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1、压裂液体系目 录一、概述二、 压裂液的分类 三、压裂液在不同阶段的作用四、压裂液的性能要求五、压裂液各类型简介六、压裂液添加剂压裂液添加剂七、压裂液体系优化压裂液体系优化一、概况水力压裂是改造油气层的有效方法，是油气水井的重 要增产增注措施。水力压裂就是利用地面压裂车组将一定 粘度的液体以足够高的压力和足够大的排量沿井筒注入油 气层，由于注入速度远远大于油气层的吸液速度，所以多 余的液体在井底憋起高压，当此压力和进入油气层的液体 使井壁上某处的岩石所受的应力超过岩石强度后，油气层 就会在此处开始破裂形成裂缝。当裂缝延伸一段时间后， 继续注入携带有支撑剂的混砂液扩展延伸裂缝，并使之充 填支撑剂。
2、泵注完毕后，通过破胶或破乳使压裂液粘度降 低，并返排出井。由于支撑剂的支撑作用，裂缝不致闭合 或至少不完全闭合，因此即可在油气层中形成一条具有足 够长度、高度和宽度的填砂裂缝，此裂缝具有很高的渗流 能力，并且扩大了油气水的渗流面积，故油气可畅流入井 ，注入水可沿裂缝顺利进入地层，从而达到增产增注的目 的。水力压裂的关键技术之一就是压 裂液体系。压裂液是对油气层进行压 裂改造时使用的工作液，它的主要作 用是将地面设备形成的高压传递到地 层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝 输送支撑剂。概述二、压裂液的分类1、根据压裂液在不同阶段的作用，可分为前置 液、携砂液和顶替液。2、根据压裂液的类型，可分为水基
3、压裂液、油 基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压 裂液、清洁压裂液、酸基压裂液。 3、根据压裂液所适应的地层温度，可分为低温压裂液、中温压裂液、高温压裂液三、压裂液在不同泵注阶段的作用1、前置液，即不含支撑剂的压裂液，用于形成和 延伸地层裂缝，为支撑剂进入地层而建立必要 的空间，同时可以降低地层温度以保持压裂液 粘度。 2、携砂液，是一种混有支撑剂的压裂液，用于进 一步延伸地层裂缝，将支撑剂带入压裂裂缝预 定位置，充填裂缝而形成高渗透支撑裂缝带。 3、顶替液，用于将井筒内携砂液全部顶入地层裂 缝，避免井筒沉砂。四、压裂液的性能要求压裂液性能的好坏直接影响压裂施工的成败，因此，压裂液 必须满
4、足以下性能要求： 1、滤失少：压裂液的滤失性主要取决于它的粘度与造壁性，粘度高则滤失少。 在压裂液中添加防滤失剂，能改善造壁性并大大减少滤失量。 2、悬砂能力强：压裂液的悬砂能力主要取决于粘度，压裂液只要有足够高的粘度，砂子即可完全悬浮，这对砂子在裂缝中运移分布是非常有利的。 3、摩阻低：在设备功率一定的条件下，压裂液在管道中的摩阻越小则造缝的功率越大。 4、稳定性：压裂液应该具有热稳定性和良好的抗剪切性，保证压裂液不因温度升高或流速增加引起粘度大幅度降低，在整个施工过程中提供足够的粘度以保证顺利施工；四、压裂液的性能要求5、配伍性：压裂液进入地层后与各种岩石及 矿物流体不应该产生不利于油气渗
5、滤的物理或化学反应。 6、低残渣：要尽量降低压裂液中水不溶物的 数量，以免降低岩石及填砂裂缝的渗透率。 7、易反排：施工结束后大部分注入液体反排出井外，排液越完全，效果越好。 8、货源广：压裂液必须便于配置，使用安全，材料来源广，价格相对低廉。价钱便宜。五、压裂液类型简介(一)、水基压裂液水基压裂液是以水作为分散介质，添加水溶性聚合物和其它添加剂形成具有压裂工艺所需的较强综合 性能的工作液。一般有两种形式：一种是水溶性聚合 物加入活性添加剂的水溶液被称为线性胶或稠化水压 裂液。一种是线性胶稠化水加入交联剂后形成的具有 一定粘弹性的交联冻胶则称为交联压裂液。由于水基 压裂液具有安全、清洁、价廉且
