膠囊破膠劑的性能評(píng)價(jià)

1、膠囊破膠劑的性能評(píng)價(jià)水基或乳化壓裂液在進(jìn)入或返排出地層裂縫之前，對(duì)壓裂液的保持和破膠粘度是有特殊 要求的。但常規(guī)過(guò)硫酸錢（APS）破膠劑很難使兩者都同時(shí)達(dá)到要求。使用破膠劑的目的是 為了解除壓裂液保持的粘度，并減輕由水基或乳化壓裂液引起的油層損害。當(dāng)壓裂液中加入 的APS破膠劑量過(guò)多，裸需的APS破膠劑直接與凍膠壓裂液接觸，很快造成該凍膠體粘度 的下降，使其攜砂能力減弱，影響造縫能力；而且降解的水基濾液又穿過(guò)濾餅（即裂縫壁而）， 從而引尼嚴(yán)重的油層率液損害；相反，當(dāng)壓裂液加入的APS破膠劑量過(guò)少時(shí)，則會(huì)造成高 粘的壓裂液在支撐劑導(dǎo)流床上大量富集，從而造成壓裂液殘?jiān)蜏粢阂矊?duì)該層的損害，甚 至

2、造成壓裂液返排困難。因此，研究新型的破膠劑與破膠技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了從 根本上解決壓裂液的交聯(lián)與破膠矛盾，國(guó)外Halliburton公司開發(fā)了 Optiflo-3膠囊技術(shù)，國(guó) 內(nèi)壓裂酸化中心研制了 NBA-101膠囊破膠劑，都較好的解決了這一問(wèn)題。在參考以上兩者 的基礎(chǔ)上，我們采用先進(jìn)的包衣和緩釋技術(shù)及新的膜材料，開發(fā)和研制岀了能控制破膠作用 時(shí)間的系列膠囊破膠劑（BGA-8）。用該破膠劑與油田現(xiàn)用壓裂液配方進(jìn)行了髙濃度隔水性 能、高濃度破膠釋放、導(dǎo)流能力等性能測(cè)試。結(jié)果證明，BGA-8膠囊破膠劑不僅具有良好 的隔水和延遲破膠性能，而且在油層條件下，借助外力和溶蝕作用釋放APS,能使壓

3、裂液 具有優(yōu)良的流變性和超常的返排特性，能提髙支撐劑層的滲透率，因此，它在淸除壓裂液對(duì) 目的層的損害方而具有廣闊的應(yīng)用前景。而且，該膠囊破膠劑顆粒均勻、圓滑度好，選用的 膜材料又具有可降解和溶蝕性，解決了其它膠囊破膠劑存在殘余囊殼不能降解造成對(duì)油層損 害的問(wèn)題。1膠囊破膠劑結(jié)構(gòu)BGA-8膠囊破膠劑主要由兩部分組成：囊心和麥殼。結(jié)構(gòu)如圖1所示。囊心為APS或 其他常規(guī)固體破膠劑：囊殼為在底層條件下可緩慢降解和溶蝕的復(fù)合髙分子材料。英粒度可 以根據(jù)要求在0.2mm-2.0mm之間任意篩選搭配，囊殼厚度在30 u m左右。圖1膠囊破膠劑結(jié)構(gòu)示意圖2膠囊破膠劑的釋放機(jī)理常規(guī)APS破膠劑是以直接裸壺溶解

4、形式參與壓裂液的破膠化水反應(yīng)，而膠囊破膠膠劑 與常規(guī)破膠劑的釋放方式是不同的。它主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方而。1）膠囊破膠劑在常溫常壓水中幾乎不釋放破膠成分，而是在壓裂施工結(jié)束后，當(dāng)液體 濾失、裂縫閉合后，閉合壓力在支撐劑與膠囊破膠劑上產(chǎn)生點(diǎn)與點(diǎn)接觸的髙壓力時(shí)，由于膠 囊強(qiáng)度大大低于支撐劑的強(qiáng)度，這樣，囊殼在這種高壓力作用下產(chǎn)生變形、破裂，從而使易 溶于水的囊心（如過(guò)硫酸彼）釋放岀來(lái)。2）在井下高壓水的溶蝕和高滲透下，壓裂液中的水通過(guò)囊殼緩慢進(jìn)入膠囊內(nèi)部，與囊 心接觸，并緩慢溶解囊心（過(guò)硫酸鞍），產(chǎn)生膨脹壓力。在這種膨脹壓力作用下，溶解后的 囊心溶液再通過(guò)囊殼反滲透至壓裂液中，對(duì)壓裂液產(chǎn)生降解作用。

