页岩储层压裂用减阻剂的研究及应用进展.DOC

1、1页岩储层压裂用减阻剂的研究及应用进展李永飞 1，王彦玲 1*，曹勋臣 2，刘飞 1，金碧涛 3，王刚霄 1（1.中国石油大学（华东） 石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000；3.川庆钻探工程有限公司 长庆井下技术作业公司，陕西 西安 710018.）摘要：以减阻剂为主剂的滑溜水压裂液具有对地层伤害小和成本低的优点，但存在减阻剂减阻效率不佳，难以满足该体系在现场施工过程中大排量、大液量的要求。该文介绍了聚合物型、表面活性剂型、生物基多糖型以及纳米复合型减阻剂的研究进展；简述了减阻剂产品的现场应用情况，分析了减阻剂的相对分子质量及其分布、

2、分子结构以及离子特征对减阻性能的影响；探讨了其减阻机理及规律；阐述了减阻剂产品的优缺点及循环再利用的必要性；指出了压裂用减阻剂未来的发展方向和趋势，认为稳定性好，减阻效率高，抗盐抗污染能力强，能够满足现场施工要求的纳米复合减阻剂将是未来研究的重点。同时，提出提高返排率，增加循环利用率，保持储层裂缝有较好的导流能力也将成为减阻剂的热门研究领域。关键词：减阻剂；页岩储层；滑溜水；纳米复合；循环利用中图分类号：TE357.12 文献标识码：AProgress in Research and Application of Drag Reducing Agent for Shale Reservoir

3、FracturingLI Yongfei1, WANG Yanling1*, CAO Xunchen2, LIU Fei1, JIN Bitao3, WANG Gangxiao1（ 1.Faculty of Petroleum Engineering,China University of Petroleum(East China)， Qingdao 266580, Shandong, China;2.PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, Xinjiang, China;3.Changqing Downhole Techni

4、cal Operating Company of Chuanqing Drilling Engineering Co., LTD., Xian 710018, Shaanxi, China）Abstract: The slick water fracturing fluid with drag reducing agent as the main component has the advantages of small formation damage and low treatment cost. However, lower drag reducing efficiency of the

5、 making it difficult to meet the requirements of large displacement and large liquid in the process of field application. In this paper, we introduce recent research progresse of different friction reducers including polymer friction reducers, polysaccharides friction reducers, the surfactant fricti

6、on reducers and nano composite friction 基金项目：国家科技重大专项项目专题资助( 2011ZX05005-006-007HZ) *作者简介：李永飞（1988），男，博士研究生。联系人：王彦玲，教授，博士生导师，电话：13031732799，E-mail：。2reducers. The field application of drag reducing agent is presented; The effect of molecular weight, molecular weight distribution, molecular structure

7、 and the characteristics of ions of drag reduction agent on its performance is carefully analyzed; The mechanism of friction reducers is discussed; Whats more, the advantages and disadvantages of drag reduction agent products as well as the necessity of recycling are described. Finally the future de

8、velopment direction and trend of drag reduction agent is pointed out, and it is believed that the nanocomposite drag reducing agent with good stability, high drag reduction efficiency and strong anti-salt and anti-pollution ability will be the hotpot of future research. At the same time, we proposed

9、 that the increase of the recycling rate and better fracture conductivity as a consequence of improving backflow rate will also become a popular research field of drag reduction agent.Key words: drag reduction agent; shale reservoir; slick water; nanocomposite; recyclingFoundation item：National Scie

10、nce and Technology Major Project(2011ZX05005-006-007HZ)随着能源格局的不断变化，对非常规油气资源开发备受关注。近年来，尤其清洁环保的页岩气资源越来越被重视。但页岩储层的低渗、低孔等结构特性，使得其勘探开采难度大，绝大部分页岩气田必须进行储层改造才能得到较高的采收率 1。目前，国际上页岩气有效的开发手段是减阻水力压裂，即通过压力和滑溜水压裂液改造地层体积，其中，减阻水压裂液是专门针对页岩气增产研发的一种新型压裂液体系，也称之为滑溜水压裂液 2-3。该体系主要是由水、减阻剂 、表面活性剂以及稳定剂等组成，其聚合物含量少、返排效率高、成本低，且对

