一种速溶胍胶的评价与应用

闫 鹏， 汪志臣， 袁丹丹， 何明亮

(中国石油新疆油田公司工程技术研究院, 新疆克拉玛依 834000)

一种速溶胍胶的评价与应用

闫 鹏， 汪志臣， 袁丹丹， 何明亮

(中国石油新疆油田公司工程技术研究院, 新疆克拉玛依 834000)

水平井多级压裂是对非常规油气藏资源的一种良好的开发模式。这种开发模式需要的压裂现场工艺是连续混配，要求压裂液体能够在短时间分散溶解好，原液黏度要在短时间达到施工要求。经过实验室评价，对一种速溶胍胶的基本物性、分散性能以及溶胀性能进行了评价，并与现场常规使用的一级胍胶的性质进行对比。实验表明,这种速溶胍胶在分散性和溶胀性上具有良好的性能，能够满足现场施工要求。新疆油田成功应用该速溶胍胶进行施工。

速溶胍胶； 一级胍胶； 分散性； 溶胀性

随着压裂技术的不断发展与进步[1-3]，常规的配液拉运施工已经不能满足水平井大规模多层储层改造的施工要求，现场连续混配的施工模式实现了非常规油气藏工业化开发。这种开发方式具有用液量大加砂量大的特点。为满足这种大规模施工的要求，在压裂液的配置工作上要求实现即配即用。现场连续混配胍胶需要具有分散性好、溶胀性好的性质[4-5]。本文报道一种新型的速溶胍胶，这种速溶胍胶能够满足现场连续混配的施工要求。

1 实验部分

1.1药品及仪器

药品：速溶胍胶、一级胍胶，中国石油物资昆山公司；交联剂YGB、耐温助剂HT，新疆油田工程技术研究院自制；氢氧化钠、氯化钾，市售分析纯；破乳剂PR-1；助排剂KW-1。

仪器：德国 Haake RS150 流变仪，20～200 ℃; GJ-3S型高速搅拌器，青岛海通达专用仪器厂；六速旋转黏度计，青岛海通达专用仪器厂；红外光谱仪，德国布鲁克公司。

1.2胍胶原液的制备

按水基压裂液性能评价方法，在 GJ-3S 搅拌器中加入 1 000 mL 自来水，在 1 500～2 000 r/min 下缓慢加入 4.5 g速溶胍胶(或一级胍胶)，调节转速至 (3 000±200) r/min，搅拌20 min，加入其它助剂后继续搅拌，搅拌均匀后，倒入 1 000 mL锥形瓶中，加盖待用。

1.3压裂液冻胶的制备

按水基压裂液性能评价方法，在 250 mL烧杯中加入 100 mL 原胶液，用NaOH 溶液调节pH为9 ～10，用移液管加入 10 mL配置好的交联剂，用玻璃棒不断搅拌至形成可挑挂冻胶。

2 结果与讨论

2.1胶粉基本物性

对速溶胍胶和一级胍胶进行粒径分析和红外光谱分析，结果如图1、2所示。

图1 速溶胍胶和一级胍胶的粒径分析

Fig.1Particlesizeanalysisofguanidinegumandinstantguargum

图2 一级胍胶和速溶胍胶红外光谱

Fig.2Theinfraredspectraofguanidinegumandinstantguargum

从图1中可以看出,在粒径上速溶胍胶的粒径为d=53.820 m，一级胍胶的粒径为d=55.049 m，速溶胍胶的粒径要小于一级胍胶；图2中两种植物胶的最强峰都为1 050 cm-1处C—O—C振动吸收峰，且在1 150～950 cm-1有多处肩峰，此为多糖纤维素的特征吸收峰，次强峰大多出现在3 400 cm-1处，此为有氢键结合的O—H振动吸收峰，在1 640 cm-1左右为水合物吸收峰，由此可说明两种物质都是多羟基化合物[6]，具有相似的分子结构。

2.2分散性评价

在100 mL水中迅速加入0.45 g胶粉，用玻璃棒搅拌，观察不同胶粉在水中的分散情况，结果见图3。

图3 分散性实验

Fig.3Dispersionexperiment

由图3可知，在相同环境下溶解相同质量分数的一级胍胶、速溶胍胶，一级胍胶粉较易起鱼眼，速溶胍胶粉在水中不会起鱼眼，能快速分散。实验分别在水温0 ℃至30 ℃下进行，结果一致。

