作者：郑晓敏
我国页岩气资源潜力巨大，在常规能源可开采量逐年递减的情况下，页岩气的大规模商业开发有利于缓解国内天然气缺口带来的压力，保障国家能源安全，改善能源供给结构。水力压裂技术是页岩气勘探开发最重要的技术之一，线性胶压裂液是水力压裂技术的重要组成部分，其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。线性胶压裂液主要以水溶性高分子聚合物增稠剂为主剂，其他添加剂（如交联剂、防膨剂、助排剂和破胶剂等）为辅剂组成，该类型压裂液具有低伤害、低摩阻、易返排等优点，目前主要应用于低渗透页岩储层的压裂改造。压裂液的变剪切性能及对岩心基质伤害性能是线性胶压裂液最重要的性能，变剪切性能关系到压裂液的输送、携砂、摩阻和压裂效果。压裂液滤液对岩心基质伤害性能主要表现为润湿性能的改变，毛细管力的变化，黏土膨胀和颗粒运移，水锁和气锁效应。笔者重点评价了SRFP线性胶压裂液在70~ 900C的变剪切性能及对岩心基质伤害性能，并将SRFP线性胶压裂液在塔里木盆地某重点页岩气探井进行了现场应用。
1 实验部分
1.1 主要实验样品
SRFP-1增稠剂，工业品，中国石化石油工程技术研究院生产；SRFC-1交联剂，工业品，中国石化石油工程技术研究院生产；SRCS-1黏土稳定剂，工业品，中国石化石油工程技术研究院生产；SRCU-1助排剂，工业品，中国石化石油工程技术研究院生产；过硫酸铵，工业品，北京化工厂生产。
1.2主要实验仪器
HAAKE MARSⅢ型流变仪，德国Thermo Fisher公司生产；IKA RW20 digital数显型顶置式机械搅拌器，德国艾卡公司生产；长岩心酸化驱替伤害试验装置，法国万奇公司生产。
1.3 SRFP线性胶压裂液制备
向一定量的水中加入0.35 %的SRFP-1增稠剂，充分搅拌一段时间，然后加入0.3 %的SRCS-1黏土稳定剂和0.1%的SRCU-1助排剂，制备SRFP线性胶压裂液基液。向上述基液中加入0.16%的SRFC-1交联剂，制备SRFP线性胶压裂液体系。
1.4 SRFP线性胶压裂液性能评价实验
1.4.1 变剪切实验
采用HAAKE MARSⅢ型流变仪评价压裂液的耐剪切性能，流变仪程序设定分以下5步：①25℃稳定5 min；②以3℃/min的升温速率从25℃开始升温至实验温度；③稳定实验温度，剪切速率从170 s-1减小到25 s-1，再从25 s-1增加到170 s-1；④稳定实验温度，在170 S-1条件下，剪切20 min;⑤再重复步骤③和步骤④实验2次。评价SRFP线性胶压裂液耐剪切性能。
1.4.2压裂液滤液对岩心基质伤害实验
选取直径为2.5 cm，长度为3.75 cm的天然岩心，采用长岩心酸化驱替伤害试验装置，按照SY/T5107 -2005中6.10所述评价方法，测定压裂液滤液对岩心基质伤害率，岩心基质伤害率为：
2结果与讨论
2.1变剪切实验
线性胶压裂液的分子结构不同于常规交联胍胶压裂液，常规交联胍胶压裂液为立体网状结构，而线性胶压裂液是一种线型结构，线性胶压裂液的流变性能是影响页岩气压裂施工成败的主要因素之一。
考察了SRFP线性胶压裂液在70~90℃的变剪切实验，结果如图1～图5所示。由图1～图5可知，当温度分别为70、75、80、85℃和90℃，经170 S-1剪切100 min后的平均黏度分别为72、68、56、52 m Pa .s和40 m Pa .s；随着温度的升高，黏度降低，当体系黏度降低到一定值之后趋向稳定。说明该体系具有良好的耐温耐剪切性能，在低砂浓度的情况下有利于压裂液携带支撑剂移动至较远的距离。因此，SRFP线性胶压裂液适合900C以下储层温度的施工要求。
