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[摘 要]压裂液是压裂改造的重要组成部分和关键环节，其性能优劣决定着压裂施工完成的顺利与否和效果的好坏，并且对易受伤害的储层和深层高温储层有着更为严重的影响。基于此，下文对瓜胶压裂液组分的性能评价进行了分析，并对低浓度瓜胶压裂液体系进行了阐述，希望对相关人员提供帮助。
[关键词]低浓度；瓜胶压裂液；性能評价；体系研究
中图分类号：P783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0181-01
引言
致密低渗、特低渗储层及深层火山岩储层的增产，使其对压裂技术提出了越来越严格的要求，而压裂液的性能优劣对压裂施工能否顺利实施有着直接的影响因素，并且耐高温、低伤害、低成本是压裂液发展的主要方向。因此，相关人员要进一步对压裂液组分进行性能评价，并对瓜胶浓度压裂液体系进行研究，从而减少成本，满足大规模改造的要求。
1瓜胶压裂液组分性能评价
1.1稠化剂的性能评价
稠化剂是压裂液体系中主要的添加剂之一，并且随着压裂增长技术的不断提高，对稠化剂的要求也越来越高，如果稠化剂的水不溶物和残渣含量较高，就会对裂缝的导流能力产生严重的影响，并且在裂缝壁上会形成厚而致密的滤饼，从而阻碍地层流体的产出，对产能有一定的影响。因此，稠化剂不仅要具有较强的增粘性能以及交联能力，还要保证其稠化剂水不溶物较低、价格便宜。此外，瓜胶是一种提取于瓜尔豆的天然的半乳甘露聚糖，由于瓜胶原粉溶解速度慢，其中水不溶物含量高，因此瓜胶需要改性才能适应工程的需要。当前所使用的瓜胶其分子上已经引入了一定分子结构的亲油基团，并且改性之后的瓜胶性能类似于表面活性剂。同时，相比于瓜胶原粉、普通的HPG、CMG和CMHPG，新一代亲油基改性之后的瓜胶在水中的叠加浓度大大降低，也就是说其在比普通瓜胶浓度低得多的使用浓度下，能够实现瓜胶的交联，并且与普通瓜胶相比，新一代瓜胶的分子量也小，浓度的水溶液粘度也有所降低，在高温条件下有利于实现压裂液冻胶性能。
1.2粘土稳定剂的选择
粘土矿物的水化膨胀、分散、运移等都会使地层渗透率降低，从而对地层造成伤害，因此在压裂施工中，所使用的压裂液经常采用含有无机盐和有机阳离子聚合物的防膨剂或者粘土稳定剂来降低其伤害。而对于阳离子盐类中的K+更能够保持粘土的稳定性，其主要的作用包括以下几点：第一，K+的水化能较低，从而使粘土颗粒之间的吸附力比较大；第二，K+具有适合的未水化半径，并且能够镶入到硅酸盐薄片四面体的六元环中，以牢固的库伦力结合，防止水化膨胀；第三，K+在粘土表面的吸附能力较强。此外，粘土稳定剂对于有机阳离子聚合物来说是非常重要的，其具有防膨和防粘土微粒运移的双重作用，具有多个连接点的阳离子位，具有永久的粘土稳定性。因此，在该压裂液中选用混合型防膨剂或粘土稳定剂，能够有效防止因粘土膨胀、分散、运移而造成的地层伤害。
2低浓度瓜胶压裂液体系的研究
2.1压裂液交联时间及其影响因素
低浓度压裂液的交联时间是可控的，其是从20秒到几分钟之间，而影响交联时间的主要因素分为稠化剂的浓度、交联剂的浓度、PH值以及温度。其中，稠化剂对交联时间有着一定的联系，并且一定浓度的稠化剂中存在着交联剂的最佳浓度，一旦稠化剂的浓度确定，交联剂的浓度也会一并确定。同时，稠化剂的浓度越大，交联时间就会缩短，并且变化范围也会相应减少；交联剂浓度降低，交联速度也会变慢，而粘度增长的速度会比预期要慢，并且交联时间变长，如果交联浓度过高，交联速度就会变快，交联时间会相应缩短，从而出现脱水现象；而PH值对成胶速度和强度的影响力比较大，对PH值进行适当调节能够有效控制成胶的时间和强度。此外，为了保证拥有足够的交联时间可以对调理剂的用量进行调整，用量大时，交联时间短，反之，交联时间长。
2.2低浓度瓜胶压裂液体系的性能
2.2.1交联性能
