钻井液与完井液

作者：石阳,许可,邹存虎,郭建春,杜雨柔,马应娴,李阳

单位：1.中国石油勘探开发研究院, 北京100083；2.西南石油大学石油与天然气工程学院, 成都 610500；3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学), 成都 610500；4.中国石油西南油气田公司, 成都610051；

关键词：降阻剂, 聚集态结构, 降阻性能, 微观机理

基金：中石油科技管理部课题“超高温清洁压裂液与变黏功能滑溜水研究”（2020B-4120）；国家自然科学基金“超深层新型抗高温聚合物冻胶压裂液及耐温减阻机制”（51834010）

为明确滑溜水压裂液降阻剂宏观降阻性能的微观控制机制，利用环境扫描电镜对不同类型的聚合物降阻剂形成的聚集体结构进行大量微观表征，结合体系降阻性能测试，从聚合物分子聚集态层次揭示浓度对不同降阻剂体系降阻性能作用的微观机理。研究发现，滑溜水降阻剂在极低浓度下聚集形成丝状结构，随着降阻剂浓度的不断提高，这些丝线状结构逐渐缠结连接形成骨架，最终围成多层次的“蛛网状”聚集体网络结构。同时不同类型的滑溜水降阻剂所形成的网络结构又具有各自的特点，其中以乳液型和悬浮液型降阻剂网络结构最为完整，而粉剂型降阻剂由于溶解速度较慢，形成聚集体网络结构分布不均，网络强度普遍不高。降阻剂浓度对降阻剂聚集状态影响极大，在低浓度条件下，3种降阻剂形成的网络结构平均骨架厚度约为0.1～0.3 μm。随着降阻剂浓度的增大，体系网眼形状由不规则逐渐转变为多边形，部分降阻剂可形成强度较高、稳定性较好的圆形网络支撑结构，网眼尺寸减小，骨架厚度增加。当降阻剂浓度增加为0.05%时，骨架厚度可达0.3～0.9 μm，网络结构强度显著提高。滑溜水降阻剂形成的聚集体网络结构会对体系降阻性能产生重要影响，降阻剂加量与体系降阻性能之间并非表现出简单的线性关系，只有在合适浓度下形成的适中尺寸的聚集体网络结构才能与体系中的水分子紧密作用，稳定溶液流动状态，减少湍流脉动，降低湍流流动过程中的能量耗散，最终实现高效降阻的效果。

来源：2022年第6期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

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