5、因此，BGA-8膠囊破膠劑的釋放機(jī)理是借助外力觸發(fā)為主，以緩慢的溶蝕滲透釋放為 輔的釋放原理。3BGA-8膠囊破膠劑的性能測(cè)試3.1破膠性能膠囊破膠劑的性能指標(biāo)主要有粘度保持率和釋放率。粘度保持率是指加與不加破膠劑對(duì) 壓裂液粘度的影響差別。在檢驗(yàn)BGA-8膠囊破膠劑的性能時(shí)，主要看英是否具有“延遲釋 放和大劑量使用以及破膠更徹底”的特點(diǎn)。針對(duì)油田目前應(yīng)用的水基或乳化壓裂液，常規(guī)的 破膠劑使用濃度有一定的限制，一般平均在0.02g/100ml左右，不可能使用髙濃度的破膠劑。 但是，采用膠囊破膠劑，用量可以提高到0.15g/100ml以上。為了比較膠囊破膠劑與常規(guī) APS破膠劑對(duì)凍膠壓裂液流變性的

6、影響，測(cè)試時(shí)采用相同的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)其破膠性能進(jìn)行 了評(píng)價(jià)。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。表1常壓下不同破膠劑加疑對(duì)壓裂液粘度的影響膠囊濃度實(shí)驗(yàn)溫度不同時(shí)間壓裂液粘度保持率樣品g/100mlr00.5hl.Oh2.0h3.0h124010010010010010020.02409897959390GY-830.054094969290864004090949087825054()869189S37710.024()682114820.054056125APS300402773405401232由表1中數(shù)據(jù)可以看岀，當(dāng)加入膠囊破膠劑的濃度由0、04g/100ml增加到0.15g/100ml 時(shí)，常壓下，在4

7、0°C的試驗(yàn)溫度和lh的破膠時(shí)間內(nèi)，對(duì)凍膠壓裂液粘度保持率仍保持在85% 以上：而采用未包衣的常規(guī)APS破膠劑濃度0.02g/100ml時(shí)，盡管破膠劑濃度相對(duì)很低，在 lh破膠破膠時(shí)間內(nèi)其凍膠壓裂液的粘度保持率更低，使壓裂液很快破膠化水。所以，膠囊 破膠劑既能使壓裂液的攜砂粘度保持較髙，又能使該壓裂液返排破膠粘度更低。說(shuō)明，膠囊 破膠劑具有良好的延遲破膠性能，可以高濃度使用。3.2膠囊破膠劑的釋放性釋放率是指一左條件下膠囊釋放破膠劑的程度。過(guò)硫酸彼釋放程度的檢驗(yàn)方法有經(jīng)典化 學(xué)滴左加分光光度汁和電導(dǎo)率法，溫度超過(guò)50°C后電導(dǎo)率法的結(jié)果往往偏髙。BGA-8膠囊 破膠劑與國(guó)內(nèi)

8、的膠囊破膠劑NBA-101和國(guó)外的Optiflo-3及普通過(guò)硫酸拔破膠劑性能在 30MPa下釋放的程度的比較結(jié)果見(jiàn)表2所示。可見(jiàn)，BGA-8膠囊破膠劑在常溫常壓水中具 有較好的隔水性，在髙壓下又具有良好的釋放性，說(shuō)明對(duì)壓裂也具有良好的延遲破膠性，可 以高濃度使用。表2膠囊破膠劑水中釋放結(jié)果對(duì)比結(jié)果破膠劑 名稱型號(hào)水中釋放率常溫常壓30Mpa卜常溫NBA-101<5(2h)65Optiflo-3<7(2h)75(NHJ2S2O8>80 (10s)100GY-8<5(2h)703.3膠囊破膠劑的加載釋放性膠囊破膠劑的加載釋放性評(píng)價(jià)可以考察膠囊破膠劑在壓裂結(jié)束后閉介壓力對(duì)其麥

9、心釋 放性能的影響。加載擠壓破碎可使膠囊破膠劑實(shí)現(xiàn)快速釋放達(dá)到迅速破膠化水的目的。試驗(yàn) 中準(zhǔn)確稱取l.Og膠麥破膠劑與20.0g陶?；旌希b入實(shí)驗(yàn)?zāi)＞邇?nèi)，并將注塞插入模具內(nèi)，旋 轉(zhuǎn)180° ,使混合物頂而鋪平。然后將模具放在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，并對(duì)其加載時(shí) 30MPa保持5min。卸載，待其應(yīng)力降為零時(shí)，取出模具。用蒸餡水沖洗模具和陶粒，用移 液管取岀2.0ml溶液于碘雖:瓶中，按GB655-1994中3.1的要求分析溶液中過(guò)硫酸鞍的含量, 然后計(jì)算出膠囊破膠劑過(guò)硫酸錢囊心的釋放量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，囊心釋放率可達(dá)到70%以 上，說(shuō)明該膠囊破膠劑可通過(guò)外力觸發(fā)破裂實(shí)現(xiàn)快速釋放。3.

