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第期控制硼酸盐压裂液交联速率的新系统
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‘控制硼酸盐压裂液交联速率的新系统丁
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杜灿煜校
摘要珊醢盐压裂液已成功地应用于压裂施工数年。这种压裂液在油井温度高
于。时仍具有极好的流变性、低滤失系数和极好的裂缝导流能力。尽管这
种压裂液在缝中会产生我们所要求的高粘度, 但在一定的流动条件下, 在油管
中会产生很高的摩阻。
现已研;出一种新的交联触媒荆系统, 它可使交联可靠, 交联速匣易于控
制。应用这一系统可控制压裂液的交联速率, 使其在井筒中的摩担根低, 而进
入裂缝中则产生很高的粘度,从而提高支撑剂侍输能力。
现场实例已经证明, 硼酸盐延迟交联压裂液在现场应用是非常成功的。
由于压裂液进入裂缝前在井筒中产生很高二醇络合物, 即交联瓜腔压裂液。其化学反应
的摩阻而限制了硼酸盐交联压裂液的现场应方程式如下。
用。目前研制出的一种粘合延迟硼酸盐交联触通过控制系统埴的增加速率可控制交
媒剂系统可在.—分钟内有控制地使硼酸盐
压裂液交联。这一系统主要是改变压裂液中触
媒剂的浓度而改变交联速率。在现场施工中,
这一点是通过改变触媒剂的排量实现的。交联/\
触媒剂浓度增加, 交联速度加快。\
延迟交联的硼酸盐压裂液的室内研究主要一
集中在研制一种触媒剂系统。这一系统可以可一
靠地控制油管中的交联速率, 并且在裂缝的温
度和剪切条件下获得压裂液的最佳流变性。
为确定不同泵速条件下延迟交联压裂液的∞
縻阻并比较油管内摩阻变化与根据现场取样确
定的交联时间的关系, 进行了大规模的现场测
试。
一
、化学反应原理
瓜胶一硼酸盐离子的交联机理由三个步骤
组成。硼酸在水中离解产生硼酸盐离子
在碱性介质中硼酸盐离子与瓜胶的顺式
羟基团反应形成单二醇络合物二元酸脂、硼
酸, 所生成的单二醇络合物再进一步
与另一个瓜胶分子的顺式羟基团反应生成三维田压嗣液诅与■垛搠靖虞的幕秉
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油气日开发工程译丛
联速率。已研制成功一种交联触媒剂, 通过减时也可看出交联开始的前—分钟内交联压裂
慢碱性化合物的溶解速度, 可以延迟交联的开液的牯度较低, 随后便急剧增加,很快超过
始时问。图示出了触媒剂浓度增加, 压裂液。
值黼之增加的情况。. 流变性
交联压裂液流变性的测量采用的是往复式
二、室内试验毛细管牯度计。因为效应,
室内试验所用材料为基液、硼酸盐交联剂. 不能使用旋转粘度计测量牯稠液体的流变性。
交联触媒剂。基液是由质量羟丙基瓜往复式毛细管粘度计可使用毛细管作为测量装
尔睦和的% 水溶液配制而成, 或置,在高温下长时间测试并采集粘度数据。其测
用质量瓜胶和的%水溶量原理是将一部分被测液体在毛细管内前后往
、液配制。硼酸盐交联剂的用量为每基复运动并测得作为流速、温度及时问函数的压
液加一质量, 交联触媒剂的浓度为每降。知道了压降、流速、管子尺寸,就可求出
基液加.—, 具体用量取决于所剪切应力和剪切速率值。
要求的交联速率。流变性数据表明;硼酸盐交联压裂液的流
室内试验的重点是确定交联速率和流变体特性指数和流动稠度指数,