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摘要：在压裂液中添加纤维材料以提高其性能是一项新技术，加纤维压裂液携砂性能增强，具有较好的防砂、增产效果，明显优于常规压裂液。目前，该技术在国外已比较成熟，但技术保密，而国内的研究刚刚起步，因此，对压裂液用纤维材料的研究具有重要的实际意义。本研究依据压裂液用纤维材料所需性能，研究了纤维材料结构与性能的关系，初步选出几种备选纤维；测量备选纤维的物理性能，用失重法评价其耐酸、碱、盐性能及耐温性，用粘度法考察与压裂液的配伍性。最终筛选出腈纶纤维作为压裂液用纤维材料，其在60℃下pH=1的酸液中浸泡3h，质量损失为0.41%；pH=14的碱液中质量损失为0.76%；在90℃模拟地层水中浸泡12h质量损失为1.06%；且与冻胶压裂液的配伍性良好，不会对压裂液的成胶和破胶性能造成影响。
关键词：压裂液；纤维材料；性能评价；筛选；腈纶纤维
压裂液是压裂过程中使用的工作液，其性能好坏是压裂成败的最关键因素。在压裂液中添加纤维材料以提高其性能是一项新技术，添加纤维后的压裂液通过机械方法悬浮和输送支撑剂，其携砂性能显著增强，对粘度的依赖性减小，低粘度即可满足携砂要求；返排时，纤维继续留在地层，分散在支撑剂中形成空间网状结构，能较好的防止支撑剂回流，压后无需关井即可大量排液；低粘度的加纤维压裂液利于优化裂缝尺寸，形成更有效的人工通道，加之其对地层伤害小，返排彻底，压后增产效果显著。目前，该技术在国外已比较成熟，但技术保密，而国内的研究刚刚起步，因此，对压裂液用纤维材料的研究工作具有一定的油田应用价值。
本研究工作根据压裂液的性能及使用条件，确定压裂液用纤维材料所需要的性能，分析现有纤维材料的结构，根据结构与性能的关系初步确定纤维材料的筛选范围；然后对初选纤维进行物理和化学性能评价，并考察其与压裂液的配伍性，筛选出可用于压裂液的纤维材料。
1 纤维材料的初步筛选
根据压裂液的性质及使用条件，确定压裂液用纤维材料需要具有以下性能：强度较高，在水中的分散性和悬浮性好，耐酸、耐碱性强，在地层水和较高温度（80℃）下性能稳定，与压裂液配伍性好；纤维材料的许多性能都与其长链化学结构直接相关。诸如对酸、碱、盐溶液的化学稳定性、对热的稳定性、以及纤维材料的某些物理性能等。此外，纤维高聚物的链节化学结构的不同，还将引起链状大分子形態和聚集态结构的不同，将进一步影响所得纤维的性能。以下根据结构与性能的关系初步确定纤维材料的筛选范围。
1.1 天然纤维材料
几种常见天然纤维材料的结构与性能的关系如表1-1所示：
表1-1中，棉花a结构与粘胶纤维、麻类纤维（苎麻、亚麻）、竹纤维等纤维素纤维的链节结构相同，代表天然植物纤维；羊毛b结构也是各种天然蛋白质纤维的链节结构，其上连接的R代表多种取代基团，代表天然动物纤维；石棉纤维代表了典型的天然矿物纤维。
由表1-1中纤维结构与性能的关系可知，天然纤维普遍存在强度低、耐酸或耐碱性差等缺点，不适合在压裂液中使用，因此，可以从理论上排除。
1.2 人造纤维材料
几种常见人造纤维材料的结构与性能关系如表1-2所示：
表1-2中，玻璃纤维和陶瓷纤维能代表绝大多数的人造无机纤维材料，而涤纶、锦纶、腈纶等是最常用的人造纤维，几乎能代表现所有的人造有机纤维材料。由表1-2可知，玻璃纤维和陶瓷纤维都具有强度高、耐热性、抗腐蚀性好等优点，可作为压裂液用备选纤维，但是二者同属于无机纤维，且目前已有玻璃纤维用作压裂支撑剂添加材料的研究，因此本研究初步选择陶瓷纤维。
在有机纤维中，涤纶受热易被水解，尼龙66在酸性水溶液中易发生水解，氯纶强度低，耐热性较差，因此，这几种纤维可被排除。初步筛选出锦纶、腈纶、丙纶、维纶作为压裂液用备选纤维。此外，为扩大研究范围，还将聚丙烯酰胺和碳纤维作为备选纤维进行下面的实验研究。
