【摘 要】
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目前,压裂技术已成为非常规油气资源开采增产的有效技术手段。十四五开局之年,我国在新疆塔里木盆地的顺北地区新发现日产超千吨油气流。但该区域油气藏类型特殊,具有超深（平均埋藏深度超过7300米）,超高压和超高温（180℃）等特征,是世界上埋藏最深的油气藏之一。现用普通胍胶压裂液耐温性能差,溶胀速度慢,不能满足现场开采施工需要。为了能够高效低成本地进行压裂改造,研究一款能够适应顺北区块的耐高温高矿化度的
【基金项目】
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中国石油化工股份有限公司西北石油分公司项目《耐高温高矿化度压裂液研发与评价》；
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目前,压裂技术已成为非常规油气资源开采增产的有效技术手段。十四五开局之年,我国在新疆塔里木盆地的顺北地区新发现日产超千吨油气流。但该区域油气藏类型特殊,具有超深（平均埋藏深度超过7300米）,超高压和超高温（180℃）等特征,是世界上埋藏最深的油气藏之一。现用普通胍胶压裂液耐温性能差,溶胀速度慢,不能满足现场开采施工需要。为了能够高效低成本地进行压裂改造,研究一款能够适应顺北区块的耐高温高矿化度的压裂液体系,和在此基础上同时适用其它超深超高温井的压裂液体系具有重要意义。本论文首先以乙二醇、氧氯化锆、乳酸、二乙醇胺、三乙醇胺等为原料,通过氧氯化锆水解出的锆离子与其它配体进行络合反应,在室内分别合成系列耐高温缓释有机锆交联剂HDZ、HTZ、HTHZ。并使用红外表征合成的交联剂的结构。其次以丙烯酰胺、丙烯酸、AMPS、NVP、SSS、MBA等为原料,通过反相乳液聚合法在室内合成系列耐高温高矿化度的聚合物乳液PAAM、PAAN、PAAS。通过单因素实验和响应曲面确定交联剂和乳液的最佳合成条件。通过对最佳合成条件下的产物做红外分析,磺酸基团、吡咯五元环、苯环等特征基团均成功与丙烯酰胺进行共聚,表明成功合成了具有预期目标结构的聚合物产物。同时对产物进行SEM观察其微观形态,其在水溶液中能够形成空间的三维网状膜孔结构,加入交联剂后,分子链之间结合更加致密,使得压裂液能够具有良好的耐温耐剪切性。其次,对在最佳合成条件下合成的交联剂和聚合物乳液进行优选,分别使其制备成压裂液凝胶。再通过流变实验确定最佳的稠化剂是PAAS,加量5%,交联剂是HYHZ,加量0.6%。通过单因素实验确定温度稳定剂和矿化水处理剂的添加量为0.8%。最终得到压裂液配方:5%PAAS+0.6%HTHZ+0.8%硫代硫酸钠水溶液+0.8%乙二胺四甲叉磷酸钠水溶液。最后按照上述配方用矿化度为10万的模拟矿化水制成压裂液凝胶,并进行压裂液的综合性能评价。最终的评价结果为:该耐高温高矿化度压裂液体系的密度为1.15 g/cm~3,具有良好的耐温耐剪切性能,在180℃,170 s-1下连续剪切120 min后压裂液的粘度仍保持在84 mPa·s;30%砂比的陶粒（40目）在90℃的沉降速率为0.1 cm·min-1;180℃下,其滤失系数为1.14×10-3m/min1/2;加入破胶剂后能够在2h内破胶,破胶液粘度低于5 mPa·s,残差含量为373.67 mg.L-1;破胶液对岩心的平均伤害率为24.16%;该压裂液体系与温度稳定剂和矿化水具有良好的配伍性。同时其缓释延迟交联时间可达20～40min。参照石油行业标准,该压裂液性能的室内实验测量数据均低于标准,能够满足超深超高温井的压裂改造作业。
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