針對過硫酸鹽對壓裂液破膠性能的問題，通過設(shè)計實驗探究K2S2O8對壓裂液破膠性能的影響。考察過硫酸鉀濃度、破膠溫度等影響因素條件下，以破膠液表觀黏度為5.0mPa·s時所需的時間為破膠時間，研究過硫酸鹽的破膠性能。深入分析了水基壓裂常用的稠化劑羥丙基瓜膠的結(jié)構(gòu)和過硫酸鹽破膠的原理，溫度影響K2S2O8的分解速度，K2S2O8的速率常數(shù)與半衰期的關(guān)系。并采用表觀粘度、表面張力及殘渣含量等表征實驗，探究過硫酸鹽破膠規(guī)律。實驗結(jié)果表明：溫度為60℃時，隨著K2S2O8破膠劑濃度增加，破膠時間縮短，破膠液粘度和表面張力逐漸降低。通過對比溫度實驗，溫度為70℃時，壓裂液越易破膠，破膠時間越短，粘度和表面張力降低，殘渣含量相對降低越明顯。

壓裂是油氣井增產(chǎn)、水井增注的主要手段之一，而水基壓裂技術(shù)占壓裂施工的70%以上，壓裂液是改造油氣層過程水力壓裂的工作液，其具有形成地層裂縫、傳遞壓力、攜帶支撐劑進(jìn)入地層裂縫的作用。

壓裂液在完成基本造縫和攜砂作用后，是否可以迅速破膠、快速返排和殘渣含量低是決定其對地層傷害的關(guān)鍵。破膠劑是決定壓裂液破膠速度，改善裂液破膠效果，減少壓裂液對儲層的傷害的重要途徑。目前，破膠劑一般采用過氧化物，例如K2S2O8、Na2S2O8和（NH4）2S2O8等。

通過激光粒度儀、凝膠滲透色譜儀研究過氧化物對瓜爾膠破膠的分子尺寸、分子結(jié)構(gòu)和分子量變化進(jìn)行分析。從分子結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行分析瓜膠分解的過程，發(fā)現(xiàn)過氧化物破膠很難讓瓜爾膠完全分解，且使瓜膠的溶解性降低，產(chǎn)生大量殘渣損害地層。通過加入一種激活劑研究低溫過氧化物破膠的情況，由于溫度較低過硫酸鹽破膠速度過慢難以滿足壓裂需求，激活劑起著催化劑的作用，加速過硫酸鹽分解速度，縮短破膠時間。加入不同助劑對瓜膠破膠的性能影響，通過破膠實驗對比，優(yōu)選針對瓜膠破膠效果好的破膠體系，得出三元符合體系可以很好的滿足低溫地層的條件和現(xiàn)場壓裂作業(yè)要求。研究破膠劑的性能對壓裂技術(shù)具有重大的意義。

1實驗部分

1.1藥品與儀器

羥丙基瓜膠，交聯(lián)劑，助排劑，氯化鉀，破乳劑，堿NaHCO3，現(xiàn)場壓裂液基液。

電子天平FA2104S（上海越平電子分析天平廠）；恒溫干燥箱JX-3（海安金鑫機(jī)械廠）；電動攪拌器JJ-1A（江蘇金壇恒豐）；Haake流變儀RS6000，（德國HAAKE公司）；全自動界面張力儀（芬蘭Kibron公司）。

1.2實驗方法

1.2.1壓裂液試樣的制備

本實驗參考石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水基壓裂液性能評價方法》SY/T5107-2005、《壓裂液通用技術(shù)條件》SY/T6376-2008和現(xiàn)場用的壓裂液配方來制備壓裂液試樣。

1.2.2壓裂液破膠性能測定

在恒溫箱中放入壓裂液，調(diào)節(jié)溫度至實驗溫度（儲層溫度）。使壓裂液破膠實驗在恒溫條件下進(jìn)行。在相同的時間測定壓裂液的表觀粘度，以時間為橫坐標(biāo)，其表觀粘度為縱坐標(biāo)作圖，在圖中找出表觀黏度為5.0mPa·s時所需的時間，就是過硫酸鉀的破膠時間。

1.2.3表面張力的測定

（1）測定液體表面張力

將玻璃杯盛入破膠液，20～25mm的深度，儀器調(diào)零點后，控制儀器使鉑環(huán)進(jìn)入液體5～7mm，開始繪制表面張力曲線。儀器窗口可以顯示出實測的最大表面張力值和實際的平均表面張力值。

（2）測定液體界面張力

將玻璃杯中盛入高密度液體，深度同表面張力的測定，儀器調(diào)零，控制儀器使鉑環(huán)深入液體5～7mm，暫停儀器，緩慢加入低密度液體為10mm，繪制界面張力曲線。曲線窗口顯示實測最大界面張力值和實際平均界面張力值。

1.2.4破膠后粘度的測定

破膠后表觀粘度的測定：參考石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5764-2007《壓裂用植物膠通用技術(shù)要求》，測定破膠后放入表觀粘度。粘度的測定是利用Haake RS6000流變儀進(jìn)行測定，測定溫度選擇實驗溫度。

1.2.5殘渣含量的測定

在烘干的離心管中裝入破膠后的破膠液，離心30min在（3000±150）r·min-1的轉(zhuǎn)速下，然后將上層清液緩慢倒出，破膠容器再用50mL的水潤洗后裝入離心管，雙手搖晃洗滌殘渣樣品，繼續(xù)離心20min，緩慢傾倒上層清液，收集殘渣，烘干殘渣在（105±1）℃恒溫箱中至恒重，利用分析天平測量其質(zhì)量。