6、性质易于控制等特点 而得到广泛的应用。除了对少数水敏地层易造成伤害 外，适用于大部分油气层的压裂改造，是压裂液技术 发展最快也最全面的体系。 五、压裂液类型简介1.水基压裂液类型和特点（1）活性水压裂液活性水压裂液即表面活性剂的水溶液，特点是成本低、摩阻小，缺点是粘度低，携砂能力差，只适用于小型解堵压裂和煤层气压裂。（2）线性胶压裂液线性胶压裂液即稠化水压裂液，由稠化剂和其他添加剂组成，其各项性能比活性水压裂液稍强，但也只能用于低温、浅井、低砂比的小型压裂。五、压裂液类型简介（3）水基冻胶压裂液水基冻胶压裂液即交联了的线性胶压裂液，与以上两种压裂液相比，水基冻胶压裂液有更强的粘弹性和可塑性，特
7、点是粘度高，携砂能力强，滤失低等，适用于大部分油水井的增产、增注。按照不同的适用性，水基冻胶压裂液又可分为低温交联水基压裂液、纤维素衍生物中、高温压裂液、延迟交联压裂液、和无聚合物压裂液。 五、压裂液类型简介2、水基冻胶压裂液的种类及用途低温交联水基压裂液低温交联水基压裂液主要以植物胶原粉（包括羟乙基 槐豆粉、羟乙基皂仁粉、田菁粉等）为增稠剂，硼砂为交 联剂，按一定交联比配制而成的压裂液。此压裂液粘温性 能较差，只能用于低温井。纤维素衍生物中、高温压裂液纤维素衍生物压裂液主要包括羧甲基纤维素（CMC） 压裂液和羟乙基纤维素（HEC）。CMC压裂液包括与硫酸铬 钾或硫酸铝钾交联的中、高温压裂液、
8、CMC高温乳化压裂 液等，HEC压裂液则只适用于较低温度的井。纤维素衍生 物压裂液的特点是残渣含量低，对地层伤害小，但剪切稳 定性较差，且原料价格越来越昂贵，逐渐被植物胶及其改 性产品取代。五、压裂液类型简介延迟交联压裂液延迟交联压裂液包括有机硼交联压裂液和无机硼延迟交联压裂液。有机硼交联压裂液有机硼交联剂是由植物胶中的有机配位体与硼酸盐在一定的条件下反应生成的，在pH值较高的条件下，配位体与硼酸盐结合较牢固，离解出的硼酸离子较少，使得交联速度减慢，随着交联反应的发生，硼酸离子的消耗，硼酸离子进一步离解，冻胶逐步形成，达到延迟交联的目的。有机硼压裂液包括中温有机硼压裂液和高温有机硼压裂液， 是
9、目前常用的压裂液。五、压裂液类型简介无机硼延迟交联压裂液无机硼延迟交联压裂液包括无机硼延迟交联压裂液和 过交联延迟释放高温压裂液。A、包裹无机硼延迟压裂液指对无机硼采用包裹技术，达到延迟交联的目的，改 善了无机硼压裂液的耐高温性能。B、过交联延迟释放高温压裂液该压裂液所使用的交联剂是以硼酸盐与植物胶过交联 ，经脱水、烘干、粉碎制得的固体缓溶延迟硼交联剂，这 种固体颗粒交联剂在施工时可直接加入，与植物胶及其改 性产品均可形成粘度稳定，耐高温，交联速度可控的延迟 交联压裂液，其耐温性能达到165以上。五、压裂液类型简介(二)油基压裂液油基压裂液是以油为溶剂或分散介质，加入各种添加剂形成的压裂液，当
10、前较通用的是铝磷酸酯与碱的反应物，将有机脂肪酸醇与无机非金属氧化物五氧化二磷生成的磷酸酯均匀混入基油中，用铝酸钠进行交联，可形成磷酸酯铝盐的网状结构，使油成为油冻胶。铝磷酸酯盐冻胶改善了原油的稠化，并提高了温度稳定性。 五、压裂液类型简介(二)油基压裂液90年代初，进一步完善了油基压裂液体系，以原油为介质，磷酸酯为稠化剂，铝酸盐为交联剂，醋酸盐为破胶剂，并通过两次交联过程，实现了现场施工的连续混配，缩短了交联时间，优化用量，改变流变性能，耐温能力达120130，实现了高砂比施工。油基压裂液特点是与地层配伍性好，易返排；缺点是成本高，摩阻大，滤失量大，易发生火灾；适用于低压、强水敏地层。五、压裂
11、液类型简介(三)泡沫压裂液泡沫压裂液是气体分散于液体形成的分散体系，实际上就是一种液包气乳化液。其特点是悬砂能力强、摩阻低、滤失小、易返排，缺点是耐温性差。适用于低压、水敏和含气地层。泡沫压裂液体系包括液相、气相和各种添加剂。液相主要为水、稠化水、交联冻胶，气相主要是N2和CO2，添加剂则主要包括起泡剂和泡沫稳定剂。 五、压裂液类型简介(四)乳化压裂液乳化压裂液为一种液体分散于另一种不相混溶的液体中所形成的多相分散体系，如用表面剂稳定后的油包水或水包油。乳化压裂液的特点是具有良好的输送性能，滤失小，成本较油基压裂液低，缺点是耐温性能差，摩阻高，浪费也较大。乳化压裂液系统主要包括油相、水相及各种
