水平井大规模减阻水压裂是页岩气井获得工业气流的关键技术之一^[1-2]。减阻水作为一种成本低、配制工艺相对简单、有利于造复杂缝的液体，在致密气、页岩气储层改造中获得了广泛应用，成为近几年发展最为迅速的压裂液体系之一^[3]。减阻水压裂具有用液量大（单井用液量超过3×10⁴ m³）、施工周期长的特点，同时因泵注排量大，多采取连续混配辅助缓冲储液罐的方式进行供液。减阻率是其核心性能指标之一，优良的减阻性能可大幅度降低沿程摩阻^[4]，减少压裂所需水马力，确保加砂具有足够的压力窗口。通常要求减阻率大于60%，对于深井减阻率要求则更高。减阻率测试过程较为复杂，仪器占地面积大，试验操作环境要求高，同时测试用液量较大（需配制数百升至数立方米）、测试周期长、程序复杂且对操作人员要求高。因此利用减阻水的其他性能，控制页岩压裂减阻水质量，确保现场条件下所配液体的减阻率符合要求，是一个值得探讨的问题。

1 减阻率性能影响因素分析 1.1 减阻率测试条件

减阻率室内测定多用大型环路减阻率测试仪进行（图 1），基于相似模拟的原则，在流动速率、剪切速率、雷诺数等相近的条件下进行测试^[5]。试验所用的添加剂及用水均来自于现场，其中减阻剂TM-02、表面活性剂SA-1、防膨剂SC-12均为工业品，配液用水为浅层地表水（二价离子质量浓度为234.2 mg/L）。测试条件为：流速10 m/s，管径10 mm。

1.2 减阻剂使用含量对减阻率的影响

作为应用最为广泛的长链类减阻剂的典型代表^[6]，TM-02减阻机理为受黏弹性控制的湍流抑制减阻。测试了不同含量条件下TM-02体系的减阻性能，如图 2所示，随着减阻剂质量分数的变化，减阻率呈现先升后降的特点^[7]，其最佳使用质量分数为0.08%。同时随着剪切速率和剪切时间的增加，减阻率均有不同程度的下降^[8]。

1.3 配液用水质对减阻性能的影响 1.3.1 矿化度

影响减阻性能的因素较多，除了配方本身的性能，现场配液水水质是主要影响因素。较高的矿化度，特别是二价离子含量，会改变减阻剂分子周围的电荷分布，使减阻剂溶胀以及溶胀后的分子形态发生变化，改变减阻水黏度，降低减阻效果。从图 3可以看出，当矿化度超过2 000 mg/L，TM-02减阻率出现明显下降。

1.3.2 悬浮物含量

水中悬浮物含量高，除了会堵塞水力裂缝，造成储层伤害，还会使减阻剂分子吸附于表面积较大的悬浮物颗粒表面，造成有效浓度降低，导致减阻水性状发生改变。室内用不同悬浮物质量浓度的水配制减阻水，测试减阻率，结果如图 4所示，表明随着悬浮物质量浓度的增加，减阻率呈现逐步下降的特征。

1.3.3 细菌

细菌也是影响减阻性能的因素之一。细菌繁殖过快产生大量沉淀和絮状物，造成储层伤害，同时会导致减阻性能发生很大改变。从图 5可以看出，含菌水（SRB 9 500个/mL、 TGB 3 500个/ mL、 FB 25×10⁴个/mL）减阻率为50%，用浅层地表水配制的减阻水减阻率为65%，由于细菌存在导致减阻水减阻率下降。

1.4 减阻水pH值对减阻率的影响

pH值是影响减阻水性能的重要因素之一。pH过低会导致减阻水分子发生蜷曲，无法充分舒展，降低减阻性能；pH值过高会使减阻剂分子发生团聚，同样不利于减阻性能的提升。室内对不同pH条件下TM-02减阻水的减阻性能进行了测试，结果如图 6所示。从图中可以看出，pH值为5.5~8.5时，减阻率基本不受影响。

1.5 减阻水黏度对减阻率的影响

减阻剂分子的溶胀及舒展状态，直接决定着减阻率的高低，同时也与黏度密切相关。试验表明减阻率的高低与减阻水黏度具有较好的对应关系，减阻水黏度不在合理范围内，其减阻性能一般都有较大幅度的下降。从图 7可以看出，在减阻剂质量分数为0.08%时，无论是pH、悬浮物、细菌、矿化度等因素导致黏度发生变化，TM-02的减阻性能与黏度呈现良好的正相关关系，即黏度越高，减阻率越高，因此现场可以通过控制减阻水的黏度以保证减阻水的减阻率。

2 减阻率性能现场监测分析

室内实验分析表明减阻水受减阻剂使用含量、配液用水水质影响，同时还有一些现场因素如气温、配液设备、人员等等，影响减阻性能的因素较多。现场不具备测试减阻率的仪器条件，如何进行减阻水测试和减阻率控制，考虑成本、时效性等，需要找到一种适用于现场条件的快速确定减阻率的方法。通过室内对比试验，发现在固定使用含量条件下，pH、黏度与减阻率具有较好的对应关系。

为了进一步验证其相关性，在某页岩气区块开展了现场验证，压裂施工之前测定了所用减阻水的pH值及黏度，在施工过程中利用压裂施工参数计算减阻水的施工摩阻，与清水摩阻对比后，计算减阻水减阻率，结果见表 1。从现场结果可以看出，黏度和pH保持在合理范围内，减阻率即可达到施工要求。因此在现场施工之前，可通过监测减阻水pH值、黏度来控制减阻水配液质量，以确保页岩气压裂效果。

3 结论

（1）减阻水性能影响因素较多，确定减阻水最佳使用含量后，配液用水水质对减阻性能影响较大，为了保证减阻率，配液用水矿化度应控制在2 000 mg/L以内，并控制水中细菌和悬浮物含量。

（2）配液用水水质会造成减阻水pH值变化，黏度降低，室内及现场测试均表明减阻水pH值、黏度与减阻性能呈正相关性，减阻水pH为5.5~8.5，黏度在6 mPa·s以上时，减阻率基本不受影响。现场施工过程中可通过测定减阻水pH值及黏度来判断减阻水减阻性能，以确保配液质量及施工效果。