水分离效果