羟乙基纤维素 (HEC) 具有增稠、悬浮、分散、保失水等杰出性能，在众多的工业部门被广泛应用。尤其在油田， HEC 在钻井、完井、修井及压裂等工艺中表现十分出色，主要被用作盐水中的增稠剂，此外还有许多特殊的应用。       

一、几个有利于油田使用的性质     

容盐性：

      HEC 对电解质有极好的容盐性。由于 HEC 是一种非离子型材料，在水介质中不会离子化，不会因体系中出现高浓度盐类而产生沉淀残渣，从而导致其粘度的改变。      

HEC 对许多一价和二价的高浓度电解质溶液有增稠作用，而 CMC 等阴离子纤维素衍生物则会对某些金属离子产生盐析。在油田应用中， HEC  完全不受水的硬度及盐浓度的影响，甚至可以增稠含高浓度锌离子和钙离子的加重液。仅硫酸铝对它有沉淀影响。 HEC 在淡水和饱和 NaCl 、 CaCl2 及 ZnBr2 、 CaBr2 等加重液强电解质中的增稠效果。

HEC 的这种优异的容盐性，使得它有机会在本井和海上油田开发中一展风采。      

粘度与剪切率：       

    水溶性 HEC 在热水或冷水中均能溶解，产生粘度并形成假塑胶。其水溶液吴表面活性，倾向于形成泡沫。      

    一般油田用中高粘度的 HEC ，其溶液呈非牛顿型，显有高度的假塑性，粘度受剪切率所影响。在低剪切率下， HEC 分子排列是无规则的，结果形成高粘度的链缠结，提高了粘度；在高剪切率下，分子随流动方向变为定向排列，减少了对流动的阻力，粘度则随着剪切率的增加而下降。       

HEC 在油田的应用     

钻井液       

    加有 HEC 的钻井液通常用于硬岩钻井以及循环水漏失控制、过量失水、压力反常、高低不平的页岩层等特殊情况钻井。在开钻和大井眼钻井工艺中，应用效果也很好。

    由于 HEC 具有增稠、悬浮、润滑等性质，用在钻井泥浆中，它能冷却铁屑及钻屑，将切害虫物带至地表，提高了泥浆的携岩能力。胜利油田曾用它作为井洞扩携沙液，效果显著，并投入实用。在井下，当遇到非常高的剪切率时，由于 HEC  具有奇特的流变行为，使钻液粘度在局部可接近至水的粘度，一方面提高了钻速，且使钻头不易发热，延长钻头使用寿命；另一方面，所钻井洞清洁，具有较高的渗透率。尤其是在硬岩层结构中使用，这种效果十分明显，可节约大量的材料。       

一般认为，在特定速率下的钻液循环，其所需动力在很大程度上取决于钻液流体的粘度，而采用 HEC 的钻液能够明显降低水动力摩擦，从而降低对泵压的需求。这样，也就使发生井漏的敏感度亦随之下降。此外，在停机之后恢复循环时，还可减少起动转矩。      

      HEC 的氯化钾溶液配成的钻井液能提高井眼的稳定性。   使不平的岩层处于一个稳定状态，以放宽对套管的要求。这种钻井液还进一步改善了携岩能力，限制钻屑的扩散。       

     即使在电解质溶液中 HEC 仍能提粘。   在敏感层的钻井液中常会碰到一些含钠离子、钙离子及氯离子、溴离子的盐水，这种钻液用 HEC 进行增稠，   可使其在人武部的盐浓度及加重范围内，保持无凝胶溶解性及良好的提粘能力。可以防止对生产层的损伤，提高钻速和产油量。       

使用 HEC 后还可大大改善泥浆的滤失性能。大幅度提高泥浆的稳定性。 HEC 可作为一种添加剂，加到非分散的盐水膨润土泥浆中，可以降低失水，且在不提高凝胶强度的情况下，提高粘度。同时，应用 HEC 于钻井泥浆可以掏井内粘土的分散，   防止井塌。降失水效能使井壁上泥页岩的水化速度减缓，加上 HEC  的长链在井壁岩石上的覆盖作用，使岩石结构加强，使其不易水化剥落以致坍塌。在高渗透率的岩层，用失水添加剂象碳酸钙、筛选的碳氢化物树脂或水溶性盐粒均有良效，但在极端状态时，可以用高浓度的失水补救液 ( 即每桶溶液中含 HEC  1.3-3.2kg) ，以防止失水深入采油层。      

     HEC在钻井泥浆中还可以作为不会发酵的保护胶，进行油井处理，并且进行在高压(200 大气压 )和温度方面，的测定工作。 

       使用HEC 的优点，还在于可以使钻井与完井工艺用相同的泥浆，减少对其他分散剂，稀释剂及PH调节剂的依赖，液体处理及储运等均十分方便。

压裂液：

    在压裂液中，HEC能提粘，而且HEC本身对油层无影响，不会堵塞裂颖，可压裂油井。它同时具有水基压裂液的一般特性，如悬沙能力强、摩阻小等。由HEC等增稠的钾、钠、铅等的高碘盐的 0.1-2% 水─醇混合液，用高压注入油井，进行压裂，于 48 小时内恢复了流动性。用HEC制成的水基压裂液，液化之后基本无残渣，尤其适用于渗透率低，无法反排残渣的地层。在碱性条件下，与氯化锰、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜以及重铬酸盐等溶液形成络合物，专用于携带支撑剂的压裂液。使用HEC可以避免因井下高温而造成的粘度损失，破裂石油层，在高于 371 ℃的井下仍然收到较好的效果。 HEC 在井下条件不易腐败变质，残渣低，基本不会堵塞油路，造成井下污染，从性能上讲，要比压裂中常用的胶如田菁等好得多。 Phillips 石油公司亦对比研究了羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素等纤维素醚类压裂液成份，认为还是以HEC为佳。       