11、储层影响较小，已经大规模应用于美国、加拿大等页岩气开发较早的国家和地区，并取代了传统的瓜尔胶压裂液，经济效益显著 4-5。与常规压裂液相比，减阻水压裂液可产生更加复杂的几何网络结构裂缝，易与地层天然裂缝串通，从而实现增产目的。但减阻水压裂液体系黏度低，导致携砂能力弱，压裂半径较小。为了克服这些困难，页岩气压裂改造一般采用大排量（即现场排量为 1624m 3/min）和大液量（即单口井耗液量5103510 4m3） ，其目的是提高储层导流能力以形成更多复杂的裂缝结构 6-8。但在此条件下，液体在管中会产生湍流现象，且压裂液与管壁之间的摩擦阻力与流速的 1.752.00 次方成正比 9-11，说明

12、通过高压泵注入不仅会造成能量损失，而且地面泵注设备负荷过大。为此，施工过程中常采取向体系中添加减阻剂的措施降低压裂液与管壁之间的摩擦阻力，以减小地面施工压力，提高采收效率 12。减阻剂是水力压裂体系中最重要的成分，其减阻效率直接决定着整个体系的压裂性能及应用范围。本文结合国内外对水力压裂液的研究现状，从减阻剂的应用、减阻性能的影响因素、减阻机理、减阻剂产品的优缺点及循环再利用等方面进行了综述，以便更全面地认识水力压裂用减阻剂。1 减阻剂类型及进展近年来，随着非常规油气田资源的勘探和开发，对压裂增产技术要求越来越高，迫使国内外对压3裂用减阻剂的研究也逐渐成熟，其种类不断增多，总体可归纳为以下 4

13、 种类型：1.1 聚合物型减阻剂20世纪40年代，人们在研究高分子聚合物剪切力下降的过程中，偶然发现了聚合物具有减阻作用，并将其作为减阻剂广泛应用于原油集输过程中，有良好的减阻效果 13。随后，减阻剂的研究工作得到流体力学研究者的关注，并将其应用于压裂液体系，可以说聚合物是减阻剂的“开创者” 。（1）W/O反相聚合物减阻剂，此类减阻剂相对分子质量大且分布区间合理，减阻效果良好，用量小，经济价值高，在页岩气储层改造增产中大规模应用，是当前最常用的压裂液减阻剂之一。W/O反相聚合物减阻剂外相由石油类烷烃组成，内相由水溶性聚合物溶液组成，形成的一种油水平衡值较低的乳状液体系。若添加于水力压裂液中，其

14、水相体积会增大，反相乳状液中的聚合物会迅速解离出来，并快速水化膨胀，进而在压裂时起到减阻效果。2013年，西南石油大学刘通义等 14以AM 和AAS为单体，利用反相聚合乳液法合成了应用于页岩储层压裂减阻剂，并对其影响因素和性能进行评价。实验结果显示，从相对分子质量、粒径大小及分布上看，其具备高分子聚合物的减阻要求；当加量为0.05% 时，减阻率达55% ，同时具备一定的携砂能力。所以，此减阻剂可以较好地降低页岩储层压裂改造过程中的摩擦阻力，减少压裂成本。2014年，针对该类减阻剂的不足之处进行了优化，重新研制出了低黏度、高弹性的新型减阻剂，该减阻剂弥补了上一代携砂能力弱、摩阻高等缺点，并应用于

15、延川南部某煤层气的开采 15。龙学莉等 16以丙烯酸、丙烯酰胺为聚合单体，Span60和Tween80作为乳化剂，通过反相乳液聚合法合成水力压裂减阻剂，并应用于长庆油田，减阻效果显著，其最大减阻率可达78% 。2015年，魏娟明等 17以丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2- 甲基丙磺酸为聚合单体，通过反相聚合法制备了一种水力压裂用减阻剂，并将其作为主剂，与配伍作用良好的黏土稳定剂、助排剂等进行复合，形成了一种水力压裂液体系，即滑溜水体系，其聚合过程如下所示。由实验结果显示，当该减阻剂用量为0.10%0.15% 时，滑溜水体系的减阻率可达66%，且抗温抗盐性能较好。滑溜水体系已经在江汉、青海、

