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压裂液体系发展现状

当前的水基压裂液的主要添加剂是稠化剂和交联剂,其中稠化剂一般采用羟丙基瓜胶(HPG),交联剂种类较多,以有机硼和有机钛、锆为主。交联剂是决定压裂液性能(流变、携砂、破胶等性能)的核心添加剂,新型压裂液体系的研制和应用往往都是以研发新型的交联剂为主,配以交联助剂、降阻剂、防膨剂等添加剂以形成完整的压裂液体系。

利用有机硼交联剂配制的压裂液具有流态柔顺、携砂能力强、剪切恢复性好、延迟交联等特点,加之现场配制简便、产品价格低廉等因素,自上世纪八十年代有机硼交联剂投入现场应用以来,至今在国内外的水力压裂中获得了广泛的应用。但随着油田的开发向深层、高温、低渗透为主要特征的油藏的发展,其弊端也逐步暴露出来,主要表现在三个方面:

①抗温性能较差。国外现场应用的有机硼交联剂的抗温能力普遍低于110℃,随着温度的进一步升高逐渐失去交联作用。

交联时间较短。延迟交联主要是通过多羟基化合物与硼酸盐形成的配位体来实现的,但普通的复配型配位体稳定性较差,且配位反应本身属于可逆反应,由此造成交联速度过快。

③放置稳定性差。由于硼酸盐在水中溶解度较低(50℃时的溶解度为10g),长时间静置后出现浑浊深沉现象,影响了交联剂的性能。

为克服有机硼交联剂的缺陷,国内外的相关单位研制并使用了以有机钛、锆、锑交联剂为主的有机金属交联剂,该类产品抗温能力得到了显著的提高,但其缺点也很明显:

① 不耐剪切,高速剪切后恢复性差;

② 残渣含量高,降解困难,由于吸附滞留造成严重的伤害;

③ 原材料价格高,合成工艺复杂;

④ 延迟交联难于控制。

以上因素限制了该类产品在现场的进一步推广应用。


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