2 纤维材料的性能评价和筛选
2.1 实验药品及仪器
本研究实验中所使用的主要药品如下：无水乙醇（分析纯）、氯化钙（分析纯）、氯化钠（分析纯）、氯化钾（分析纯）、氯化镁（分析纯）、硫酸镁（分析纯）、碳酸氢钠（分析纯）、实验药品均由成都科龙化工试剂厂生产。
实验中还需要用到以下材料和药品：陶粒支撑剂（成都厂家提供）、胍胶原粉（上海厂家提供）、交联剂（自制），备选纤维材料（厂家提供），硫酸和盐酸（成都科龙试剂厂提供）。
本研究实验中所使用主要仪器见表2-2。
2.2 实验方法
⑴ 纤维材料物性参数的测定
使用螺旋测微计和游标卡尺，对各种纤维的长度和直径进行测量；考察纤维材料在水中的分散性和悬浮性；对纤维材料的强度及密度进行评定，进行纤维材料的二次筛选。
⑵ 纤维材料耐酸性的测定
配制pH值分别为1、2、3、4、5的硫酸溶液各500mL，向其中分别加入质量为m1（大约0.5g，精确到万分之一克）的纤维材料，搅拌让纤维材料分散均匀，在60℃水浴中加热3h，干燥后称量纤维的质量m2，计算酸液中纤维的质量损失情况△m=m1-m2。按此法依次测定各种纤维的质量损失情况。
⑶ 纤维材料耐碱性的测定
配制pH值分别为10、11、12、13、14的氢氧化钠溶液各500mL，其余实验步骤与（2）相同。
⑷ 纤维材料耐地层水及耐温性能测定
以延长油田郑98井的地层水矿物含量为标准，配制模拟地层水溶液。郑98井地层水矿物含量见表2-3，模拟地层水溶液配方见表2-4。
在烧杯中加入500mL模拟地层水，称取质量为m1（大约0.5g，精确到万分之一克）的纤维材料加入其中，搅拌让纤维材料分散均匀，在温度分别为30℃、45℃、60℃、75℃、90℃水浴中加热12h，干燥后称量纤维的质量m2，计算模拟地层水中不同温度下的纤维质量损失情况△m=m1-m2。按此法依次测定各种纤维的质量损失情况。 ⑸ 纤维材料与压裂液的配伍性研究
① 纤维材料对冻胶压裂液表观粘度的影响
配制质量分数为0.5%的胍胶冻胶压裂液200mL，测其粘度，向其中加入冻胶质量0.1%的纤维材料，再次测定其表观粘度值，比较加入纤维前后压裂液粘度的变化情况。
② 纤维材料对压裂液成胶破胶性能的影响
用胍尓胶粉配制质量分数为0.5%的压裂液基液400mL，平分成两份，一份直接加入交联剂，测定其形成水基冻胶的时间t1；另一份先加入0.1%的纤维材料，然后加入同种交联剂，测定其形成水基冻胶的时间t2，比较两次成胶时间的变化。
配制质量分数为0.5%的胍胶冻胶压裂液400mL，平分成两份，一份直接加入破胶剂，测定其破胶时间t1；第二份先加入0.1%的纤维材料，然后加入同种破胶剂，测定其破胶时间t2，比较加入纤维与未加纤维两种情况下冻胶压裂液的破胶时间变化情况。
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 纤维材料的物理性能
测量得到各种纤维长度、直径和密度等物理性能如表2-5所示。
由表2-5可知，各种备选纤维的长度存在一定差异，但都满足施工要求（10mm以下），而且纤维长度可以人为的加以控制，因此，所有备选纤维的长度都可满足要求；备选纤维的直径都在20μm左右，標准比较统一，满足要求；在密度方面，除了维纶的密度与水相差较大以外，其余备选纤维的密度都与水接近，其中聚丙烯酰胺、陶瓷、丙纶纤维的密度略小于水，锦纶和聚丙烯腈纤维的密度略大于水；由于技术的进步，各种纤维的强度都很高，完全满足压裂液用纤维的要求；而在分散性和悬浮性方面，各种备选纤维表现出了较大的差异，其中丙纶、锦纶和维纶在这方面的性能较差，这与它们的密度有很大关系，因此，这三种纤维在筛选实验中首先被淘汰，其它备选纤维陶瓷纤维、碳纤维、聚丙烯酰胺纤维和聚丙烯腈纤维将进行后面的实验。
2.3.2 纤维材料的耐酸性