16、华北等致密区块和页岩气储层改造中应用，其性能良好，实现了较好的增产效果，且明显降低了压裂投资成本 18。CH2CHCOHn1 n2CH2CHCONH2CH2CHCONHn3 CH3H32SO3HCH2CHCOHOn1CH2CHCNH2On2CH2CHCNHOn3CCH3H32SO3H目前，对通过反相乳液聚合法制备水力压裂用减阻剂的研究较多，但用量较大，不仅增加压裂成4本，而且会造成环境污染。（2）分散聚合物减阻剂尽管目前常用减阻剂为 W/O 反相聚合物型，但该体系减阻剂中所含表面活性剂用量、转相速率以及抗温抗盐性严重制约了其现场应用范畴。所以，有人提出将减阻剂制成浆糊状或粉末状，使其应用范围更

17、加广泛，但该类减阻剂溶解速率慢，不能满足现场大排量、大液量、即配即用的要求。因此，王娟娟等 19采用分散聚合法合成了能够应用于页岩气压裂的减阻剂，由于该减阻剂外相为水相，可显著提高其在水中的溶解速率，并对减阻剂的减阻效率、粘弹性和抗温抗剪切性能进行评价，结果显示，利用分散聚合法合成的减阻剂具有较好的抗温抗剪切能力，粘弹性良好，减阻率可达 70%。唐汗青等20以 EHMA 为单体，通过氧化还原引发体系，对液滴高速剪切，形成溶解速率快，黏度低，减阻效果好的减阻剂。Kot 等 21-22 利用 2，2- 偶氮2-甲基-N-（2-羟基乙基）丙酰胺与硝酸铈铵作为聚合单体，利用分散聚合法，通过氧化-还原引

18、发，长时间在低温（30）条件下反应，得到目标减阻剂，其结构如下所示，当用量为 0.06%0.25% 时，其减阻效率达 50%70%。分散聚合物减阻剂的性能之所以优于 W/O 反相聚合物减阻剂，是由于分散聚合物可直接通过分散机理溶解于水中，而 W/O 反相聚合物减阻剂必须转相后再溶解。 CHCH2*ON2CHn CH2OHNHCOH3CH3NCH3CH3ONHCH2CH*CH2CH*ON2OH n1.2 表面活性剂型减阻剂表面活性剂型减阻剂主要包括以阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂及两性表面活性剂为主剂的三类减阻剂。Mohareb R M 等 23合成了以十六烷基三甲基氯化铵为主剂的阳离子型减

19、阻剂，结果表明：当温度为 70，质量分数为 0.3%时，减阻率仍然保持 60%以上，说明其具有较好的抗温能力；当质量分数为 0.4%时，采用机械剪切在不同雷 诺数下连续运行 2d 后，减阻率没有明显的变化，说明以十六烷基三甲基氯化铵为主剂合成的减阻剂分子结构受机械剪切而发生断裂的可能性较小，即使有部分结构受损，十六烷基三甲基氯化铵自身具有的粘弹性也可将其重新聚集成胶束结构，说明此类减阻剂具有良好的抗剪切能力，这一结论可为其后续研究和应用提供重要的参考价值。然而，阳离子表面活性剂减阻剂通常带有毒性，限制了其在某些特殊领域的应用。与阳离子表面活性剂型相比，两性离子表面活性剂减阻剂具有一定的生物降解

20、能力和低毒性的特点。因此，Ellina K 等 24-25开发了一种新型减阻剂两性表面活性剂 N，N ，N-三甲胺-N-油酸酰亚胺，测试其在不同浓度下的减阻性能，结果表明，当质量分数为 0.2%时，表现出 83%以上的良好减阻效果， 说明此类减阻剂能够有效抑制湍5流行为，使流体流动变得更加温和，同时降低了流体流动过程中上冲和下扫的概率，从而使垂直壁面方向和展向湍流脉动的现象减少，最终导致溶液出现减阻行为。由于非离子型减阻剂生物毒性低，易降解，近年来对其研究越来越受关注，Tamano S 等 26以油基二甲基氧化胺为主剂制备了新型减阻剂，该产品在质量分数大于 0.2%后开始表现出减阻功效，当质量

