油田压裂用羟丙基胍胶的合成及性能评价

摘要:主要介绍了油田用羟丙基胍胶实验室制备方法。考察了胍胶含量对压裂液中水不溶物含量的影响，交联剂对胍胶压裂液粘度的影响，羟丙基胍胶压裂液耐温耐盐性。结果表明，羟丙基胍胶压裂液中水不溶物含量小于原粉胍胶压裂液水不溶物含量的1／2；交联剂的加入有利于提高羟丙基胍胶压裂液粘度；羟丙基胍胶压裂液耐温性不很理想；耐盐性明显好于原粉胍胶压裂液。

关键词:羟丙基胍胶; 合成压裂液性能评价

压裂是油田常用的增产措施之一，而压裂液的性能直接关系到压裂的成功与否。羟丙基胍胶由于具有增稠能力强，热稳定性好，抗生物降解等特点而被广泛用于油气井压裂。笔者将羟丙基胍胶的制备方法及性能评价简要介绍如下。

1 实验部分

1．1 主要药品

原粉胍胶，江苏昆山京昆油田科技公司提供；环氧丙烷，分析纯，成都科龙试剂厂；异丙醇，分析纯，成都科龙试剂厂；冰醋酸，分析纯，成都化学试剂厂；无水氯化钙，化学纯；氯化钠，化学纯；交联剂G一1，化学纯；交联剂四硼酸钠，化学纯；无水乙醇，含量I>99％ 。

1．2 主要仪器

NDJ一1型旋转粘度计；电动搅拌器；离心机；减压干燥箱；恒温水浴锅。

1．3 实验方法

1．3．1 原粉胍胶的纯化

配制1％的原粉胍胶水溶液，离心分离后再用无水乙醇沉淀，最后减压干燥。

1．3．2 羟丙基胍胶的制备

将纯化后的原粉胍胶和异丙醇加人到烧杯中，并通人氮气除氧，接着加入含量4％ 的氢氧化钠溶液，搅拌均匀；再加人适量的环氧丙烷，室温下反应约24 h。用冰乙酸中和产物，用无水乙醇洗涤数次，最后减压干燥得羟丙基胍胶产品。

1．3．3 羟丙基胍胶性能测定方法

1．3．3．1 水不溶物含量测定

参照中华人民共和国石油天然气行业标准——压裂用瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶水不溶物含量测定方法(SY／T 5764—1995)进行。

1．3．3．2 交联性能测定

参照中华人民共和国石油天然气行业标准——植物胶及其改性产品性能测定方法(SY／T6074—94)进行。

1．3．3．3 胍胶压裂液耐温耐盐性能测定

参照中华人民共和国石油天然气行业标准—— 水基压裂液性能评价方法(SY／T 5107—1995)进行。

2 结果与讨论

2．1 水溶液中胍胶含量对水不溶物含量的影响

实验考察了水溶液中胍胶含量对原粉胍胶和羟丙基胍胶压裂液中水不溶物含量的影响。

水溶液中胍胶含量越大，压裂液中水不溶物含量也越大；羟丙基胍胶压裂液残渣含量明显低于原粉胍胶压裂液，是原粉胍胶压裂液残渣含量的一半左右。油气田在进行压裂改造过程中，必须尽量减少残渣含量，如果残渣含量高，会严重影响地层的导流能力，达不到压裂改造过程目的。实验结果表明，羟丙基胍胶压裂液形成的水不溶物含量小于原粉胍胶水不溶物含量的1／2，因此，羟丙基胍胶压裂液更适合油气井压裂作业。

2．2 交联剂对胍胶压裂液粘度的影响

油田要求压裂液具有较高的携砂能力，即压裂液应具有高粘度，因为压裂液注入井下，粘度低导致支撑剂堵塞井口，给油田造成巨大损失。可在胍胶压裂液中加入一定量交联剂，提高压裂液粘度 。因此，实验选择了两种交联剂，即交联剂G一1和交联剂四硼酸钠，考察了这两种交联剂用量对不同胍胶含量压裂液粘度的影响。交联剂用量相同时，随着胍胶压裂液中胍胶含量的增加，压裂液粘度也增加，达到一定程度后，压裂液呈固态；在胍胶含量相同的胍胶压裂液中，随着交联剂用量的增加，胍胶压裂液粘度也随之增加，达到一定程度后，压裂液呈固态。

2．3 羟丙基胍胶压裂液耐温性能

采用离子总矿化度为8×10 mg／L的地层水配制羟丙基胍胶含量0．6％ 的压裂液，在不同温度下测定其粘度，考察温度对羟丙基胍胶压裂液粘度的影响。当温度在50℃时羟丙基胍胶压裂液粘度达到最大值，即5 000 mPa·s，随着温度继续升高，压裂液粘度逐渐下降，但还能满足压裂液携砂造缝的能力。任占春 用羟丙基胍胶作为增稠剂配制了适合高温(150 oC)的压裂液。羟丙基胍胶属于植物胶类，随着温度的升高，胍胶的水解速度加快，因此，羟丙基胍胶压裂液耐温性不是很理想。

2．4 羟丙基胍胶压裂液耐盐性能

分别用20％KC1、20％CaCI2及离子总矿化度为8×10 mg／L的地层水配制羟丙基胍胶和原粉胍胶含量均为0．6％ 的压裂液，在室温下，10 h内分别测定其压裂液粘度，考察两种胍胶压裂液耐盐性能。随着放置时间的延长，原粉胍胶和羟丙基胍胶压裂液的粘度均有不同程度的下降，羟丙基胍胶压裂液粘度下降比较平缓，原粉胍胶压裂液粘度急剧下降。说明羟丙基胍胶压裂液耐盐性比原粉胍胶压裂液好，适应性更强。

2．5 羟丙基胍胶的破胶性

王满学系统地考察了不同因素对羟丙基胍胶破胶性能的影响，因此笔者没有做重复研究。

3 结论

碱性条件下，将原粉胍胶改性成羟丙基胍胶是可行的。通过对其各项性能测试，发现羟丙基胍胶压裂液的性能比原粉胍胶压裂液更优，可作为理想的清洁压裂液。但是，由于本实验是有机生物类反应，反应时间长，工序较复杂，乙醇用量大，且重珊陛不好。因此，仍需从缩短反应时间、改进工艺流程方面做进一步研究。