12、添加剂。水相主要为含有表面活性剂的稠化水，油相可以是原油、柴油、煤油及凝析油等，添加剂则包括各种表面活性剂，如十二烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺等。五、压裂液类型(五)醇基压裂液醇基压裂液是以醇做溶剂或分散介质配制的压裂液，特点是低凝固点、低表面张力、高水溶性、高蒸汽压力和良好的地层配伍性，缺点是成本高，易燃，难以稠化，粘度低。适用于水敏地层。最近研究出一种能溶解于无水甲醇，能与硼酸盐交联，能用氧化剂破胶的改性瓜胶，用这种改性瓜胶与硼酸盐交联后的无水甲醇凝胶破胶后不仅能溶于无水甲醇，而且能溶于含水甲醇，这样在可能含水的井中压裂液也能完全返排。 五、压裂液类型简介(六)清洁压裂液无聚合物压裂液又称为胶
13、束压裂液，也称为清洁压裂液。其主要成分是表面活性剂，由表面活性剂的盐、无机盐和水组成。在盐水中，表面活性剂形成高度缠结的杆状胶束而增加流体粘度和粘弹性，实现压裂液对粘度的要求。这种压裂液的粘度取决于胶束的性质，通过改变胶束结构可以破坏这种压裂液，当压裂液遇到烃液或被地层水稀释时，便发生破胶。 五、压裂液类型简介(六)清洁压裂液清洁压裂液的特点是不需要加入任何高分子聚合物， 其粘度可满足压裂施工的需要，不需加入任何化学破胶剂 ，采出的原油或天然气即可作为破胶剂，在地层条件下完全破胶，没有残留物，从根本上解决了压裂液残留物对裂 缝支撑带和储层的伤害问题。该压裂液还具有优良的耐剪 切性能和降粘性能，
14、适用于较低温度（小于90）的油气 井压裂。由于国内研究起步较晚，且成本高于普通压裂液 ，目前还没有普遍应用。五、压裂液类型简介表1 清洁压裂液破胶液粘度压裂液量ml烃加入量ml破胶液粘度mPa.s100煤油10ml2.52原油10ml1.66注：压裂液未破胶时粘度137mPa.s.表2. 清洁压裂液降粘性能表项 目粘度mPa.s降粘幅度原 油1832/原油：压裂液（体积比）8：117802.84原油：压裂液（体积比）4：110094.54原油：压裂液（体积比）1：148.797.73五、压裂液类型简介 酸基压裂液酸基压裂液是针对复杂岩性储层的特点，研制的一种新型乳化酸携砂压裂液。通过选取高强度
15、陶粒和树脂涂层石英砂,进行单层铺置和多层铺置情况下的乳化酸携砂支撑裂缝导流能力以及酸蚀裂缝导流能力对比实验分析,证实了新型乳化酸携砂压裂液的可行性和可靠性,为乳化酸携砂压裂技术改造复杂岩性储层,提供了理论和实验基础。 六、压裂液添加剂水基压裂液的添加剂多达数十种，通过调整添加剂的用量，可以改变水基压裂液的性质，适应不同类型的地层。 1、压裂液添加剂的种类及作用增稠剂：水溶性聚合物作为稠化剂(增稠剂)是压裂液的基本添加剂，用以提高水的粘度，降低液体滤失、悬浮和携带支撑剂，主要有植物胶及其衍生物、纤维素的衍生物、生物聚合物和合成聚合物，是最主要的压裂液配置用料六、压裂液添加剂a、植物胶及其衍生物为
16、目前应用最广泛的稠化剂， 包括瓜胶及其羟丙基瓜胶、田菁胶、香豆胶、魔芋胶等。田菁胶和魔芋胶由于其水不溶物高，现在已较少应用。b、纤维素衍生物稠化剂主要包括羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）和羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）等。其特点是水不溶物极低，但耐温性能、剪切稳定性和降阻性能都比植物胶稠化剂要差，目前已较少应用。但它作为一种无损害压裂液在煤层压裂改造中得到了应用，并取得了良好的效果。 增稠剂增稠剂六、压裂液添加剂增稠剂增稠剂c、生物聚合物稠化剂主要指黄原胶，它是微生物黄单胞菌的新陈代谢产物。其特点是用量少，增稠性好但由于制备工艺复杂，技术要求高，价格昂贵，目前还用得较少。d、合成聚合物稠化剂主要有部分水解丙烯酰胺聚合物，其特点是降阻性能好、无残渣等优点，缺点是耐盐性能差、剪切稳定性差，残胶吸附堵塞，对地层造成伤害，这些问题限制了合成聚合物稠化剂的推广应用。六、压裂液添加剂常用稠化剂的性能会由于加工和化学改性工艺的差别而不同，一般最为关心的稠化剂性能包括:1)增粘性能：一
