減阻水壓裂液對(duì)于水的需求量是巨大的，但是在美國，許多州對(duì)淡水用于儲(chǔ)層壓裂是有限制的。為了滿足對(duì)淡水的需要以及節(jié)約成本，人們采用各種水處理技術(shù)，利用化學(xué)及機(jī)械措施將返排水中的固體和雜質(zhì)去除，以便對(duì)其進(jìn)行重復(fù)利用。然而現(xiàn)有技術(shù)卻難以將返排水中的溶解鹽及硬度成分去掉。實(shí)際上，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)返排水的研究表明，大部分壓裂措施不僅增加了水中的總體礦化度而且增加了多元離子含量。

鹽分對(duì)減阻劑效果的影響

作為減阻水壓裂液中最主要的添加劑，減阻劑減阻效果的好壞對(duì)壓裂施工而言至關(guān)重要。JavadPaktinat等通過將減阻劑在鹽水中的減阻效果與在清水中的減阻效果做比較，評(píng)價(jià)了含鹽量對(duì)減阻劑的影響。他們通過環(huán)流試驗(yàn)以及對(duì)油管摩阻變化的觀察，證明具有較高鹽度和硬度的壓裂液將對(duì)減阻劑的效果產(chǎn)生傷害。JavadPaktinat認(rèn)為這是由于水中的離子會(huì)跟一些聚合物分子發(fā)生反應(yīng)，并會(huì)導(dǎo)致聚合物分子的自身反應(yīng)，這引起聚合物分子在靜態(tài)條件下體積減小從而降低了聚合物分子的增黏能力。體現(xiàn)了典型陰離子減阻劑溶液受到氯化鈣濃度影響的黏度變化。

當(dāng)鹽水的硬度達(dá)到50mg/L時(shí)就會(huì)導(dǎo)致減阻劑性能降低，且當(dāng)硬度超過減阻劑所能承受的范圍，可能對(duì)聚合物產(chǎn)生永久性的破壞。此外，當(dāng)鹽水中含鹽成分為1∶1結(jié)構(gòu)（一價(jià)鹽）時(shí)，鹽分產(chǎn)生的離子強(qiáng)度也會(huì)對(duì)聚合物的發(fā)揮造成不利影響。一般來說，硬水所含離子（比如鈣離子、鎂離子）會(huì)導(dǎo)致聚合物構(gòu)造的不可逆變化，然而1∶1結(jié)構(gòu)的一價(jià)鹽（比如氯化鈉、氯化鉀）溶液對(duì)減阻劑的影響是可逆的。因此一價(jià)氯化鹽所造成的影響不是永久的，即用某種辦法稀釋一價(jià)氯化鹽的鹽水，可以使聚合物重新獲得它的性能。這說明聚合物的吸引力不是由化學(xué)鍵決定的，而是受到聚合物分子與溶液中離子之間的電磁力影響。

抗鹽減阻劑的研究

鑒于鹽水中離子對(duì)減阻劑效果產(chǎn)生的不利影響而市場(chǎng)上現(xiàn)有減阻劑發(fā)揮的效果欠佳，人們便開始關(guān)注抗鹽減阻劑的研發(fā)，這種類型減阻劑的研究及發(fā)展開始于2009年。C.W.Aften首先通過實(shí)驗(yàn)證明鹽分確實(shí)給乳液減阻劑的效果造成損害，并提出可以提供一種抗鹽減阻劑，在含鹽量較高的返排水中其性能不會(huì)受到影響或是受影響很小。這類減阻劑應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：①減阻劑乳液在鹽溶液中具有很好的分散性，使其內(nèi)部分子完全釋放到外相中；②聚合物分子在鹽溶液中仍保持較好溶解性及柔韌性。2011年JavadPaktinat等通過篩選耐鹽的聚合單體類型并優(yōu)化單體配比，研制出了新型抗鹽聚合物減阻劑。他們選取了其他3種常規(guī)減阻劑與該新型減阻劑作對(duì)比，利用摩阻環(huán)對(duì)減阻劑在不同溶液下的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明4種減阻劑在清水中的性能都相似，但在含有單價(jià)及多價(jià)離子的高濃度鹽水中4種減阻劑的性能就被明顯區(qū)分開來，該新型減阻劑在鹽水中的性能比其他3種要好很多，具有顯著的抗鹽性。此外，他們還在此基礎(chǔ)上優(yōu)選出了配套的表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑等主要添加劑，并建立了一套新型抗鹽減阻水壓裂液體系。該體系在加拿大霍恩河盆地以及美國馬塞勒斯盆地的頁巖氣開采中都表現(xiàn)出了更優(yōu)越的性能，頁巖壓裂效果得到很大提高。

抗鹽減阻劑的出現(xiàn)一方面可以在滿足操作需求的條件下減少用量，從而節(jié)省壓裂成本并且避免了使用大量減阻劑而導(dǎo)致地層損害的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，抗鹽減阻劑使返排水代替清水用作壓裂液成為可能，從而保護(hù)了匱乏的水資源。