21、分数增至 0.6%时，减阻率达到最大值 70%，其主要是由于浓度过低时，所形成的胶束网状结构不足以抗拒外扰，随着浓度的增加，其内部的胶束网状结构强度不断提高，当浓度达到某一值时，减阻效果最佳，有效阻止了湍流的进一步发展。与聚合物型减阻剂相比，表面活性剂型减阻剂具有较好的抗剪切性能，但也存在明显不足：（1）使用过程中浓度需要大于临界胶束浓度才具有较好的降阻效果，但在雷诺数 100000 以内会失去效果。因此，表面活性剂减阻剂往往很难适用于高雷诺数下的压裂作业，成为其无法很好地应用于压裂减阻的致命缺陷；（2）与其他溶剂混合要求较高，现场操作难度较大；（3）部分表面活性剂型减阻剂与体系中其他助剂（如

22、稳定剂、助排剂等）兼容性差；（4）阳离子表面活性剂型减阻剂毒性较高，对储层环境及地下水资源污染严重。1.3 生物基多糖减阻剂天然生物基多糖因其来源广泛，具有可自然降解和对地层伤害小等特点，被用于减阻剂的研究 27-29。目前水溶性较好的生物基多糖减阻剂主要有瓜尔胶（Guar gum）和黄原胶（Xanthan gum） 。瓜尔胶 29为半乳甘露聚糖，相对分子质量约为 1.5105310 5，其分子结构如下所示。OHHHO OOHHOHOHOHHHOCH2H OHHOHHOCH2O-1,6-苷-1,4-苷* OCH2*nSharma R 等 30研究了瓜尔胶减阻剂与现场所使用的其他工作液，如：助排

23、剂、破乳剂以及黏土稳定剂等的配伍性，结果表明，其具有良好的复配效果，在室内，采用返排水配制质量分数为 0.1%，流速为 7.8m/s 时，其减阻率可达 64.2%；压裂施工现场将管道下入井深 3470m 处，其返排液排量为4.825.76m 3/min 时，减阻率可达 63.7%，现场应用良好，且对地层伤害小。 Hong 等 31考察了瓜尔胶减阻剂的抗盐能力，通过对比减阻剂在盐水和清水中的减阻效果，结果发现，当盐水的硬度达 48mg/L6会使其减阻性能降低，且当硬度超过某一值时，会导致减阻剂减阻性能永久性损坏，可能由于高矿化度下水中离子与部分瓜尔胶分子发生反应，同时会引起瓜尔胶分子自身反应，导

24、致了瓜尔胶分子静态条件下体积缩小，从而降低了其减阻性能。黄原胶是通过黄单胞杆菌发酵形成的胞外微生物多糖，由于它分子结构的特殊性，使其具有多种功能，可广泛应用于减阻剂，其相对分子质量为 2106510 7，分子结构如下所示。OHOH HHOHCH2 OHHHCH2O O* OOHH2CH3HHOOOOHHHCH2HOH3C-O O OOHHHCO-H OnKim C A 等 32探索了湍流过程中不同浓度黄原胶的减阻性能，当黄原胶质量分数为 0.01%时开始呈现出减阻性能，随着质量分数的增大，其减阻性能逐渐增强，当质量分数为 0.4%时，减阻率达到最大值。由于页岩气开采过程中常通过大排量提高返排效

25、率，流体剪切速率高，使黄原胶分子链易断裂，导致其相对分子质量降低，最终影响减阻性能。Habibpour M 等 33在黄原胶中加入聚丙烯酰胺，分别研究了其减阻性能和抗剪切性能，结果表明，聚丙烯酰胺支链越长，数量越多，其减阻性能和抗剪切能力越强，主要是由于聚丙烯酰胺的加入削弱了流体流动过程中径向的湍流猝发频率和强度所致。与其他类型减阻剂相比，生物基多糖减阻剂减阻性能不佳，且不溶性物质含量相对较高，对低渗透或孔隙度低的储层影响较大，现场常将瓜尔胶和黄原胶及其衍生物用作稠化剂，以提高基液黏度，目的是增强携砂能力，或者应用于三次采油工程中，以增大波及系数，从而提高采收率。1.4 纳米复合减阻剂复合是指

26、由两种或者两种以上性质异同的物质组成，在性质和功能上保留原各自单一材料的优点，并且弥补了其缺点，同时引发协同作用，使复合材料的综合性能明显超出单一材料 34-35。复合材料现已广泛应用于航空航天、军事、能源等不同领域 36-37。近年来，纳米材料发展迅速，出现了种类繁多的纳米复合材料产品，该技术开始在油气田领域得到应用，尤其可以解决苛刻油田、页岩气以及低渗透油藏等开发难度较大的采收率问题。但关于纳米复合材料应用于水力压裂减阻剂的报道相对较少。按照制备方式不同将纳米复合减阻剂分为三类：（1）填充型聚合物纳米复合减阻剂，此类减阻剂是纳7米单体均匀地分布于聚合物基体中，根据现场所需要满足的性能选取相

