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瓜爾膠及其衍生物已成功用在水力壓裂液中,但深部地層油氣開發需要抗更高溫度的聚合物,同時還要求這些聚合不會因斷裂而產生殘留的聚合物導致地層裂縫堵塞。
德克薩斯AM 大學Tariq Almubarak 等人研制了一種新型高溫雙組份聚合物壓裂液,由瓜爾膠衍生物和聚丙烯酰胺類的聚合物組成。與常規壓裂液相比,這種新體系更易溶于水,需要更少的添加劑,能在聚合物加量低的情況下保持良好的流變性能。
所用的合成聚合物為乳液形式(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)組成。制備體系過程:在400cm3 自來水中加入3.2 cm3 的聚合物,使用高速攪拌機攪拌15 秒(800rpm),制備出20 lb/ l000 gal 的聚合物溶液。隨后,攪拌器轉速降低至200 ~ 400 轉/ 分,攪拌15 分鐘。將1.92 g聚合物加入到800cm3 自來水中制備20 lb/ 1000gal的羧甲CMHPG 基凝膠,期間200-800RPM 轉速攪拌15 分鐘。然后按照一定比例混合CMHPG 基凝膠和聚合物溶液,用低剪切(200 ~ 400RPM)攪拌5 分鐘,得到混合溶液。再用一定量的乙酸調整pH 值至5。按要求加入溴酸鈉破膠劑。最后加入交聯劑,攪拌混合30 秒。
室內試驗表明,雙組份壓裂液彈性模量高且在低頻和高頻下都很穩定。這表明它形成了一個明顯的3D 交聯網絡,可以有效地攜帶支撐劑。
這種雙組份聚合物壓裂液中的CMHPG 與聚合物表現出協同作用,使得它在較高溫度條件下仍舊能夠提高粘度。這一特點可以降低材料成本,減少對地層的損害,同時它們的協同作用還可以擴展到具有多糖骨架的其它聚合物中。