随着转向压裂技术的广泛应用,在该技术中起重要作用的暂堵剂也有很大的发展。目前,工业界已经有多企业在推动形成暂堵剂行业标准。然而压裂暂堵剂能做到真的暂时堵塞么?这要画个问号,不时有解堵后暂堵剂难以完全溶于返排流体中,由此引起的地层伤害问题,反映在矿场应用中。王彦玲等撰写的《转向压裂暂堵剂的研究及应用进展》给出一个表格,把暂堵剂分为“酸溶性、水溶性和油溶性”三类。文章认为由于酸溶性暂堵剂需要酸化解堵,油溶性暂堵剂只能应用于油井施工,水溶性暂堵剂才是发展主流。确实如此,目前的技术文章和现场工程师的反馈结果都表明,将要形成行业标准、成规模使用的产品,大多是水溶性暂堵剂。
水溶性暂堵剂种类繁多,在使用形态上有颗粒、丝状、胶塞及其混合物,在化学组成上有交联的或非交联的各种合成或天然高分子聚合物。目前市场上主流的降解材料基本上是聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯(PBAT)等在力学性质上可以满足要求的材料,它们被制成各种形状的产品,用于纤维状物、压裂堵球、甚至一些可溶解的桥塞等,都有一定的市场规模。但研究表明,完成暂堵后的暂堵剂很难从地层中完全清除,造成的残留可能永久性地降低地层渗透率,一些案例中发现上述情况可使地层渗透率降低5%~40%。
暂堵剂厂商或研究者提供了各种各样的性能评价方法,但大多数情况下会将其溶解性作为一个配伍性的综合性能来表征,而不是从化学反应上研究其和水的最终反应产物。按不同的固液质量比将暂堵剂与地层水混合,在20℃、40℃、60℃、80℃下放置8h、16h后测定水溶率是一个典型的、较受大家认可的方法,但其评价指标还是人造岩心下是否解堵这样一个综合因素。
是时候问一问石油工程服务商了,是不是应该向油田用户推荐具有全降解性能的产品,即能够在自然环境下最终变成二氧化碳和水的材料。
新产品来了,这就是聚乙醇酸(PGA),也称聚羟基乙酸。
一个有点儿酷、不算普通也不奇怪的化学结构。
聚乙醇酸树脂具有足够的力学性质,PGA的拉伸强度及弯曲强度较传统工程塑料如PEEK、PA、POM更好,是一种很好的工程材料,已经被广泛用来制作一些高强度的一次性非金属工具,PGA材料制备的压裂球和桥塞等产品能满足70MPa及以上的承压要求。
更重要的是它具有很好的可降解性,无须矿化度、不受介质浓度的影响,在纯水和各种盐水(NaCl\KCl\CaCl\NaHCO3\Na2SO3)中的降解速度一致。特别是PGA的降解速度不受压裂液中的各种化学助剂(表面活性剂、杀菌剂)的影响。