27、应纳米材料单体。在制备过程中，为了克服纳米材料单体与聚合物之间的耦合和复配难题，需要对纳米单体表面进行修饰，并处理聚合物表面，通过偶联剂得到目标产品。 （2）层状硅酸盐型纳米复合减阻剂，是利用有机或无机插层剂处理后的黏土与聚合物作用制备的纳米复合减阻剂，此方法有 3 种存在形态，即相分离、插层和剥离。相分离形态具有黏土均匀分散在聚合物中的特点；插层形态特点是聚合物插进黏土的层间，通过TEM 可清楚地看到黏土层间距变大；剥离形态特点是黏土片层被完全分离。一般情况下，在产品制备过程中插层和剥离两个形态同时存在，且这两种形态下的纳米复合材料性能明显优于相分离形态下的复合材料。黏土来源于自然界中，且其

28、具有优良的膨胀性和离子交换性，可通过对蒙脱土表面进行有机化处理以降低其表面能和表面张力，改变蒙脱土片层的极性，以增强其与基体物质的离子交换性和结合能力，同时有利于蒙脱土层间距的不断扩大，便于单体的插入。王杰等 38针对蒙脱土和聚合物的插层复合材料进行了研究，结果表明，经复合后的材料其拉伸强度、抗剪切能力和韧性等力学性能显著增强，为进一步研究高性能纳米复合滑溜水减阻剂提供了依据。 （3）有机/无机杂化纳米复合减阻剂，此类减阻剂集成了无机和有机纳米材料的绝大多数优点，有机聚合物将通过化学反应与无机纳米材料相接，能够体现两者的协同作用，例如：机械性能和热稳定性良好的 SiO2 粒子能明显提高基体物质

29、的抗剪切和易加工性能，将纳米 SiO2 引入制备的纳米复合减阻剂具有优良的机械性能和热力学性能。余维初等 39制备了一种新型绿色清洁纳米复合高效水力压裂用减阻剂，此产品溶解能力强，黏度小，稳定性好。实验结果表明，该减阻剂不易起泡，耐温可达 130，具有较好的抗盐抗污染性能，对地层伤害小，成本低。现场应用发现，该产品仅通过柱塞泵以一定比例注入即可，减少设备负荷，降低运输成本，能够满足现场施工、即配即用的工艺要求，克服了乳液减阻剂和固体粉末减阻剂难以溶解，产生气泡等缺点。从生产需求和技术发展的角度看，对减阻效果明显，抗剪切性能强，热稳定性好的纳米复合减阻剂进一步研究具有十分重要的现实意义。2 机理

30、探讨减阻剂的减阻机理比较复杂，涉及多个学科（比如：流变学、流体动力学及物理化学反应等） ，从 20 世纪 50 年代，国内外的学者和研究人员就开始对减阻机理进行讨论和研究，迄今为止，被大家公认的包括以下几种。2.1 湍流抑制机理滑溜水压裂液在管道中的流动形式有两种，即层流和湍流。当液体流动速率达到湍流时，会形成大量漩涡，由于漩涡与管壁之间、漩涡与漩涡之间都存在着不同程度的动量传递，将会造成一定的能量损失，恰好这些损失的能量转化为流体阻力。当加入减阻剂时，其依靠自身具有的特性，使较长分子链向着流体流动方向自然拉伸，促进流体微元运动，增加流速，提高减阻率。对径向微元运动，减8阻剂将会改变其运动方向

31、和大小，迫使径向应力转化为顺向应力，且抵消部分作用力，从而导致漩涡能量耗能减小，最终使得流动阻力减小。由于层流不会发生涡流能量损失，因此，减阻剂在层流中不起作用 40-42。2.2 粘弹性机理当流体在湍流流动的过程中，与井壁接触的那一薄层流体分子和管壁之间存在着作用力，用粘附功表示井壁与这一薄层内流体分子之间的作用力大小，由于聚合物型减阻剂具有粘弹性，当其加入时将会削弱固液之间的作用力，使它们之间产生相对滑动的趋势，若减阻剂的浓度足够大，使得这一薄层流体处的液体不能完全粘附于井壁表面，薄层内的流体分子将会受到主流速率的牵引，使之一起流动，起到减阻的作用。同时，聚合物型减阻剂将会吸收一部分湍流漩