在恒温60℃下，经不同浓度的硫酸溶液中浸泡后，各种纤维材料的质量损失随酸液浓度变化趋势如图2-1所示。
图2-1结果表明，随着硫酸溶液浓度的增大，纤维的质量损失逐渐增加，但从整体而言，各种纤维的耐蚀性都较好，60℃下恒温3h，所有纤维的质量损失都在0.65%以下。当硫酸浓度较低（pH=5）时，各种纤维都表现出很强的耐蚀性，质量损失都在0.1%以下。随着硫酸浓度的增加，纤维的耐蚀性表现出了较大的差异，其中聚丙烯酰胺和陶瓷纤维的质量损失增加的较大，而其余两种纤维增加的程度较小。当硫酸浓度较高（pH=1）时，聚丙烯酰胺的质量损失最大，为0.65%。因此，可认为各种备选纤维都达到耐酸性要求。
2.3.3 纤维材料的耐碱性
在恒温60℃下，经不同浓度的氢氧化钠溶液浸泡后，各种纤维材料的质量损失随碱液浓度变化趋势如图2-2所示。
图2-2显示，随着碱液浓度的增大，纤维质量损失逐渐增加。其中，陶瓷纤维的耐碱性最差，当溶液pH值为10时，陶瓷纤维的质量损失为0.58%， pH值为14时，其质量损失达1.14%。原因可能是陶瓷纤维的主要成分是SiO2，容易和碱液发生反应使其质量降低。其余备选纤维的耐碱性都较好，当碱液浓度达到最高时，质量损失都在0.9%以下。因此，可认为备选纤维中除陶瓷以外其他纤维都满足耐碱性要求。
2.3.4 纤维材料耐地层水及耐温性能
模拟地层水中浸泡12h，纤维材料质量损失随温度变化趋势如图2-3所示。
图2-3 纤维材料在不同温度模拟地层水中的质量损失情况
由图2-3可知，在模拟地层水条件下，随温度升高各种纤维的质量损失逐渐增大。原因可能是纤维在模拟地层水中的损失主要是由溶解引起的，升高温度，分子的热运动加快，纤维的溶解速率提高。其中，聚丙烯酰胺在模拟地层水中的耐温性最差，在30℃下，其质量损失都已达到1.22%，远高于其它备选纤维，当温度升高到90℃时，其质量损失更是达到2.4%，不满足耐温耐盐性的要求。其它备选纤维中耐温耐盐性最好的是聚丙烯腈纤维，其次是碳纤维，最后是陶瓷纤维，它们都可满足要求。
2.3.5 纤维材料与压裂液的配伍性研究
⑴ 纤维材料对冻胶压裂液表观粘度的影响
利用旋转粘度计测得未加纤维和加入纤维以后冻胶压裂液表观粘度，结果如表2-9所示。
表2-9结果表明，加入纤维材料前后冻胶压裂液的表观粘度有一定变化，加入纤维材料后的压裂液表观粘度略大于加入前的粘度。这表明纤维材料的加入虽然对冻胶压裂液表观粘度有一定影响，但影响很小可以忽略。因此，纤维材料的加入不会对压裂液性能造成影响。
⑵ 纤维材料对压裂液成胶、破胶性能的影响
分别测试加入纤维材料前后压裂液的成胶时间，结果如表2-10所示。
由表2-10可知，各种备选纤维对压裂液成胶和破胶性影响较小。未加纤维时压裂液成胶时间为135s，加入纤维后其成胶时间也在135s左右变化，没有较大影响。而且纤维的加入也未对冻胶压裂液破胶性造成影响。
3、结论
（1）通过对各种纤维材料（包括大多数的天然纤维和人造纤维）结构与性能的关系研究，初步筛选出陶瓷纤维、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、聚丙烯酰胺和碳纤维作为压裂液用备选纤维。
（2）对备选纤维进行物理性能测试，从水中分散性和悬浮性指标可将锦纶、丙纶、维纶淘汰。评价剩余四种纤维的耐酸、碱性、及在模拟地层水中的耐温性能，并考察对它们对冻胶压裂液成胶和破胶性能的影响。陶瓷纤维的耐碱性较差，聚丙烯酰胺的在模拟地层水中的耐温性较差，碳纤维在压裂液中分散性和悬浮性较差，这三种纤维也被排除。
（3）最终筛选出聚丙烯腈纤维作为压裂液用纤维材料，其在60℃pH=1的酸液中浸泡3h，质量损失为0.41%；在相同条件下pH=14的碱液中质量损失为0.76%；在90℃模拟地层水中浸泡12h质量损失为1.06%；并且它与冻胶压裂液的配伍性良好，不会对压裂液成胶和破胶性能造成影响。 参考文献
