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瓜尔胶及其衍生物已成功用在水力压裂液中,但深部地层油气开发需要抗更高温度的聚合物,同时还要求这些聚合不会因断裂而产生残留的聚合物导致地层裂缝堵塞。
德克萨斯AM 大学Tariq Almubarak 等人研制了一种新型高温双组份聚合物压裂液,由瓜尔胶衍生物和聚丙烯酰胺类的聚合物组成。与常规压裂液相比,这种新体系更易溶于水,需要更少的添加剂,能在聚合物加量低的情况下保持良好的流变性能。
所用的合成聚合物为乳液形式(30%,重量百分比),由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2- 甲基丙烷磺酸(AMPS)组成。制备体系过程:在400cm3 自来水中加入3.2 cm3 的聚合物,使用高速搅拌机搅拌15 秒(800rpm),制备出20 lb/ l000 gal 的聚合物溶液。随后,搅拌器转速降低至200 ~ 400 转/ 分,搅拌15 分钟。将1.92 g聚合物加入到800cm3 自来水中制备20 lb/ 1000gal的羧甲CMHPG 基凝胶,期间200-800RPM 转速搅拌15 分钟。然后按照一定比例混合CMHPG 基凝胶和聚合物溶液,用低剪切(200 ~ 400RPM)搅拌5 分钟,得到混合溶液。再用一定量的乙酸调整pH 值至5。按要求加入溴酸钠破胶剂。最后加入交联剂,搅拌混合30 秒。
室内试验表明,双组份压裂液弹性模量高且在低频和高频下都很稳定。这表明它形成了一个明显的3D 交联网络,可以有效地携带支撑剂。
这种双组份聚合物压裂液中的CMHPG 与聚合物表现出协同作用,使得它在较高温度条件下仍旧能够提高粘度。这一特点可以降低材料成本,减少对地层的损害,同时它们的协同作用还可以扩展到具有多糖骨架的其它聚合物中。