10、4壓力作用對(duì)膠囊破膠劑性能的影響作為囊心的破膠劑從膠囊內(nèi)壓裂液中釋放結(jié)果，可以通過(guò)測(cè)量不同壓力作用下，加入膠 囊破膠劑與未加膠囊破膠劑的粘度保持值來(lái)比較確定。用兩個(gè)千斤頂進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在上面 的千斤頂缸簡(jiǎn)中裝入待測(cè)的壓裂液，將下而的千斤頂卸掉單流閥，在40°C和0.15g/100ml 膠囊濃度下，用手壓泵加壓，使壓裂液承壓，測(cè)取不同壓力下不同破膠時(shí)間內(nèi)該壓裂液粘度 保持值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3所示?？梢?jiàn)，在同樣的測(cè)試條件下，壓裂液承受壓力越高，相應(yīng)的 膠囊破膠劑對(duì)壓裂液破膠后的粘度保持值越低。說(shuō)明膠囊破膠劑具有良好的緩釋破膠效果的 同時(shí)，壓裂可以大大加快膠囊破膠劑的溶蝕釋放。3.5膠囊破膠

11、劑對(duì)支撐劑層滲透率的影響由導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在模擬油藏裂縫條件下，由于壓裂液在填砂裂縫導(dǎo)流床上大量富 集，從而造成壓裂液殘?jiān)蜏粢海ㄎ赐耆颇z的壓裂液）對(duì)支撐劑層滲透率的損害，這種 損害主要與裂縫內(nèi)濃縮的壓裂液濃度值有關(guān)，壓裂液原液濃度越大，其損害的程度越大。無(wú) 論是交聯(lián)還是未交聯(lián)的壓裂液，裂縫內(nèi)最終壓裂液的濃度，對(duì)支撐劑層的滲透率損害都有較 大的影響，因此，必須對(duì)壓裂液進(jìn)行徹底破膠化水，使其盡量返排徹底。表3壓力對(duì)膠囊破膠劑延遲破膠性能的影響樣品 編號(hào)閉合壓力（Mpa）實(shí)驗(yàn)溫度 （°C）凍膠壓裂液粘度（mPa.s）lOmin30minlh3h1140100100100100215

12、40465320401524254055304036354(12為了淸除由于壓裂液濃縮所造成的滲透率損害，必須加入髙濃度的破膠劑。實(shí)驗(yàn)是將不 同濃度的APS破膠劑反向注入導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)裝置中，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著APS破膠劑濃度的增 大，英滲透率恢復(fù)值越高，說(shuō)明髙濃度使用APS破膠劑可以有效地減小壓裂液對(duì)地層的損 害。利用研制的膠囊破膠劑進(jìn)行了填砂巖心流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，采用0.15g/100ml的膠囊破膠劑 濃度和4.0%的瓜膠濃度，巖心滲透率恢復(fù)率可以達(dá)到70%以上。說(shuō)明膠囊破膠劑可以實(shí)現(xiàn) 高濃度使用破膠劑的目的，而且有利于支撐劑層滲透率的恢復(fù)，減輕壓裂液對(duì)支撐劑層滲透 率的損害。4結(jié)論1）膠囊破膠劑能是壓裂液具有理想的流變性、攜砂能力和濾失性，能有效控制水基或 乳化壓裂液的破膠作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)壓裂液攜砂、造縫時(shí)髙粘度與壓裂結(jié)束后又能夠徹底破膠 化水并易于返排的目的。2）膠囊破膠劑與常規(guī)APS破膠劑相比，具有隔水性好、能大劑量使用、能觸發(fā)整體破 裂釋放及壓力溶蝕滲透釋放、使壓裂液延緩破膠，保持合適的破膠作用時(shí)間，并使壓裂液破 膠更徹底等明顯的優(yōu)點(diǎn)。因此，他可以用來(lái)代替常規(guī)的APS破膠劑。3）膠囊破膠劑的使用濃度可比常規(guī)APS破膠