[1] 张树均等.改性纤维与特种纤维[M].北京：中国石化出版社，1995
[2] 焦明立等.水解聚丙烯腈/大豆分离蛋白凝胶纤维的电刺激性能[J].材料研究学报，2005，19（6）：663-668
[3] 王留阳，谢娟，陈斌等.大分子抗菌剂前驱体共混改性聚丙烯腈纤维[J].合成纤维工业，2005，28（6）：42-43
[4] Li，Victor C， Large volume， high-performance applications of fibers in Civil engineering[J]， Journal of Applied Polymer Science，2002， 83（3）： 660-686
[5] 吳月先，纤维在石油工程技术中的应用前景及对策[J]，青海石油，2005，23（4）：61-65
[6] Raafat Abbas， Haitham Jarouj， Steve Dole， Effendhy Hendri Junaidi and so on， A Safety Net for Controlling Lost Circulation[J]， Oilfield Review 15， no.4 （Winter2003/2004）：20-27
[7] Walter Morris，Marcelo A.Criado， SPE， Jorge Robles， SPE and Gustavo Bianchi/San Antonio-Pride Int. Neuquen， Argentina， Design of High Toughness Cement for Effective Long Lasting Well Isolations[C]， SPE 81001， 2003
[8] Rafael Zepeda Garduno and Jose Antonio Martinez， Pemex； and Reinaldo Maldonado， Schlumberger， Synergy Between Engineered Fibers and Lightweight Cement Slurries To Cement Depleted Formations[C]， SPE 103885， 2007
关键词：压裂液；纤维材料；性能评价；筛选；腈纶纤维
压裂液是压裂过程中使用的工作液，其性能好坏是压裂成败的最关键因素。在压裂液中添加纤维材料以提高其性能是一项新技术，添加纤维后的压裂液通过机械方法悬浮和输送支撑剂，其携砂性能显著增强，对粘度的依赖性减小，低粘度即可满足携砂要求；返排时，纤维继续留在地层，分散在支撑剂中形成空间网状结构，能较好的防止支撑剂回流，压后无需关井即可大量排液；低粘度的加纤维压裂液利于优化裂缝尺寸，形成更有效的人工通道，加之其对地层伤害小，返排彻底，压后增产效果显著。目前，该技术在国外已比较成熟，但技术保密，而国内的研究刚刚起步，因此，对压裂液用纤维材料的研究工作具有一定的油田应用价值。
本研究工作根据压裂液的性能及使用条件，确定压裂液用纤维材料所需要的性能，分析现有纤维材料的结构，根据结构与性能的关系初步确定纤维材料的筛选范围；然后对初选纤维进行物理和化学性能评价，并考察其与压裂液的配伍性，筛选出可用于压裂液的纤维材料。
1 纤维材料的初步筛选
根据压裂液的性质及使用条件，确定压裂液用纤维材料需要具有以下性能：强度较高，在水中的分散性和悬浮性好，耐酸、耐碱性强，在地层水和较高温度（80℃）下性能稳定，与压裂液配伍性好；纤维材料的许多性能都与其长链化学结构直接相关。诸如对酸、碱、盐溶液的化学稳定性、对热的稳定性、以及纤维材料的某些物理性能等。此外，纤维高聚物的链节化学结构的不同，还将引起链状大分子形態和聚集态结构的不同，将进一步影响所得纤维的性能。以下根据结构与性能的关系初步确定纤维材料的筛选范围。
