4.2.2 改变聚合物离子类型，提高抗盐性

人们在减阻水的现场施工中发现，减阻剂的减阻效果不仅会在盐水体系中性能降低，还会因为其他添加剂的加入而降低，这种现象的出现与聚合物的性质有密切关系。例如：加入AMPS 单体的减阻剂，不但具有良好的减阻效果，还具有一定的抗盐能力，可在酸化压裂作业中使用。

另外，聚合物的离子强度和离子类型对减阻剂的性能也影响很大。例如：阳离子黏土稳定剂与阴离子聚合物减阻剂混合，它们之间可能会产生交联反应，使减阻剂聚合物分子结构发生变化而产生沉淀。

Javad Paktinat在2011 年通过对比研究几种相对分子质量相同的阳离子和阴离子减阻剂在单一盐水体系、混合盐水体系、现场返排液中的减阻性能时发现：所有减阻剂在清水体系中都表现出较好的减阻性能，常规阳离子减阻剂FR-A 和阴离子减阻剂FR-B 在盐水体系中的性能都变差，而阴离子减阻剂FR-C 可在一定量单价离子盐水体系中表现出较好的减阻性能，阴离子减阻剂FR-D 在含有多量单价离子和适量二价离子盐水体系中都表现出较好的减阻性能，且转相速度快。

2009 年，FRC和FR-D 在加拿大Montney 页岩储层减阻水压裂作业中进行现场应用，采用压裂液反排液( 混合盐水溶液)与清水体系1∶1 混合作为减阻水基液，均表现出较好的减阻性能，且FR-D 减阻效果更好。大量研究结果表明，阴离子聚丙烯酰胺类减阻剂的抗盐性能较好。

2009 年，Andrei S.Zelenev研究了多种阴离子聚丙烯酰胺类减阻剂(丙烯酰胺与不同阴离子单体的共聚物)在盐水体系中的减阻性能，优选出一种适用于盐水体系，且与各种添加剂(杀菌剂、黏土稳定剂、阻垢剂)相配伍的W/O 反相聚合物减阻剂。

4.3 无害化减阻剂

虽然减阻水体系中的聚合物含量较少， 但是，近年来随着水平井多级压裂和同步压裂技术的大规模应用，压裂液的使用量越来越大，聚合物在地层中累积，导致对储层的损害越来越严重。目前使用的减阻剂，包括共聚物，大多是以C-C 为主链的聚合物，常规生物酶法、热解等方式难以降解，故针对聚丙烯酰胺的降解常采用化学法。

2007 年P.S.Carman研究了过硫酸盐、无机过氧化物、有机过氧化物和其他氧化剂等作为破坏剂，对比分析了其对聚丙烯酰胺的降解作用。结果表明，在82℃下过硫酸钾的降解效果最好。然而，由于需要较高的温度，反应过程中可能伴随耦合反应的发生，形成交联体系，导致相对分子质量的增加，造成更严重的储层损害。

2011 年Hong Sun对无害化减阻剂进行了研究，他认为可从两个方面对减阻剂进行改进：

①.研制出更加高效的减阻剂，使它能够快速水化，减少完全水化前的潜伏期，因为压裂液从地面到射孔处只需要3min。

②.研制出可自动降解的减阻剂，在泵入过程中具有较高的减阻性能，而在井底可自动降解，且残留物较少。并据此研发了一种新型的易降解反相聚合物减阻剂，这种新型减阻剂对氧化型破坏剂更加敏感，聚合物主链容易被氧化降解，且破胶后残渣量少，对储层损害小。

4.4 分散聚合物减阻剂

目前，W/O 反相聚合物减阻剂是最常用的减阻剂，然而，这些乳状液体系中表面活性剂的使用大大限制了它的应用范围，乳状液中聚合物的转相速度易受外界水质状况的影响。虽然已经研制出了许多新型抗盐减阻剂，但其抗盐能力不强，在高含盐量和矿化度的产出水中性能变差， 使用范围窄，需根据水质状况进行优选。因此，人们提出假设，是否减阻剂被制成其他状态， 例如粉末状或者浆状，使它们具有一个相对广泛的使用范围和有效范围。