从上述可知，影响交联时间的主要因素包括稠化剂浓度、交联剂浓度、PH值以及温度，而对这些因素按照影响程度由大到小的排列为PH值、温度、交联剂浓度以及稠化剂浓度。而低浓度瓜胶压裂液的交联时间可以通过调节PH值进行有效控制，但其与常规瓜胶不同的是，低浓度瓜胶的PH值越高，交联时间越短。同时，交联剂浓度也会影响交联时间，如果交联剂使用浓度太低，交联速度缓慢，成胶后的粘度也达不到预期的工艺要求；如果交联剂浓度过高，交联速度过快，会产生过交联的冻胶脱水现象而影响悬砂性能。总之，对于低浓度瓜胶压裂液体系来说，最重要的是交联剂浓度和PH值调节剂之间的协同作用，并且通过改变PH值调节剂的使用浓度，可以很容易得到所希望的交联时间，并且对冻胶的耐剪切性能影响不大。
2.2.2粘弹性以及携砂性能
低浓度瓜胶压裂液体系是以弹性为主的交联网状结构，也就是说如图1所示，代表着弹性的储能模量G′大于代表粘性的耗能模量G″。同时，储能模量的大小与压裂液体系的交联结构有着直接的关系，而耗能模量的大小与瓜胶的基本性能有着直接的关系，随着温度的不断升高，交联网状结构会受到一定的程度的破坏，特别是常规瓜胶压裂液体系在低温下的储能模量相比于低浓度瓜胶压裂液要高很多，但只要温度稍有增加，弹性结构就会受到严重的破坏，从而使得储能模量大大降低。此外，低浓度瓜胶压裂液所使用浓度虽然较低，但它呈现出刚性的交联网状结构，而且随着温度的升高，储能模量变化不大。总之，低浓度瓜胶压裂液的携砂性能主要来源于弹性性能。
结束语
综上所述，压裂液具有较低的表、界面张力，较高的接触角，有利于降低毛管力，便于压后返排。同时，加强对压裂施工过程中瓜胶压裂液组分性能的评价和低浓度瓜胶压裂液体系研究，能够有效提高压裂效果，并降低压裂液的成本，从而提高相关企业的经济效益。
参考文献
[1]李伟，马洪芬，郝鹏涛，张秋红，卢伟，王越，张满义，李世恒.一种低浓度瓜胶压裂液用pH值调节剂[J].钻井液与完井液，2017，34（05）：117-122.
[2]徐坤，王玲，郭丽梅，管保山，梁利，刘萍.超低浓度羟丙基瓜胶压裂液在煤层气储层改造中的应用[J].钻采工艺，2016，39（01）：111-114+11.
[3]张虎贲.瓜胶压裂液性能及在滨661块整体压裂中的应用[J].石油化工高等学校学报，2014，27（03）：48-51.
[4]张建成，贺怀军，师晓伟.甘谷驿油田低浓度瓜尔胶压裂液体系应用[J].石油化工应用，2017，36（06）：90-92.
[关键词]低浓度；瓜胶压裂液；性能評价；体系研究
中图分类号：P783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0181-01
引言
致密低渗、特低渗储层及深层火山岩储层的增产，使其对压裂技术提出了越来越严格的要求，而压裂液的性能优劣对压裂施工能否顺利实施有着直接的影响因素，并且耐高温、低伤害、低成本是压裂液发展的主要方向。因此，相关人员要进一步对压裂液组分进行性能评价，并对瓜胶浓度压裂液体系进行研究，从而减少成本，满足大规模改造的要求。
1瓜胶压裂液组分性能评价
1.1稠化剂的性能评价
稠化剂是压裂液体系中主要的添加剂之一，并且随着压裂增长技术的不断提高，对稠化剂的要求也越来越高，如果稠化剂的水不溶物和残渣含量较高，就会对裂缝的导流能力产生严重的影响，并且在裂缝壁上会形成厚而致密的滤饼，从而阻碍地层流体的产出，对产能有一定的影响。因此，稠化剂不仅要具有较强的增粘性能以及交联能力，还要保证其稠化剂水不溶物较低、价格便宜。此外，瓜胶是一种提取于瓜尔豆的天然的半乳甘露聚糖，由于瓜胶原粉溶解速度慢，其中水不溶物含量高，因此瓜胶需要改性才能适应工程的需要。当前所使用的瓜胶其分子上已经引入了一定分子结构的亲油基团，并且改性之后的瓜胶性能类似于表面活性剂。同时，相比于瓜胶原粉、普通的HPG、CMG和CMHPG，新一代亲油基改性之后的瓜胶在水中的叠加浓度大大降低，也就是说其在比普通瓜胶浓度低得多的使用浓度下，能够实现瓜胶的交联，并且与普通瓜胶相比，新一代瓜胶的分子量也小，浓度的水溶液粘度也有所降低，在高温条件下有利于实现压裂液冻胶性能。
1.2粘土稳定剂的选择