1.1 天然纤维材料
几种常见天然纤维材料的结构与性能的关系如表1-1所示：
表1-1中，棉花a结构与粘胶纤维、麻类纤维（苎麻、亚麻）、竹纤维等纤维素纤维的链节结构相同，代表天然植物纤维；羊毛b结构也是各种天然蛋白质纤维的链节结构，其上连接的R代表多种取代基团，代表天然动物纤维；石棉纤维代表了典型的天然矿物纤维。
由表1-1中纤维结构与性能的关系可知，天然纤维普遍存在强度低、耐酸或耐碱性差等缺点，不适合在压裂液中使用，因此，可以从理论上排除。
1.2 人造纤维材料
几种常见人造纤维材料的结构与性能关系如表1-2所示：
表1-2中，玻璃纤维和陶瓷纤维能代表绝大多数的人造无机纤维材料，而涤纶、锦纶、腈纶等是最常用的人造纤维，几乎能代表现所有的人造有机纤维材料。由表1-2可知，玻璃纤维和陶瓷纤维都具有强度高、耐热性、抗腐蚀性好等优点，可作为压裂液用备选纤维，但是二者同属于无机纤维，且目前已有玻璃纤维用作压裂支撑剂添加材料的研究，因此本研究初步选择陶瓷纤维。
在有机纤维中，涤纶受热易被水解，尼龙66在酸性水溶液中易发生水解，氯纶强度低，耐热性较差，因此，这几种纤维可被排除。初步筛选出锦纶、腈纶、丙纶、维纶作为压裂液用备选纤维。此外，为扩大研究范围，还将聚丙烯酰胺和碳纤维作为备选纤维进行下面的实验研究。
2 纤维材料的性能评价和筛选
2.1 实验药品及仪器
本研究实验中所使用的主要药品如下：无水乙醇（分析纯）、氯化钙（分析纯）、氯化钠（分析纯）、氯化钾（分析纯）、氯化镁（分析纯）、硫酸镁（分析纯）、碳酸氢钠（分析纯）、实验药品均由成都科龙化工试剂厂生产。
实验中还需要用到以下材料和药品：陶粒支撑剂（成都厂家提供）、胍胶原粉（上海厂家提供）、交联剂（自制），备选纤维材料（厂家提供），硫酸和盐酸（成都科龙试剂厂提供）。
本研究实验中所使用主要仪器见表2-2。
2.2 实验方法
⑴ 纤维材料物性参数的测定
使用螺旋测微计和游标卡尺，对各种纤维的长度和直径进行测量；考察纤维材料在水中的分散性和悬浮性；对纤维材料的强度及密度进行评定，进行纤维材料的二次筛选。
⑵ 纤维材料耐酸性的测定
配制pH值分别为1、2、3、4、5的硫酸溶液各500mL，向其中分别加入质量为m1（大约0.5g，精确到万分之一克）的纤维材料，搅拌让纤维材料分散均匀，在60℃水浴中加热3h，干燥后称量纤维的质量m2，计算酸液中纤维的质量损失情况△m=m1-m2。按此法依次测定各种纤维的质量损失情况。
⑶ 纤维材料耐碱性的测定
配制pH值分别为10、11、12、13、14的氢氧化钠溶液各500mL，其余实验步骤与（2）相同。
⑷ 纤维材料耐地层水及耐温性能测定
以延长油田郑98井的地层水矿物含量为标准，配制模拟地层水溶液。郑98井地层水矿物含量见表2-3，模拟地层水溶液配方见表2-4。
在烧杯中加入500mL模拟地层水，称取质量为m1（大约0.5g，精确到万分之一克）的纤维材料加入其中，搅拌让纤维材料分散均匀，在温度分别为30℃、45℃、60℃、75℃、90℃水浴中加热12h，干燥后称量纤维的质量m2，计算模拟地层水中不同温度下的纤维质量损失情况△m=m1-m2。按此法依次测定各种纤维的质量损失情况。 ⑸ 纤维材料与压裂液的配伍性研究
① 纤维材料对冻胶压裂液表观粘度的影响
配制质量分数为0.5%的胍胶冻胶压裂液200mL，测其粘度，向其中加入冻胶质量0.1%的纤维材料，再次测定其表观粘度值，比较加入纤维前后压裂液粘度的变化情况。
② 纤维材料对压裂液成胶破胶性能的影响
用胍尓胶粉配制质量分数为0.5%的压裂液基液400mL，平分成两份，一份直接加入交联剂，测定其形成水基冻胶的时间t1；另一份先加入0.1%的纤维材料，然后加入同种交联剂，测定其形成水基冻胶的时间t2，比较两次成胶时间的变化。