2.3溶胀性评价

采用六速旋转黏度计测量原液的表观黏度。测量条件为常温，转速600 r/min。测量结果如图4所示。

图4 胶粉溶胀黏度

Fig.4Rubberswellingviscosity

由图4可以看出， 6 min之前一级胍胶溶胀速度高于速溶胍胶,6 min之后速溶胍胶溶液黏度迅速增加，稳定后的速溶胍胶溶液黏度高于一级胍胶溶液的黏度。

实验分别对不同质量分数的原液黏度进行测量，结果如表1所示。

表1 不同质量分数原液黏度Table 1 Different mass fraction of liquid viscosity

由表1可见，不同质量分数的原液黏度变化规律与图4相似，在不同质量分数下速溶胍胶原液的黏度均高于一级胍胶原液黏度。

2.4耐温耐剪切性能评价

用自来水配制质量分数为 0.4% 的速溶胍胶和一级胍胶原液，分别加入质量分数为1% 的KCl、破乳剂 PR-1 和 助排剂 KW-1，溶解膨胀 4 h 后，加入质量分数2%HT和质量分数3%YGB的交联剂，待形成冻胶后，测定冻胶的耐温耐剪切能力。

图5 冻胶黏度随剪切时间变化(剪切速率170 s-1)

Fig.5Gelviscosityvariationwithsheartime(shearrate170s-1)

由图5可以看出，在 100 ℃、170 s-1下剪切 90 min后，一级胍胶和速溶胍胶压裂液冻胶黏度保持在 100 mPa·s 以上，表明速溶胍胶压裂液具有较好的耐温耐剪切能力，能够满足储层温度在 100 ℃以内的正常压裂施工。

2.5悬砂性能评价

将20 mL的粒度为 20～40 目的陶粒悬浮在100 mL 上述的速溶胍胶和一级胍胶压裂液中，结果如图6所示(1号为速溶胍胶，2号为一级胍胶)。由图6可见，陶粒长达24 h 悬浮在压裂液中而不沉淀。说明速溶胍胶压裂液具有较好的携砂能力，完全可以满足现场加砂施工要求。

2.6破胶性能评价

为了提高压裂液的返排，降低对储层的伤害，要求压裂液在施工结束时能快速、彻底破胶，且要求压裂液破胶时间和裂缝闭合时间相匹配。采用上述配方对速溶胍胶压裂液进行了破胶实验，在 100 ℃下，加入质量分数0.1%的过硫酸钠，1 h 后完全破胶，破胶液无色透明，残渣含量较低。

图6 悬砂性能随时间变化(剪切速率170 s-1)

Fig.6Sandsuspensionperformancechangeswithtime(shearrate170s-1)

2.7现场应用

目前，在新疆油田该速溶胍胶应用了两口井(共19层)，采用中国石化江汉石油管理局第四机械厂制造型号为CSGT-240连续混配车，实现压裂液基液现场连续混配，且压裂液基液黏度实现在线调整，单日最高连续混配液量达到2 076 m3，每天完成施工2～3层，最终实现现场连续混配压裂液12 684 m3，共加砂878.1 m3，整个作业过程中配液未影响施工的进程。其中在新疆油田XX井进行施工时，分三层压裂，施工中液体性能稳定，施工时油压、套压平稳，施工曲线如图7所示。

速溶胍胶压裂液实现了现场连续混配，满足了大排量的施工要求，实现了现场施工中压裂液现场混配、大排量施工的技术要求。该井共用液体2 055 m3，加砂量147 m3，施工后返排正常，对返排液进行黏度测定，破胶液黏度均小于5 mPa·s,达到行业标准要求。

3 结论

(1) 速溶胍胶在红外光谱分析上与一级胍胶具有相同的结构，属于同一类植物胶，粒径分析显示粒径小于一级胍胶。

(2) 分散性实验表明速溶胍胶具有良好的分散性，水温在0 ℃至30 ℃下速溶胍胶能够快速分散，快速溶解。

(3) 溶胀性实验表明速溶胍胶前期溶胀速率快，稳定黏度高。

(4) 速溶胍胶具有良好的耐温耐剪切性能，在 100 ℃、170 s-1下剪切 90 min 后，速溶胍胶压裂液冻胶黏度仍然保持在 100 mPa·s 以上。

(5) 速溶胍胶具有良好的悬砂性能。

(6) 速溶胍胶压裂液体系满足现场连续混配、大排量施工的技术要求。

图7 XX井施工曲线

Fig.7XXwellconstructiondiagram

[1] 黄禹忠,任山,林水茂,等.川西低渗致密气藏低伤害压裂液技术研究及应用[J].钻采工艺,2009, 35(1):33-35． Huang Yuzhong,Ren Shan,Lin Shuimao,et al.Research and application of low damage fracturing technology in low-permeability tight gas reservoirs in western Sichuan[J].Drilling & Production Technology,2009,35(1):33-35．

