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基于疏水缔合聚合物的新型携砂液：性能优化、降黏机理与现场试验
来源： 石油与天然气化工 浏览 259 次 发布时间:2026-06-10
2.1.5 新型携砂液破胶性能测试
按SY/T 5185—2024规定测试新型携砂液的破胶性能。
2.1.6 新型携砂液降黏性能测试
在烧杯中加入120 g原油和280 g新型携砂液破胶液，然后将其置于50 ℃水浴中放置1 h，对原油乳状液进行搅拌后，测定其黏度值，按式（1）计算新型携砂液对原油的降黏率。
式中：为原油降黏率，%；μ0为原油初始黏度，mPa·s；μ1为降黏后原油乳状液黏度，mPa·s。
2.1.7 新型携砂液伤害性能评价
按SY/T 5107—2016《水基压裂液性能评价方法》对新型携砂液的破胶液进行岩心伤害性评价。
2.2 结果与讨论
新型携砂液初始黏度值为240 mPa·s，其耐温耐剪切性能测试结果如图5所示，其在 90 ℃、170 s−1 剪切速率条件下剪切120 min后的黏度为75 mPa·s，耐剪切性能高于技术指标要求的50 mPa·s，可满足现场施工需求。
图 5 新型携砂液流变曲线
携砂性能测试结果表明，该携砂液的携砂性能优异，粒径为0.425~0.850 mm的石英砂沉降速度为0.77 mm/s，可满足现场施工要求。
采用过硫酸铵作为破胶剂，将携砂液在90 ℃下破胶，破胶完全后使用乌氏黏度计测得破胶液的黏度为2.37 mPa·s；使用芬兰Kibron公司生产的Delta-8全自动高通量草莓视频下载污污测得破胶液在25 ℃下的表面张力为26.34 mN/m；使用芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪测得破胶液在25 ℃下的界面张力为1.36 mN/m。
表3为新型携砂液对不同原油的降黏实验结果。从表3可看出，新型携砂液体系对不同黏度的原油均具有较好的降黏效果，降黏率可达98%以上。这主要是由于聚合物中的Gemini型阳离子表面活性剂、2-丙烯酰胺基烷基磺酸以及芥酸酰胺丙基甜菜碱三者均具有长链结构，具有协同增效作用，可大幅降低界面张力，促进稠油乳化为水包油（O/W）乳液；同时，其分子可插入稠油的沥青质/胶质聚集体中，破坏其氢键和 π−π 堆叠结构，削弱分子间作用力，进而达到大幅降低原油黏度的目的。
表 3 新型携砂液对不同原油降黏效果的评价
| 序号 | 井号 | 原油初始 黏度/(mPa·s) | 降黏后原油乳状 液黏度/(mPa·s) | 降黏率/ % |
| 1 | ZXH139-X32 | 5227 | 58 | 98.89 |
| 2 | ZXH139-P8 | 8 536 | 75 | 99.12 |
| 3 | ZXH139-X38 | 6659 | 64 | 99.04 |
| 4 | ZXH139-P21 | 6768 | 59 | 99.13 |
| 5 | ZXH139-X3 | 4713 | 67 | 98.58 |
表4为岩心伤害性评价结果。由表4可知，新型携砂液对不同渗透率岩心的伤害率均在9%以下，伤害较低。这主要是由于新型携砂液利用疏水缔合聚合物和黏弹性表面活性剂的协同增稠作用实现高黏度携砂，且使用的疏水缔合聚合物分子量较低，破胶完全，破胶后形成分子量极低的小分子，因此，对岩心的伤害率较低。
表 4 岩心伤害率评价结果
| 岩心参数 | 渗透率/(10-3μm²) | 基质损害 率/% | |||
| 直径/cm | 长度/cm | 孔隙度/% | 伤害前 | 伤害后 | |
| 2.52 | 5.03 | 17.69 | 127.36 | 116.43 | 8.58 |
| 2.50 | 5.02 | 21.36 | 556.17 | 511.91 | 7.93 |
| 2.51 | 5.02 | 26.78 | 1200.31 | 1101.96 | 8.17 |
| 2.50 | 5.01 | 33.07 | 2563.23 | 2363.60 | 7.78 |
3. 现场应用
自2023年以来，新型携砂液在桩西稠油油藏共试验12井次，最高砂比80%，单井平均加砂量23.2 m3。开井后，初期单井日均增油4.3 t，有效期内累计增油10 968 t，而同区块使用普通携砂液油井日均增油为2.8 t，新型携砂液增产效益显著。
以X井为例，该井原油黏度6 350 mPa·s，自2022年3月解堵开井后一直液量较低，日产液9.6 t，日产油1.2 t。分析后认为7# Ng71有扩射增油潜力。因储层胶结疏松，容易出砂，为了提高该井防砂强度和防砂管柱的服役周期，提高单井产能，采取充填防砂方式。
2023年1月，实施充填防砂施工，用新型携砂液139 m3，加砂22 m3，砂比5%~80%。开井后初期日产液50.4 t，日产油7.5 t，日增液40.8 t，日增油6.3 t，有效期内累增油1 645 t。同区块Y井原油黏度6 278 mPa·s，措施前日产液2.5 t，日产油0.6 t，采用常规携砂液充填防砂后，开井初期日产液10.7 t，日产油3.4 t，日增液8.2 t，日增油2.8 t。表5为新型携砂液与常规携砂液措施效果对比。由表5可知，与常规携砂液相比，新型携砂液降低了原油黏度，充填防砂后增液增油效果明显。
表 5 新型携砂液与常规携砂液措施效果对比
| 序号 | 井号 | 携砂液类型 | 措施前 | 措施后 | 日增液/t | 日增油/t | ||||
| 日产液/t | 日产油/t | 含水率/% | 日产液/t | 日产油/t | 含水率/% | |||||
| 1 | X | 新型 | 9.6 | 1.2 | 87.5 | 50.4 | 7.5 | 85.1 | 40.8 | 6.3 |
| 2 | Y | 常规 | 2.5 | 0.6 | 76.0 | 10.7 | 3.4 | 68.2 | 8.2 | 2.8 |
4. 结论
1） 以丙烯酰胺、丙烯酸、Gemini型阳离子表面活性剂和2-丙烯酰胺基烷基磺酸为单体，采用水溶液聚合物法，制备了疏水缔合聚合物，其最佳反应温度为60 ℃，反应时间为6~10 h。红外表征结果显示合成的疏水缔合聚合物中含有相应特征峰，为目标产物。
2） 以制备的疏水缔合聚合物为增稠剂，复配具有降黏作用的芥酸酰胺丙基甜菜碱、pH调节作用的碳酸钠，研制了新型携砂液，初始黏度达240 mPa·s。新型携砂液在90 ℃、170 s−1下剪切2 h后，黏度仍达75 mPa·s，粒径为0.425~0.850 mm的石英砂在该携砂液中的沉降速度为0.77 mm/s，其破胶液对稠油的降黏率可达98%以上，各项指标满足现场施工需求。
3） 新型携砂液现场实施12井次，与普通携砂液相比，单井日均增油增加1.5 t。采用研发的新型携砂液实施充填防砂后，无需再进行降黏施工，降低了措施费用，提高了治理效果。