32、涡产生的动能，以弹性能形式储存起来，使旋涡动能减少，随之也降低了能量耗散，最终减小了流体流动过程中所产生的阻力。但该理论目前不能完全地解释表面活性剂等减阻现象。因此，今后对不同类型减阻剂的减阻机理需要不断的深入研究 43-44。2.3 纳米颗粒吸附机理所制备的功能性纳米复合减阻剂既保留了大量的亲水基团，具有极强的吸附能力，也使得其电性和润湿性发生改变，其中润湿性从原来的强亲水性变为超疏水性。当进入页岩储层空隙孔道后，纳米复合减阻剂会与孔壁的微观引力发生作用，克服孔道壁面水分子的排斥作用，冲破水化层与孔壁逐渐接近，当距离约为 0.3nm 时，将与孔壁表面大量残断键引发多氢键键合作用，形成纳米复合

33、减阻剂在孔壁表面的强吸附层。同时由于纳米复合减阻剂的疏水层是由多孔纳米颗粒构成的微观结构，其微孔中含有一定量的气体，这种气体来自于生产过程或者之后吸附，形成一种气固复合疏水表面（相当于固液界面“气垫层” ） ，水流与这种气固疏水表面的引力远小于水分子内部的引力作用，从而降低壁面与液体之间的流动阻力，起到减阻作用 45。3 减阻性能影响因素减阻剂的相对分子质量及其分布、分子结构以及离子特征等对减阻性能的影响至关重要 46。选取几种代表性的减阻剂进行对比，结果如表 1 所示。表 1 6 种减阻剂性能比较 49Table 1 Performance comparison of six drag re

34、ducers类型 减阻剂 溶解性 黏度/(mPas) 相对分子质量/10 4 分子结构 离子特性 减阻率/%瓜胶 C 速溶 4.010.0 100200 分子主链带支链 非离子 68聚合物 B 速溶 4.07.0 8001000 长链结构 阴离子 759D 一般 3.05.0 400600 螺旋型 阳离子 76H 速溶 2.04.0 80140 线状结构带长支链 弱阴离子 80A 一般 3.55.0 500700 胶束 非离子 72表面活性剂 G 一般 4.012.0 400600 螺旋型胶束 阳离子 75注：A-离子聚丙烯酰胺；B-阴离子聚丙烯酰胺； C-速溶瓜胶；D- 阳离子聚丙烯酰胺；

35、G-阴离子表面活性剂；H-弱阴离子两性聚丙烯酰胺。由表 1 可知，具有长链分子结构的 C、B 及 H 比螺旋结构 D 和表面活性剂胶束结构 G 的溶解能力强；B 属于直长链结构，带有支链结构的 C 和 H 比直长链结构 B 更稳定，抗剪切能力强，具有持久的减阻性能；D 属于螺旋结构，其分子链柔顺性好，呈现出较好的弹性，可在溶剂中充分伸展。因此，D 较其他减阻剂具有良好的减阻效率 47-48。从表 1 中可以发现，减阻率与减阻剂相对分子质量、分子结构、离子性能等呈现规律性变化 49：（1）在一定范围和条件内，减阻率随着减阻剂浓度增加而增大，当达到一定浓度时，减阻率达到极值；（2）减阻剂相对分子质

36、量低于 100 万时，减阻率随着减阻剂相对分子质量的增加不断增大，当相对分子质量大于 100 万后，不同类型减阻剂减阻性能大体相似，但减阻效率基本不受离子特性和黏度大小的影响；（3）减阻剂的分子结构对减阻性能影响非常显著，分子链结构呈螺旋型、柔顺性强的减阻剂以及较低相对分子质量的长直链结构减阻剂和带支链的长链减阻剂减阻效率更好，减阻性能趋于稳定；（4）具有支链结构的减阻剂溶解性好，且减阻性能良好，加之相对分子质量较小，便于分解，能降低对地层破坏。4 减阻剂产品现场应用以减阻剂为主剂复配成的滑溜水压裂液黏度低、携砂能力弱，因此，用滑溜水压裂液进行储层改造来提高采收率的效果主要决定于天然裂缝地层的