粘土矿物的水化膨胀、分散、运移等都会使地层渗透率降低，从而对地层造成伤害，因此在压裂施工中，所使用的压裂液经常采用含有无机盐和有机阳离子聚合物的防膨剂或者粘土稳定剂来降低其伤害。而对于阳离子盐类中的K+更能够保持粘土的稳定性，其主要的作用包括以下几点：第一，K+的水化能较低，从而使粘土颗粒之间的吸附力比较大；第二，K+具有适合的未水化半径，并且能够镶入到硅酸盐薄片四面体的六元环中，以牢固的库伦力结合，防止水化膨胀；第三，K+在粘土表面的吸附能力较强。此外，粘土稳定剂对于有机阳离子聚合物来说是非常重要的，其具有防膨和防粘土微粒运移的双重作用，具有多个连接点的阳离子位，具有永久的粘土稳定性。因此，在该压裂液中选用混合型防膨剂或粘土稳定剂，能够有效防止因粘土膨胀、分散、运移而造成的地层伤害。
2低浓度瓜胶压裂液体系的研究
2.1压裂液交联时间及其影响因素
低浓度压裂液的交联时间是可控的，其是从20秒到几分钟之间，而影响交联时间的主要因素分为稠化剂的浓度、交联剂的浓度、PH值以及温度。其中，稠化剂对交联时间有着一定的联系，并且一定浓度的稠化剂中存在着交联剂的最佳浓度，一旦稠化剂的浓度确定，交联剂的浓度也会一并确定。同时，稠化剂的浓度越大，交联时间就会缩短，并且变化范围也会相应减少；交联剂浓度降低，交联速度也会变慢，而粘度增长的速度会比预期要慢，并且交联时间变长，如果交联浓度过高，交联速度就会变快，交联时间会相应缩短，从而出现脱水现象；而PH值对成胶速度和强度的影响力比较大，对PH值进行适当调节能够有效控制成胶的时间和强度。此外，为了保证拥有足够的交联时间可以对调理剂的用量进行调整，用量大时，交联时间短，反之，交联时间长。
2.2低浓度瓜胶压裂液体系的性能
2.2.1交联性能
从上述可知，影响交联时间的主要因素包括稠化剂浓度、交联剂浓度、PH值以及温度，而对这些因素按照影响程度由大到小的排列为PH值、温度、交联剂浓度以及稠化剂浓度。而低浓度瓜胶压裂液的交联时间可以通过调节PH值进行有效控制，但其与常规瓜胶不同的是，低浓度瓜胶的PH值越高，交联时间越短。同时，交联剂浓度也会影响交联时间，如果交联剂使用浓度太低，交联速度缓慢，成胶后的粘度也达不到预期的工艺要求；如果交联剂浓度过高，交联速度过快，会产生过交联的冻胶脱水现象而影响悬砂性能。总之，对于低浓度瓜胶压裂液体系来说，最重要的是交联剂浓度和PH值调节剂之间的协同作用，并且通过改变PH值调节剂的使用浓度，可以很容易得到所希望的交联时间，并且对冻胶的耐剪切性能影响不大。
2.2.2粘弹性以及携砂性能
低浓度瓜胶压裂液体系是以弹性为主的交联网状结构，也就是说如图1所示，代表着弹性的储能模量G′大于代表粘性的耗能模量G″。同时，储能模量的大小与压裂液体系的交联结构有着直接的关系，而耗能模量的大小与瓜胶的基本性能有着直接的关系，随着温度的不断升高，交联网状结构会受到一定的程度的破坏，特别是常规瓜胶压裂液体系在低温下的储能模量相比于低浓度瓜胶压裂液要高很多，但只要温度稍有增加，弹性结构就会受到严重的破坏，从而使得储能模量大大降低。此外，低浓度瓜胶压裂液所使用浓度虽然较低，但它呈现出刚性的交联网状结构，而且随着温度的升高，储能模量变化不大。总之，低浓度瓜胶压裂液的携砂性能主要来源于弹性性能。
结束语
综上所述，压裂液具有较低的表、界面张力，较高的接触角，有利于降低毛管力，便于压后返排。同时，加强对压裂施工过程中瓜胶压裂液组分性能的评价和低浓度瓜胶压裂液体系研究，能够有效提高压裂效果，并降低压裂液的成本，从而提高相关企业的经济效益。
参考文献
[1]李伟，马洪芬，郝鹏涛，张秋红，卢伟，王越，张满义，李世恒.一种低浓度瓜胶压裂液用pH值调节剂[J].钻井液与完井液，2017，34（05）：117-122.
[2]徐坤，王玲，郭丽梅，管保山，梁利，刘萍.超低浓度羟丙基瓜胶压裂液在煤层气储层改造中的应用[J].钻采工艺，2016，39（01）：111-114+11.
[3]张虎贲.瓜胶压裂液性能及在滨661块整体压裂中的应用[J].石油化工高等学校学报，2014，27（03）：48-51.
[4]张建成，贺怀军，师晓伟.甘谷驿油田低浓度瓜尔胶压裂液体系应用[J].石油化工应用，2017，36（06）：90-92.