一种缓交联耐温无机硼瓜尔胶压裂液

发布日期:2015-07-19 14:38:38

一种缓交联耐温无机硼瓜尔胶压裂液

硼系交联羟丙基瓜尔胶压裂液(BXHPG)由于对裂缝导流伤害比较小,一般为10% -20% 1],现 己成为水基压裂液的主流,其最大弱点在于耐温性差《70°C)、交联迅速且冻胶泵送时摩阻 较大,因此在应用方面受到了一定限制。有机硼虽 然克服了硼砂的弱点,但是其价格明显高于硼砂,而 且易受环境和时间因素影响性能不太稳定。本文 模拟国内BO有机硼的配方,在含硼砂的溶液体系 中引入小分子多羟基化合物SYA以提高无机硼 压裂液的缓交联耐温性能、降低配制压裂液的成本 为目的,对其可行性展开了研究

有机硼络合物交联压裂液之所以比硼砂交联压 裂液具有较好耐温抗剪切性,在于有机硼每个交联 点上含有多个硼离子和聚糖形成的络合键,而无机 硼酸盐每个交联点上只有一个硼离子,因此有机硼 的交联强度比硼砂大,压裂液的耐温性较强。
从结构化学的角度看,SYA是多羟基小分子 化合物,水解后呈碱性,可与硼酸根阴离子发生反 应。由于该化合物的位阻比瓜尔胶分子小,硼酸根 离子优先与SCA 舜间发生反应。从生成物化学稳 定性看,瓜尔胶分子与硼酸根离子的反应产物更稳 定,因此瓜尔胶分子的邻位顺式羟基会逐渐取代多 元醇的羟基,与硼酸根离子生成更加稳定的双二醇络合物。因而加入SYA的无机硼压裂液耐温性能显著提高。
对于较深井,经常用无机碱延缓交联时间,防止 因过早完全交联造成的较高摩擦压力和剪切降解, 保证了液体在高温下具有较好的稳定性。固定瓜尔 胶0. 4%,硼砂0. 03%,过硫酸铵0. 008%不变,考察 无机碱对硼砂交联压裂液耐温性能的影响,随无机碱用量増加,交联时间延长,即无机硼 压裂液的交联时间可以通过调节片碱用量的方法来 调整;无机碱对压裂液耐温性能贡献不大,加碱后压SYA用量对无机硼压裂液耐温性能影响的实验数据,可知SYA对压裂液耐温性能的影响程度比无 机碱大,SYCA能有效提高无机硼压裂液的耐温性能。
压裂液的高温稳定性通常与聚合物的高温稳定 性、m值和存在的氧化破胶剂等因素有关。当聚合物确定后,压裂液的耐温处理通常有两种手段: 第一种是提高m值,使压裂液呈碱性;第二种是加入温度稳定剂。温度稳定剂用以增强水溶性瓜尔胶。
传统的观点是以除氧为目的,比如使用 硫代硫酸钠、硫脲以及甲醇等,但是除氧最有效的药 剂不一定是最好的温度稳定剂。目前对甲醇等的高 温稳定机理还不很清楚,好的温度稳定剂不应以消 耗破胶剂为代价,而且对压裂液最终破胶的影响应 该最小,小分子多羟基化合物SYCA就具有以上两种优点。