37、形成及对压力和应力响应程度的强弱。所以，滑溜水压裂体系更适用于渗透性低、页岩强度高、闭合应力小等特征的页岩储层。对于江汉盆地江陵地区高应力致密储层三口井进行压裂改造，依据就地应力程度状况，该井上层应力条件不佳，裂缝高度难以把握，为了解决此问题，消除裂缝过高产生早穿现象，现场采用可控裂缝高度方案，即首先利用滑溜水压裂液在较低排量条件下开缝，逐渐造出小的层缝，然后慢慢增加滑溜水排量，以提高携砂能力，同时起到支撑裂缝的作用。压裂后通过测井表明，在井深 2.7103m 左右裂缝有延伸，可显著改善裂缝在纵向延伸过渡。该井经过压裂改造后，压裂液的返排率和采收率优于其他同一地质构造条件下改造井。其产量约为相

38、邻油藏的 4 倍，显著降低开采成本 50。因此，滑溜水压裂液对于高应力致密储层适应性良好。对柴达木盆地某口页岩气探井，通过压裂改造考察其储层含气量，注入 640m3 以减阻剂为主剂的10滑溜水压裂液，施工压力约 55MPa，排量为 9.0m3/min 时，测得该体系减阻率可达 65%。对该页岩层进行压裂改造后，以减阻剂为主剂的滑溜水压裂液体系在储层改造过程中性能良好；溶解度高，可实现在线配制；压裂摩阻小，减阻效果明显，尤其对超高应力和高深储层减阻效果更加显著；黏度可控，携砂能力强；防膨性能良好，使得井壁防膨率可达 80%以上；返排率高，抗温抗盐能力强，能够适应现场页岩气压裂 17。对于四川地区

39、页岩气储层，具有黏土矿物含量高、裂缝发育不佳和地层应力差过大等地质结构特征，中石油工程研究总院研制了一种能够控制黏度的滑溜水压裂液体系，并对五口井进行现场实验。结果显示，减阻效果可达 75%，黏度调控幅度为 215mPas，对储层伤害在 10%以内，表面张力较小，能较好地适应不同储层水力压裂，且可实现在线配制。在川东区块深层页岩气水平压裂时，将滑溜水压裂液与活性胶液进行复配，其胶液能很好的水化，且减阻率高达 78%，对于深层页岩气水平井压裂具有里程碑意义。在此期间，中石化西南分公司通过反相聚合法合成了减阻率较高的聚合物型减阻剂，于四川盆地 W 和 C 两储层进行 8 井次矿场实验，其减阻率达

40、65%68%，且返排效果良好 51-52。对于鄂尔多斯盆地非常规资源的开采，延长石油公司利用反相乳液法对丙烯酰胺和带有亲水基团的物质进行共聚，制备了适合于该地区储层条件的聚合物减阻剂，且对其进行矿场实验。结果发现，减阻率为 60%，对地层伤害较小 53-54。对于塔河地区油田储层特殊结构，房好青等 55结合该区块地层条件，研发出了新的减阻水压裂液技术，并将其与常规压裂技术相比较，结果显示，新型减阻水压裂技术与常规压裂技术产量相当，但其成本比常规压裂技术低很多。因此，矿场优先采用新型减阻水压裂技术，可明显提高经济效益。对于渝东区块页岩气地质特点，徐骞等 56通过滑溜水压裂技术对HF-1井进行矿场

41、增产改造，分析结果显示，所优选的滑溜水压裂液与胶液配伍良好，可满足现场施工要求，同时验证了渝东区块页岩气藏具有其自身的特征，与其他国家页岩气储层有差异。所以，在借鉴国外经验的同时，需要研究符合中国储层特征的压裂液体系和压裂工艺。对于陇东和陕北区块，长庆油田公司将魏松 57制备的EM30滑溜水压裂液现场应用，效果显著，该产品表现出了固体含量低、摩阻小、溶解性好、对地层伤害小、即配即用等优点，可降低阻力50%以上，水力压力降幅为510MPa，返排回收率高达85%，开采成本明显降低。5 减阻剂产品优缺点5.1 优点（1）返排率高。滑溜水压裂液体系黏度低，流速快，使注入液体尽量多地排出，减少压裂液滞留于地层中的时间，降低对储层的浸泡程度，防止压裂液附着并沉积于裂缝表面而不易被排出使得地层