文章编号：1001-5620（2011）04-0064-03新型清洁压裂液的流变性实验研究林波1，刘通义1，2，赵众从1，向静1，周锋3（1.西南石油大学化学化工学院，成都；2.四川光亚聚合物化工有限公司，成都；3.吉林油田钻井工艺研究院，吉林松原）摘要基于清洁压裂液和黏弹性表面活性剂的研究思路，综合应用分子缔合形成结构流体的理论，研制出了一种新型的清洁压裂液增稠剂及压裂液体系——GRF清洁压裂液。运用RS6000型流变仪对该压裂液的抗温性、抗剪切性能，黏弹性及触变性等进行了测定。通过大量实验表明，该压裂液具有良好的抗温、抗剪切性能；在低于动态屈服应力下该体系储能模量G′恒大于耗能模量G″，是典型的黏弹性结构流体；并且其触变性对降低流体摩阻起到了决定性作用。这些良好的流变特性使得GRF压裂液的现场应用取得了比常规压裂液更好的增产效果。关键词清洁压裂液；流变性；黏弹性；储能模量；耗能模量；触变性中图分类号：TE357.12文献标识码：A应用超分子化学和结构流体流变学理论，设计2实验结果及分析并研制出了具有特殊分子结构的“结构溶液型”压2.1黏温曲线裂液稠化剂GRF-1H。在溶液中，该稠化剂分子链能自动缔合，形成多个分子的结合体（即超分子聚使用旋转圆筒测试系统测定在剪切速率为170-1集体），进而形成布满整个溶液空间的超分子空间s、150℃下GRF压裂液（配方为0.8%GRF-1H网状结构，成为典型的结构流体。利用该增稠剂设+0.35%GRF-2+0.2%GRF-3）的黏温曲线，如图1所计了配方简单、不需交联的压裂液，即GRF清洁示。可以看出，温度高达150℃时，压裂液黏度下降，压裂液。但最终保持在一定的数值范围，且大于20mPa·s，因此，增稠剂浓度为0.8%时就能满足压裂要求；1室内实验而且在系统温度稳定后，经过180min的剪切后，压裂液黏度基本保持不变。证明该压裂液的温度稳Waring混调器，RS6000型流变仪。测试系统为：定性和抗剪切稳定性能良好。①旋转圆筒系统，使用PZ36转子；②锥板测试系统，使用C60/1°Ti锥板。配制GRF压裂液的主剂为GRF-1H、稠化辅剂为GRF-2，添加剂为GRF-3。配制方法：取适量实验用水，倒入Waring搅拌器中，调节搅拌器转速至液体形成的漩涡可以见到搅拌器浆叶中轴顶端为止，缓慢加入稠化剂图1150℃下GRF压裂液的黏温曲线GRF-1H，避免形成鱼眼，并时刻调整转速以保证达到漩涡状态，待形成均匀的溶液后，向溶液中加2.2黏弹性入稠化辅剂GRF-2，进一步稠化，配方需要时再加许多报道指出多数压裂液的携砂性能不只与其入添加剂，然后停止搅拌，倒入烧杯中备用。有效黏度有关，还与其黏弹性，动、静屈服值相关，第一作者简介：林波，在读硕士研究生，主要从事压裂液及工艺研究。地址：成都市新都区西南石油大学硕士2009级8班；邮政编码610500；电话13438119500；E-mail：linbo4156@126.com。林波等：新型清洁压裂液的流变性实验研究65因此，有效黏度已不能准确表示流体的携带能力。荡频率小于7Hz时，随振荡频率的增加，G′和G″而其静切力、动切力或储能模量（弹性）更能准确地不断增加，但G′恒大于G″，说明溶液弹性随着反映携砂情况，所以研究压裂液的黏弹性和屈服应频率的增加而增大，弹性明显大于黏性；当振荡频力值是很有必要的。率大于7Hz后，随着振荡频率的增加，G′和G″压裂液动态黏弹性研究是在频率不断变化的条交替增大或减小，说明超过了线性黏弹区，压裂液件下，对样品施加一个振荡应变，使其在非破坏状黏弹性不再稳定，溶液内部超分子结构或分子链间态下对频率做出黏弹性响应，通过测定样品的储能的缠结作用遭到破坏，施加的能量大部分损耗，此模量（G′，弹性效应）和耗能模量（G″，黏性效应）来时研究压裂液的黏弹性不准确或已失去了意义。表征其弹性和黏性特征，该实验必须在线性黏弹性区域内进行，研究的是样品的线性黏弹性[1-3]。实验时如果设定的振荡频率太大，就会产生相应的高剪切应力，实验样品会偏离线性黏弹区域，那么用不同仪器和不同实验条件测试样品，得到的数据会有很大偏差并且无法解释。因此，在进行样品的动态实验时，必须从应力扫描实验开始，选定好能保证样品安全地处于线性黏弹性区域的合适剪切应力图3GRF压裂液频率扫描曲线之后，再进行频率扫描实验[4]。2.2.3高温扫描实验2.2.1应力扫描实验使用旋转圆筒测试系统，设定剪切应力为0.5在常温下，运用锥板测试系统对压裂液进行应Pa，频率为6.18Hz，在160℃下对压裂液进行了力扫描，设定频率为1Hz，扫描范围为0.