2014 年，Kristen M.Tucker在研究了不同状态的减阻剂在清水、5%的KCI、海水、压裂液反排水中的减阻性能， 发现一些W/O 反相乳状液减阻剂使用范围较窄； 粉末状减阻剂的使用范围较宽，但较难溶解；而浆液状减阻剂在各种水质中的减阻效果都较好，尤其适用于水质较差的体系。

Jia Zhou、Marcus Baltazar等在2014 年对比研究了常规减阻剂FR-M、FR-N 和新型分散聚合物减阻剂(FRPW)在高含盐量(100000～300000mg/L) 和高矿化度(15000～90000mg/L)的油层产出水中的减阻性能。其中，FR-M 是已经商业化的减阻剂，FR-N 是加入AMPS 单体改进后的减阻剂。结果表明， 三种减阻剂在清水和较弱盐水体系中都表现出较好的溶解和分散能力， 但只有新型分散聚合物减阻剂(FRPW)在高含盐量和高矿化度的产出水中仍能快速水化、分散，表现出较好的减阻性能。

分散聚合物的性能优于其他类型减阻剂的主要原因是受分散机理而不是分子变化的影响。常规W/O 反相聚合物减阻剂中的聚合物需要转相后才能起作用，而分散聚合物不需要这一步骤，故能在任何水相中快速水化分散。同时，将减阻剂制成浆液形式， 可以简化施工， 减少添加剂种类， 降低成本， 并且聚合物的有效含量也比乳状液中的高，可以减少泵入体积。

5. 国内减阻剂研究现状

目前， 国内用于水力压裂的减阻水体系较少，对于减阻剂的研究更鲜有报道。大多减阻剂依靠国外进口， 对于我国减阻水压裂技术的发展非常不利，需借鉴国外经验，尽快研发出适用于我国储层特点的减阻水体系。

2013 年，刘通义采用反相微乳法制备了一种使用于减阻水压裂液的水溶性减阻剂，并对其在清水体系中的减阻能力和悬砂能力进行了评价。结果表明其具有一定的减阻和悬砂能力。2014 年，他又针对常规减阻剂携砂能力低、相对分子质量高、对储层伤害严重等缺点，研发出一种低黏高弹的新型减阻剂，该减阻剂具有较好的携砂、低摩阻、低伤害等优点，性能优于常规减阻剂，且在延川南煤层气井得到了应用。

6. 展望

减阻水压裂液体系是针对页岩储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系，在国外得到了广泛研究和应用。近几年，随着我国页岩气开采力度的加大，减阻水压裂液体系必将得到推广。目前，国外对减阻水体系的核心处理剂——减阻剂已经做了大量研究并取得显著进展。

W/O 反相聚合物减阻剂是页岩储层清水压裂最常用的减阻剂，具有减阻效果好、易反排，且对储层损害小等优点，受到各大石油公司的青睐。后来，随着页岩储层水平井多级压裂和同步压裂技术的发展，压裂液使用量越来越大，可用于油层产出水和压裂液反排液的无害化抗盐减阻剂成为研究重点。这种新型减阻剂的研究及应用不仅能解决反排水的处理问题，而且能缓解淡水资源短缺。

目前，抗盐减阻剂主要是通过在传统W/O 反相聚合物减阻剂中引入表面活性剂， 或者对聚合物分子进行改性等措施，来提高其抗盐性和与各种添加剂之间的配伍性的。但是，减阻剂中表面活性剂的存在大大限制了它的使用范围，对于高含盐量和高矿化度的产出水仍不适用，故近两年分散聚合物减阻剂的研究又被提上议程。由于分散聚合物减阻剂分散机理不同，在水相中不需要转相时间，因此在高含盐量和高矿化度的产出水中的减阻性能优于其他类型减阻剂，具有更为广泛的使用范围，将成为减阻剂的又一热门研究领域。