配制质量分数为0.5%的胍胶冻胶压裂液400mL，平分成两份，一份直接加入破胶剂，测定其破胶时间t1；第二份先加入0.1%的纤维材料，然后加入同种破胶剂，测定其破胶时间t2，比较加入纤维与未加纤维两种情况下冻胶压裂液的破胶时间变化情况。
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 纤维材料的物理性能
测量得到各种纤维长度、直径和密度等物理性能如表2-5所示。
由表2-5可知，各种备选纤维的长度存在一定差异，但都满足施工要求（10mm以下），而且纤维长度可以人为的加以控制，因此，所有备选纤维的长度都可满足要求；备选纤维的直径都在20μm左右，標准比较统一，满足要求；在密度方面，除了维纶的密度与水相差较大以外，其余备选纤维的密度都与水接近，其中聚丙烯酰胺、陶瓷、丙纶纤维的密度略小于水，锦纶和聚丙烯腈纤维的密度略大于水；由于技术的进步，各种纤维的强度都很高，完全满足压裂液用纤维的要求；而在分散性和悬浮性方面，各种备选纤维表现出了较大的差异，其中丙纶、锦纶和维纶在这方面的性能较差，这与它们的密度有很大关系，因此，这三种纤维在筛选实验中首先被淘汰，其它备选纤维陶瓷纤维、碳纤维、聚丙烯酰胺纤维和聚丙烯腈纤维将进行后面的实验。
2.3.2 纤维材料的耐酸性
在恒温60℃下，经不同浓度的硫酸溶液中浸泡后，各种纤维材料的质量损失随酸液浓度变化趋势如图2-1所示。
图2-1结果表明，随着硫酸溶液浓度的增大，纤维的质量损失逐渐增加，但从整体而言，各种纤维的耐蚀性都较好，60℃下恒温3h，所有纤维的质量损失都在0.65%以下。当硫酸浓度较低（pH=5）时，各种纤维都表现出很强的耐蚀性，质量损失都在0.1%以下。随着硫酸浓度的增加，纤维的耐蚀性表现出了较大的差异，其中聚丙烯酰胺和陶瓷纤维的质量损失增加的较大，而其余两种纤维增加的程度较小。当硫酸浓度较高（pH=1）时，聚丙烯酰胺的质量损失最大，为0.65%。因此，可认为各种备选纤维都达到耐酸性要求。
2.3.3 纤维材料的耐碱性
在恒温60℃下，经不同浓度的氢氧化钠溶液浸泡后，各种纤维材料的质量损失随碱液浓度变化趋势如图2-2所示。
图2-2显示，随着碱液浓度的增大，纤维质量损失逐渐增加。其中，陶瓷纤维的耐碱性最差，当溶液pH值为10时，陶瓷纤维的质量损失为0.58%， pH值为14时，其质量损失达1.14%。原因可能是陶瓷纤维的主要成分是SiO2，容易和碱液发生反应使其质量降低。其余备选纤维的耐碱性都较好，当碱液浓度达到最高时，质量损失都在0.9%以下。因此，可认为备选纤维中除陶瓷以外其他纤维都满足耐碱性要求。
2.3.4 纤维材料耐地层水及耐温性能
模拟地层水中浸泡12h，纤维材料质量损失随温度变化趋势如图2-3所示。
图2-3 纤维材料在不同温度模拟地层水中的质量损失情况
由图2-3可知，在模拟地层水条件下，随温度升高各种纤维的质量损失逐渐增大。原因可能是纤维在模拟地层水中的损失主要是由溶解引起的，升高温度，分子的热运动加快，纤维的溶解速率提高。其中，聚丙烯酰胺在模拟地层水中的耐温性最差，在30℃下，其质量损失都已达到1.22%，远高于其它备选纤维，当温度升高到90℃时，其质量损失更是达到2.4%，不满足耐温耐盐性的要求。其它备选纤维中耐温耐盐性最好的是聚丙烯腈纤维，其次是碳纤维，最后是陶瓷纤维，它们都可满足要求。
2.3.5 纤维材料与压裂液的配伍性研究
⑴ 纤维材料对冻胶压裂液表观粘度的影响
利用旋转粘度计测得未加纤维和加入纤维以后冻胶压裂液表观粘度，结果如表2-9所示。
表2-9结果表明，加入纤维材料前后冻胶压裂液的表观粘度有一定变化，加入纤维材料后的压裂液表观粘度略大于加入前的粘度。这表明纤维材料的加入虽然对冻胶压裂液表观粘度有一定影响，但影响很小可以忽略。因此，纤维材料的加入不会对压裂液性能造成影响。