[2] 苏春娥,赵雄虎,刘小静.稠化水清洁压裂液在陇东油田的应用[J].辽宁化工,2010,35(5):499-502. Su Chune,Zhao Xionghu,Liu Xiaojing.Application of thickening water clean fracturing fluid in Longdong oil field[J].Liaoning Chemical Industry,2010,35(5):499-502.

[3] 王俊伟.一种经济型清洁压裂液配方研究与性能评价[J].当代化工,2012,41(2):133-136. Wang Junwei.Formulation research and performance evaluation of an economic type VES fracturing fluid[J].Contemporary Chemical Industry,2012,41(2):133-136.

[4] 邹时英,王克,殷勤俭,等.瓜尔胶的改性研究[J].化学研究与应用,2003,3(5):317-320. Zou Shiying,Wang Ke,Yin Qinjian, et al.Recent progress in modification of guar gum[J].Chemical Research and Application,2003,3(5):317-320.

[5] 管保山,汪义发,何治武,等.CJ2-3型可回收低分子量瓜尔胶压裂液的开发[J].油田化学, 2006, 23(1): 27-31. Guan Baoshan,Wang Yifa,He Zhiwu，et al.Development of CJ2-3 type recoverable low molecularmass guar gum fracturing fluid[J].Oilfield Chemisty,2006,23(1):27-31.

[6] 万仁溥,罗英俊.采油技术手册(修订本)第九分册[M].北京:石油工业出版社,1998:225-303.

[7] 肖越峰，赵忠杨．水基冻胶压裂液稠化剂香豆胶的理化性能[J]． 油田化学，1997，14(1): 28-31． Xiao Yuefeng,Zhao Zhongyang. The physicochemical properties of water-based fracturing fluid thickener fenugreek gum[J].Oilfield Chemisty, 1997，14(1): 28-31．

[8] 刘义坤,王发现,王凤祥,等.压裂后储层产水的判别方法[J].大庆石油学院学报,2000,24(1):79-81. Liu Yikun, Wang Faxian, Wang Fengxiang, et al. Discriminant for produced water of reservoir after fracturing [J]. Journal of Daqing Petroleum Institute, 2000,24(1): 79-81.

[9] 丛连铸,丁云宏,王世召,等.低渗储气层低伤害压裂液室内研究及实施[J].天然气工业,2004,24(11):55-57. Cong Lianzhu, Ding Yunhong, Wang Shizhao, et al. The reservoir of laboratory research on low damage fracturing fluid and its application[J].Natural Gas Industry and Low Permeability,2004,24(11): 55-57.

(编辑 闫玉玲)

The Evaluation and Application of a Instant Guar Gum

Yan Peng， Wang Zhichen， Yuan Dandan， He Mingliang

(EngineeringTechnologyReserarchInstituteofXinjiangOilfieldCompany，KaramayXinjiang834000,China)

Multistage fracturing of horizontal well is a good explored mode for unconventional oil and gas resources. In this mode, continuous mix is required, and fracturing liquid is required to dissolve and disperse in a short time in order to fit application demand.The basic physical property, dispersibility and swelling property of an instant guar gum are studied, which is compared with another used guar gum in work site. The results showed that the instant guar gum was characteristic of favorable dispersibility and swellability and met the requirements of operation. It has been used in Xinjiang oil field successfully.

Instant guar gum； Senior guar gum； Dispersibility； Swellability

1006-396X(2014)04-0079-04

2014-02-14

：2014-05-27

新疆油田公司工程技术研究院青年基金。

闫鹏(1984-)，男，硕士，工程师，从事油气田开发研究；E-mail:bigyp@163.com。

TE357.1

： A

10.3969/j.issn.1006-396X.2014.04.017