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高耐盐耐剪切稠化剂的制备与应用

于世虎 赵智勇 张晓虎

于世虎,赵智勇,张晓虎. 高耐盐耐剪切稠化剂的制备与应用[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):811-820 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.014
引用本文: 于世虎,赵智勇,张晓虎. 高耐盐耐剪切稠化剂的制备与应用[J]. 钻井液与完井液,2025,42(6):811-820 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.014
YU Shihu, ZHAO Zhiyong, ZHANG Xiaohu.Preparation and application of a salt- and shear-resistant thickening agent[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):811-820 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.014
Citation: YU Shihu, ZHAO Zhiyong, ZHANG Xiaohu.Preparation and application of a salt- and shear-resistant thickening agent[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(6):811-820 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.014

高耐盐耐剪切稠化剂的制备与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.06.014
基金项目: 中国石油天然气集团有限公司科技项目“新一代复杂储层改造关键技术研究”(2023ZZ28)。
详细信息
    作者简介:

    于世虎,1987年生,高级工程师,硕士,主要从事油田化学添加剂的研发及应用工作。电话 18227152967;E-mail:yushihu1987@163.com

  • 中图分类号: TE357.12

Preparation and Application of a Salt- and Shear-Resistant Thickening Agent

  • 摘要: 针对常规耐盐稠剂化耐盐能力有限,耐高速剪切能力差,无法满足气田水回用需求等问题,以丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)、烷基二甲基烯丙基氯化铵(CnDMAAC)为聚合单体,通过乳液聚合制备出聚合物稠化剂ASCM,并通过正交实验优化了聚合条件。ASCM耐盐能力达到85 000 mg/L,耐Ca2+、Mg2+能力达到6000 mg/L,在标准盐水中的黏度保持率在80%左右,经2000 s−1高速剪切后,黏度恢复率达90%。气田水配制的1.6%ASCM,在120℃、170 s−1下剪切90 min后黏度在50 mPa·s左右,静态悬砂2 h无沉降,30~120 min可控破胶,破胶液表面张力25~27 mN/m,残渣含量小于200 mg/L,岩心伤害小于25%。开展气田水、返排液回用9井次,累计回用气田水、返排液1.43×104 m3,施工参数、改造效果与清水配制的一致,综合成本节约20%以上。ASCM具有耐剪切、高悬砂、低伤害、低摩阻的特点,满足气田水、返排液等复杂水质规模化回用的需求。

     

  • 图  1  高耐盐聚合物ASCM分子结构

    图  2  三种耐盐稠化剂在不同浓度的Ca2+、Mg2+水溶液中的黏度保持率

    图  3  0.1%ASCM在清水和标准盐水中的降阻率曲线

    图  4  浓度为1.0%ASCM溶液的黏弹性

    图  5  不同水质配制ASCM压裂液的的流变性能

    图  6  不同稠化剂在气田水中的耐剪切性能

    图  7  不同水质配制的ASCM压裂液静态悬砂情况

    图  8  气田水配制不同稠化剂的压裂液经高剪切后的悬砂能力

    图  9  S59-16-XXH2井气田水配制ASCM压裂液施工情况

    表  1  优化后的ASCM稠化剂聚合物条件

    聚合物单体物质的量比
    AM∶SSS∶DEAM∶CnDMAAC
    乳化剂/% 油水体积比 引发剂/% T/℃ 聚合单体质量浓度/%
    8∶0.5∶1∶0.15 7 1∶1~1∶1.2 0.2~0.25 40~50 30
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    表  2  ASCM在不同水质中的溶解增黏性能

    水质类型 加量/% 起黏时间/s η/mPa·s 黏度保持率/%
    清水 1.0 20~25 90
    1.2 20 114
    1.4 20 139
    标准盐水 1.0 30 72 80.0
    1.2 25~30 93 81.6
    1.4 25 111 79.9
    气田水 1.0 30~40 69 76.7
    1.2 30 90 78.9
    1.4 30 109 78.4
     注:标准盐水配方[26]:2.0% KCl+5.5% NaCl+0.45% MgCl2+0.55%CaCl2。气田水矿化度35 000 mg/L,Ca2+、Mg2+含量5700 mg/L,Cl−1含量18 300 mg/L。
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    表  3  ASCM压裂液破胶实验情况

    配方破胶剂/
    %
    t/
    min
    η/
    mPa·s
    残渣量/
    mg·L−1
    表面张力/
    mN·m−1
    清水+1.2%ASCM0.01~0.0240~1002.315925.1
    返排液+1.4%ASCM0.01~0.0330~1202.517425.9
    气田水+1.6%ASCM0.01~0.0430~1202.719126.5
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    表  4  不同水质配制ASCM压裂液破胶液的对岩心损害情况

    配方K0/mDKd/mD损害率/%
    清水+1.2%ASCM3.042.5117.4
    返排液+1.4%ASCM2.802.2619.3
    气田水+1.6%ASCM3.953.0522.8
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    表  5  S59-16-XXH2井现场返排液及气田水水质指标

    指标 pH Ca2+/
    mg·L−1
    Mg2+/
    mg·L−1
    悬浮物/
    mg·L−1
    Cl/
    mg·L−1
    矿化度/
    mg·L−1
    返排液 7 601 77 43 91 00 17 600
    气田水 7 5 700 129 26 18 300 35 000
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    表  6  S59-16-XXH2井气田水动态回用方案及优化配方

    混合比例/% 矿化度/(mg·L−1 配方 η/mPa·s
    气田水 35 000 (1.5%~1.6%)ASCM+(0.02%~0.04%)破胶剂 120~132
    返排液 16 700 (1.3%~1.4%)ASCM+(0.02%~0.03%)破胶剂 108~120
    (30%~50%)气田水 11 000~18 000 (1.2%~1.4%)ASCM+(0.01%~0.02%)破胶剂 100~130
    (50%~70%)气田水 18 000~25 000 (1.4%~1.5%)ASCM+(0.02%~0.03%)破胶剂 110~130
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-05-07
  • 修回日期:  2025-07-05
  • 录用日期:  2025-07-16
  • 网络出版日期:  2025-12-08
  • 刊出日期:  2025-12-08

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