⑵ 纤维材料对压裂液成胶、破胶性能的影响
分别测试加入纤维材料前后压裂液的成胶时间，结果如表2-10所示。
由表2-10可知，各种备选纤维对压裂液成胶和破胶性影响较小。未加纤维时压裂液成胶时间为135s，加入纤维后其成胶时间也在135s左右变化，没有较大影响。而且纤维的加入也未对冻胶压裂液破胶性造成影响。
3、结论
（1）通过对各种纤维材料（包括大多数的天然纤维和人造纤维）结构与性能的关系研究，初步筛选出陶瓷纤维、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、聚丙烯酰胺和碳纤维作为压裂液用备选纤维。
（2）对备选纤维进行物理性能测试，从水中分散性和悬浮性指标可将锦纶、丙纶、维纶淘汰。评价剩余四种纤维的耐酸、碱性、及在模拟地层水中的耐温性能，并考察对它们对冻胶压裂液成胶和破胶性能的影响。陶瓷纤维的耐碱性较差，聚丙烯酰胺的在模拟地层水中的耐温性较差，碳纤维在压裂液中分散性和悬浮性较差，这三种纤维也被排除。
（3）最终筛选出聚丙烯腈纤维作为压裂液用纤维材料，其在60℃pH=1的酸液中浸泡3h，质量损失为0.41%；在相同条件下pH=14的碱液中质量损失为0.76%；在90℃模拟地层水中浸泡12h质量损失为1.06%；并且它与冻胶压裂液的配伍性良好，不会对压裂液成胶和破胶性能造成影响。 参考文献
[1] 张树均等.改性纤维与特种纤维[M].北京：中国石化出版社，1995
[2] 焦明立等.水解聚丙烯腈/大豆分离蛋白凝胶纤维的电刺激性能[J].材料研究学报，2005，19（6）：663-668
[3] 王留阳，谢娟，陈斌等.大分子抗菌剂前驱体共混改性聚丙烯腈纤维[J].合成纤维工业，2005，28（6）：42-43
[4] Li，Victor C， Large volume， high-performance applications of fibers in Civil engineering[J]， Journal of Applied Polymer Science，2002， 83（3）： 660-686
[5] 吳月先，纤维在石油工程技术中的应用前景及对策[J]，青海石油，2005，23（4）：61-65
[6] Raafat Abbas， Haitham Jarouj， Steve Dole， Effendhy Hendri Junaidi and so on， A Safety Net for Controlling Lost Circulation[J]， Oilfield Review 15， no.4 （Winter2003/2004）：20-27
[7] Walter Morris，Marcelo A.Criado， SPE， Jorge Robles， SPE and Gustavo Bianchi/San Antonio-Pride Int. Neuquen， Argentina， Design of High Toughness Cement for Effective Long Lasting Well Isolations[C]， SPE 81001， 2003
[8] Rafael Zepeda Garduno and Jose Antonio Martinez， Pemex； and Reinaldo Maldonado， Schlumberger， Synergy Between Engineered Fibers and Lightweight Cement Slurries To Cement Depleted Formations[C]， SPE 103885， 2007