2.3 黏弹性对比

压裂液的黏弹性与它的携砂能力密切相关。对比了3种减阻剂在自来水中加量0.3%（w）时制备的滑溜水的黏弹性，应力扫描和频率扫描结果见图4。 

   由图4a可知，随扫描应力增大，试样的弹性模量（G'）和黏性模量（G''）均保持不变，超过某一临界值（这一临界值即为最大线性应力，又称屈服应力）后，G'和G''均迅速下降。3个试样的屈服应力分别为0.35，0.69，1.13 Pa，屈服应力越高表明结构强度越高，高的结构强度更有利于提高对支撑剂的悬浮效果。

由图4b可知，3个滑溜水试样均表现出高频区G'大于G''，低频区G'小于G''的特征，FR-2和FR-3配制滑溜水的G'和G''的交点更趋向低频区，交点对应频率的倒数称为松弛时间（τ），τ越长越偏向弹性体；在相同频率下，FR-2和FR-3配制滑溜水的G'/G''更高。τ和G'/G''都表明，微交联减阻剂配制滑溜水的弹性特征占比更高，化学交联点的引入促进了流体由黏性向弹性的转变，更有助于提高支撑剂的悬浮能力。

2.4 携砂性对比

黏弹性测试结果对滑溜水的静态或准静态携砂更具有指导意义，而在实际应用中，滑溜水对支撑剂的携带作用是处于动态过程中的，采用平行板裂缝模拟装置进一步定性地考察了3种减阻剂配制的黏度为15 mPa·s的滑溜水的动态携砂性能，结果如图5所示。

由图5可知，虽然滑溜水的黏度相同，但携砂能力仍具有一定差异。FR-1配制滑溜水砂堤呈“中间高、两边低”的特点，最高砂堤高度为90 mm；而FR-2和FR-3配制滑溜水砂堤呈“前低后高”的特点，最高砂堤高度均为80 mm，FR-3配制滑溜水在近端的沉降最少，表明它的支撑剂运移能力最强。

相比线型减阻剂，微交联减阻剂在使用量更低的情况下可获得同等黏度的滑溜水，且动态支撑剂运移距离更远、铺砂剖面更好。在动态流动过程中，受到高速剪切时线型分子更容易沿流场取向而发生解缠结，但微交联剂减阻剂中含有更稳定的化学交联结构，能够确保溶液中的网络结构密度，赋予滑溜水相对更高的黏弹性，因此动态携砂性更优。

2.5 降解性能

压裂结束后要求减阻剂中的聚合物能降解成小分子片段，一方面降低返排液的黏度，有助于排液；另一方面减少聚合物在地层中的吸附滞留，降低对储层伤害。交联聚合物的分子尺寸大于线型聚合物，更需要关注降解能力。采用压裂返排液（矿化度8 500 mg/L）配制减阻剂添加量0.3%（w）的滑溜水，在高温滚子炉中90 ℃下老化48 h，模拟减阻剂在地层中的降解条件。对比了老化前后滑溜水的黏度变化，结果见图6。

由图6可知，微交联减阻剂配制的滑溜水老化后的黏度下降率达到80%以上，降幅明显高于线型减阻剂，且绝对黏度值也更低，说明降解性能优于线型减阻剂。一方面，高温条件下，减阻剂分子主链发生热降解断链，使得滑溜水黏度下降；另一方面，多官能团交联剂中的丙烯酸酯键在高温作用下会发生水解，生成羧酸基和醇，尤其是地层水中的钙、镁离子易与羧酸基结合，可进一步促进酯键水解。交联结构被水解破坏，分子尺寸大幅度减小，使滑溜水的破胶更彻底，因此降解性能优于线型减阻剂，从而实现保护储层的目的。

2.6 现场应用

微交联减阻剂在四川盆地沙溪庙组致密气藏金浅某井开展了现场试用。该井为水平开发井，分10段进行压裂改造，单段设计液量1 600~1 800 m3，砂量530~600 t，其中70/140目石英砂420~480 t，40/70目覆膜砂110~120 t，加砂强度5 t/m，设计施工排量16~18 m3/min，最高砂质量浓度480 kg/m3。

主体采用中高黏滑溜水，石英砂阶段减阻剂加量0.25%~0.35%（w），滑溜水黏度12~21 mPa·s；覆膜砂阶段减阻剂加量0.3%~0.35%（w），滑溜水黏度18~24 mPa·s；顶替阶段使用低黏滑溜水（6~9 mPa·s）。

该井第4~6段采用微交联减阻剂进行对比，其余7段采用线型减阻剂，第4段施工曲线如图7所示。采用微交联减阻剂施工段压力平稳，现场滑溜水取样黏度和携砂性正常，平均减阻剂加量0.32%（w），其余7段线型减阻剂平均加量0.41%（w），微交联减阻剂的使用量下降22%。

1. 结论

1）微交联减阻剂的溶解时间30~40 s左右，减阻率70%以上，与线型减阻剂相当；微交联结构的引入并不影响溶解和减阻效果，能够满足现场连续混配施工要求。

2）微交联减阻剂中引入了化学交联结构，增黏能力比线型减阻剂更强；交联剂的平均官能团数越多，增黏能力越强；但随滑溜水中减阻剂添加量增加，化学交联相比物理缠结的占比下降、作用逐渐减小，黏度增加趋势变缓。

3）相比于线型减阻剂，微交联减阻剂配制的滑溜水中网络结构更密集，弹性特征占比更高，有助于提高支撑剂的悬浮能力，动态支撑剂运移距离更远，铺砂剖面更好。

4）微交联减阻剂中多官能团交联剂的酯键在地层条件下会发生水解，破坏交联结构，使滑溜水的破胶更彻底，实现保护储层的目的。

5）微交联减阻剂比线型减阻剂现场使用添加量降低20%以上，可降低压裂液成本、减少储层伤害，实现降本增效。