我国大庆油田用基液HEC浓度为0.6% 、交链剂为硫酸铜的压裂液后，总结道，在压裂液中使用HEC同其他天然胶相比，具有“ (1) 基液配制好后，不容易腐败变质，可放置时间长些； (2) 残渣低。”等优势，而后者正是 HEC 在国外广泛被应用于油井压裂的关键所在。

完井和修井：      

    HEC配成的低固相完井液，在接近油层时，可避免泥土颗粒堵塞油层空隙。   降失水性质还会防止大量水份从泥浆进入油层，以保证油层的生产能力。      

      HEC降低了泥浆的摩阻，从而可降低泵压，减少动力消耗。其优异的溶盐性能也保证了在对油井酸化处理时，不析出沉淀。       

    在完井和修井作业中，主要是利用 HEC 的粘性来转移砂砾。在每桶工作液里加0.5-1kg的HEC，可以携带起井眼里的岩沙和碎石，使得井下的径向和纵向沙砾颁状态较好。接下来破除去聚合物也很方便，极大地简化了清除修井液和完井液的过程，只要偶尔，井下条件特殊，有必要采取矫措施，防止在钻井和修井时泥浆不返出井口，使循环液漏失。这种情况下，可以试用以高浓度HEC 配成的失水补救液。HEC 具有双重功能：一是可以通过降低水力磨擦，降低泵压，提高速率；而更为重要的是HEC具有优异的保失水功效可以有效地阻止水份流向岩层，致使固井不死，同时亦保护了水泥的机械性能。我国的大庆油田、胜利油田使HEC顺利完成 4000-5000 米以上深井固井作业。在固井工艺中一般使用低粘的 HEC 。HEC能很好地同杀虫剂、除氧剂、泥浆失水控制剂及消泡剂等常用的油田化学品添加剂稳定共存。 

使用方法     

配制：       

HEC有个显著的特点，就是当它加入微酸性的水中去时，具有延时粘度产生效应。从开始到增稠所需要的这一段时间有助于HEC颗粒分散均匀、 透彻而不再结块，以获得列凝胶溶液。当HEC分散完全之后，可采用不断搅拌溶液的方式，   德行粘度产生；也可将PH调高至9-10的碱性点15分钟内即可增稠；或者，也可以加热溶液、提高温度、促进HEC的溶解。 

在油井作业现场，HEC溶液是在中性到微酸性PH条件下，通过泥浆斗 ( 喷射型漏斗 ) 在混合桶中分批制得的，并保持 HEC 处于良好的分散状态。现场使用时，只要加入烧碱即可立即产生粘度。使用泥浆枪作业时，应注意把喷头插到液面下，这样做的目的是为了避免产生泡沫。       

很多情况下，需要补充HEC以增加原有溶液的粘度。这时应边加料边缓缓搅拌，好能在补加HEC之前，先把HEC用柴油等有机溶剂或中性至微酸性的水润湿一下，这样做效果会更好。

一般的通用钻井  液可照以下步骤配制：       

１、洗净配制容器 ( 桶、罐等 ) 。       

２、按设定的浓度要求，在适量的中性或微酸性水中，将HEC缓缓加入， 速度切勿快于 100kgHEC/15 分钟。       

３、用氢氧化钠把PH提到 9 ，但如所含电解质为氯化钙、溴化钙等，则不宜用此法。      

４、在配制成的溶液中，再增加 HEC 的量可提高粘度。反之加水也可以降低粘度。       

失水补救液的配制：

先在桶中放好适量的水，然后迅速将 1.3-3.2 公斤/ 桶的HEC投入桶中，并在尽可能短的时间里从液面泵取溶液，勿使粘度产生。      

防酶       

由于HEC是从纤维素制得的，不可避免地，它易受酶解，并可能失去粘度。这个性质有利于在完井和修井工艺中，HEC同破乳剂的配合使用，但在配制钻井液时，必须引起重视，要用生物杀伤剂处理一下，避免细菌酶种产生。如果一旦细菌分散作用已经发生，那么纵然再采取补救措施杀死细菌后，在一段时间内细菌分散到所形成的酶仍会使HEC降解，从而仍可能造成粘度损失，所以一定要防患于未然。另一个须注意的是，绝对不要用表面溢流水来配制钻井液，这类水体中很可能含酶，在极短的时间里完全破坏HEC溶液。      

灭泡剂       

在钻井等过程中，工作液易产生泡沫，必须予以除去或尽可能避免发生。聚二醇类物质、 SAG 硅氧烷等均不失为 HEC 溶液的有效灭泡   良剂，但其用量须视现场情况摸索试验。      

总之，在油田上，使用 HEC 时，须注意五个要点：       

１、在加料时，保持搅拌。并在全部粘度产生之前不断循环搅拌。       

２、水的性质影响到溶解时间。当PH或温度两者之一有提高，则完全水化时间缩短。在 HEC 未被完全分散之前，不要急于升高水的 PH 。        

３、通过泥浆斗慢慢加料 (100kgHEC/15 分钟 ) 。      

４、加进有效防腐剂、杀菌剂以防发生酶解。 

５、为防止 HEC 吸收水分，须将已被拆包但尚未一次用完的HEC密闭贮放。

以上就是特耐斯化工总结的羟乙基纤维素（HEC）在油田的应用。专业生产羟乙基纤维素