2.2岩心基质伤害实验
压裂液滤液对岩心基质的伤害以岩心渗透率的变化来表征，影响因素主要有岩心的矿物组成、岩心渗透率大小和压裂液破胶程度等。利用长岩心酸化驱替伤害试验装置测定压裂液滤液对岩心基质的渗透率，从而计算伤害率。岩心基质伤害实验结果如表1所示。由表1可知，对于1#岩心，SRFP线性胶压裂液滤液对岩心基质伤害前的渗透率为4.6×10 -3 μm2伤害后渗透率为4.1×10-3μm2，经计算，伤害率为10.9%；对于2#岩心，SRFP线性胶压裂液滤液对岩心基质伤害前的渗透率为3.6×10-3μm2 ，伤害后渗透率为3.1×10-3μm2 ，经计算，伤害率为13.9 %；对于3*岩心，SRFP线性胶压裂液滤液对岩心基质伤害前的渗透率为8.1×10-3μm2，伤害后渗透率为6.9×10-3μm2，经计算，伤害率为14. 8%，符合行业标准SY/T 6376-2008要求。
3现场试验
SRFP线性胶压裂液室内主要性能测试符合页岩气压裂施工技术指标要求。选择塔里木盆地某重点页岩气探井进行现场试验。该井属于低渗透页岩气藏，井深3 475 m，压裂井段3 400～3 420 m，井温为75℃。
3.1 现场配制SRFP线性胶压裂液
首先缓慢匀速加入0.35% SRFP-1增稠剂，禁止突然提高加料速度或1次加入，这样会形成大量“鱼眼”；加完后循环3～5 min，然后缓慢匀速加入0.3% SRCS-1黏土稳定剂和0.1% SRCU-1助排剂，循环1 min，配制成SRFP线性胶压裂液基液备用。施工过程中，再加入0. 16% SRFC-1交联剂。现场配制SRFP线性胶压裂液流变曲线如图6所示。比较图2和图6数据可知，现场施工配制的线性胶压裂液的抗剪切性能与室内配制线性胶压裂液抗剪切性能相当，表明线性胶压裂液性能稳定。
3.2压裂施工参数
该重点页岩气探井最高施工压力为93.5 M Pa，停泵压力为68.5 M Pa，最高施工排量为7 m3/min，加入SRFP线性胶压裂液521 m3，加砂62.07 m3，平均砂比为11.9%，返排液黏度小于5 m Pa .s。SRFP线性胶压裂液能显著降低压裂液对低渗透页岩气藏的伤害，提高压裂施工效果。该井压裂施工曲线如图7所示。
4结论
(1) SRFP线性胶压裂液在70、75、80、85℃和90℃，170 s-1，100 min内经历3次变剪切，平均黏度分别为72、68、56、52 m Pa -s和40 m Pa .s，表现出良好的流变性能；
(2)对于1 8~38天然岩心，岩心基质伤害率分别为10. 9%、13. 9%和14. 8%，符合行业标准要求，SRFP线性胶压裂液成功应用于塔里木盆地某重点页岩气探井，平均砂比为11.9 %，返排液黏度小于5 m Pa .s，压裂施工成功。
5摘要：线性胶压裂液是页岩气开采最关键的技术之一。以SRFP-1增稠剂、SRFC-1交联剂、SRCS-1黏土稳定剂和SRCU -1助排剂工业品为研究对象制备SRFP线性胶压裂液；评价了该压裂液体系的变剪切性能及对岩心基质伤害性能；将该压裂液在塔里木盆地某重点页岩气探井进行了现场应用。结果表明：SRFP线性胶压裂液在70~ 900C条件下具有良好的抗剪切性能，
对岩心基质伤害率小于20%，现场施工平均砂比为l1.9%，返排液黏度小于5mPa.s。
