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聚合物稠化劑（ASCM）合成條件、界面張力及耐鹽、耐剪切性能（四）
來源： 《鉆井液與完井液》 瀏覽 182 次 發(fā)布時(shí)間:2025-12-19
3.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
S59-16-XXH2井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗昂素鎮(zhèn)，屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造，改造層位石盒子組，采用橋射聯(lián)作壓裂，設(shè)計(jì)段數(shù)為10段，壓裂施工設(shè)計(jì)排量10.0～14.0 m3/min，現(xiàn)場(chǎng)有壓裂返排液1860 m3，氣田水2100 m3，返排液、氣田水經(jīng)過絮凝沉降去除固相懸浮顆粒，水質(zhì)指標(biāo)如表5所示。
表5 S59-16-XXH2井現(xiàn)場(chǎng)返排液及氣田水水質(zhì)指標(biāo)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況、水質(zhì)指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)液罐分布情況，為保證良好的液體性能和施工安全，通過優(yōu)化供液流程，形成動(dòng)態(tài)回用方案，并優(yōu)化了不同水質(zhì)的回用配方，如表6所示。
表6 S59-16-XXH2井氣田水動(dòng)態(tài)回用方案及優(yōu)化配方
施工期間實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)變化情況，并根據(jù)施工參數(shù)變化，靈活調(diào)整混合比例及ASCM稠化劑加量，順利完成該井施工，單段氣田水最大混合比例高達(dá)78%，平均混合比例57%，ASCM平均加量1.38%，比清水施工加量增加約15%。
該井第5段施工，前置液階段使用100%返排液施工，起黏時(shí)間20～30 s，黏度105～114 mPa·s，攜砂液階段使用100%氣田水施工，起黏時(shí)間25～35 s，黏度120～129 mPa·s，在高砂濃度階段（460 kg/m3砂濃度）取樣觀察靜態(tài)懸砂性能，放置1 h無沉砂現(xiàn)象，放置2 h無明顯沉砂，性能滿足施工需求，說明ASCM稠化劑能夠滿足純氣田水/返排液施工需求。
壓裂后1 h開井排液，壓裂液破膠徹底，破膠液黏度2～4 mPa·s，表面張力25.7～27.1 mN/m，返排順利，初期排液速率16.1 m3/h，排液初期點(diǎn)火持續(xù)，測(cè)試無阻流量57.67×104 m3/d，改造效果與清水一致。
現(xiàn)場(chǎng)開展重復(fù)配液回用9井次，累計(jì)回用氣田水/返排液1.43×104 m3（其中氣田水3255 m3），壓裂液性能及施工參數(shù)與清水配制的一致，施工成功率100%，壓裂后破膠徹底，返排順利，改造效果良好。氣田水配制ASCM壓裂液施工情況見圖4。
圖4 S59-16-XXH2井氣田水配制ASCM壓裂液施工情況
采用返排液、氣田水回用，節(jié)約水處理費(fèi)用110元/m3（現(xiàn)場(chǎng)回用處理費(fèi)用比交地方處理廠低），液體成本增加20～40元/m3，綜合費(fèi)用節(jié)約20%以上，經(jīng)濟(jì)效益可觀。同時(shí)，解決氣田水處置難題，緩解蘇里格區(qū)域壓裂用水“供需”矛盾。
綜上所述，ASCM稠化劑具有高耐鹽、耐剪切、高懸砂、低摩阻、低傷害等特點(diǎn)，配合動(dòng)態(tài)回用方案可有效降低施工難度，能夠滿足蘇里格氣田水、返排液等復(fù)雜水質(zhì)大規(guī)模回用需求，經(jīng)濟(jì)效益可觀，社會(huì)效益明顯。
4.結(jié)論及建議
1.采用聚丙烯酰胺AM為主鏈，引入苯磺酸、雙尾單體、陽離子疏水基團(tuán)等功能型基團(tuán)，通過反相乳液聚合制備出了高耐鹽稠化劑ASCM，并通過正交實(shí)驗(yàn)等優(yōu)化了合成條件，單體摩爾比為AM∶SSS∶DEAM∶CnDMAAC=8∶0.5∶1∶0.15，引發(fā)劑用量為0.2%～0.25%，反應(yīng)溫度為40～50℃，聚合單體質(zhì)量濃度為30%。
2.ASCM稠化劑的耐鹽能力達(dá)到85 000 mg/L，耐鈣鎂能力達(dá)到6000 mg/L，在120℃連續(xù)剪切90 min后黏度在50～70 mPa·s，經(jīng)2000 s-1高速剪切后，黏度恢復(fù)率達(dá)90%，靜態(tài)懸砂實(shí)驗(yàn)2 h無沉砂，30～120 min可控破膠，破膠液表面張力25～27 mN/m，破膠液殘?jiān)啃∮?00 mg/L，巖心傷害小于25%。
3.開展氣田水/返排液回用9井次，累計(jì)回用氣田水/返排液1.43×104 m3（其中氣田水3255 m3），壓裂液性能及施工參數(shù)與清水配制的一致，施工成功率100%，改造效果良好。綜合費(fèi)用節(jié)約20%以上，經(jīng)濟(jì)效益良好。
4.ASCM稠化劑具有高耐鹽、耐剪切、高懸砂、低摩阻、低傷害等特點(diǎn)，能夠降低高礦化度水配液施工難度，節(jié)約成本，可滿足蘇里格氣田水、返排液等大規(guī)模回用需求。