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1、低渗油气藏压裂液应用介绍低渗油气藏压裂液应用介绍目录目录一、压裂液介绍一、压裂液介绍二、压裂液概述二、压裂液概述三、压裂液添加剂三、压裂液添加剂四、压裂液性能测试四、压裂液性能测试五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制一、压裂液介绍一、压裂液介绍1.压裂液压裂液(fracturing Fluid)定义 -压裂施工中用到的工作液。压裂施工中用到的工作液。 -压裂液是由多种添加剂按一定配比形成压裂液是由多种添加剂按一定配比形成 的非的非均质不稳定化学体系。均质不稳定化学体系。 -按泵注顺序和所起的作用不同，压裂液分为按泵注顺序和所起的作用不同，压裂液分为预前置液、前置液、携砂液和顶替液。
2、预前置液、前置液、携砂液和顶替液。一、压裂液介绍一、压裂液介绍2.压裂液应用必备的条件压裂液应用必备的条件 - -与地层岩芯和流体配伍性良好；与地层岩芯和流体配伍性良好； - -能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝；能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝； - -造缝并沿涨开的裂缝输送支撑剂；造缝并沿涨开的裂缝输送支撑剂； - -耐温、耐剪切；耐温、耐剪切； - -施工完成后能够破胶，迅速返排；施工完成后能够破胶，迅速返排； - -易于控制、安全；易于控制、安全； - -经济可行。经济可行。二、压裂液概述二、压裂液概述1.压裂液按化学性状分类（分散介质）压裂液按化学性状分类（分散介质） - -水
3、基水基-交联冻胶、线性胶交联冻胶、线性胶 - -油基油基-稠化柴油（原油）、油冻胶稠化柴油（原油）、油冻胶 - -乳化乳化-水包油、油包水（水基水包油、油包水（水基- -线性、交联）线性、交联） - -泡沫泡沫-氮气、二氧化碳、双元氮气、二氧化碳、双元 - -醇基醇基-甲醇甲醇 - -气体气体-纯二氧化碳纯二氧化碳 (1) 水基压裂液体系水基压裂液体系 水基压裂液：交联冻胶压裂液和线性胶压裂液。水基压裂液：交联冻胶压裂液和线性胶压裂液。 交联冻胶压裂液：是目前压裂液应用的主要类型，交联冻胶压裂液：是目前压裂液应用的主要类型，发展的方向是低成本、低伤害。发展的方向是低成本、低伤害。 交联冻胶在上
4、世纪交联冻胶在上世纪6060年代末开始使用，被认为是年代末开始使用，被认为是压裂液技术上的重大进步。交联冻胶在使用上表现出压裂液技术上的重大进步。交联冻胶在使用上表现出很强的粘弹性和塑性，在水力造缝与携砂能力等方面很强的粘弹性和塑性，在水力造缝与携砂能力等方面优于线性胶压裂液。优于线性胶压裂液。二、压裂液概述二、压裂液概述（2）油基压裂液体系）油基压裂液体系 适用于低压、偏油润湿、强水敏的储层。适用于低压、偏油润湿、强水敏的储层。 （3）乳化压裂液体系）乳化压裂液体系 适用于水敏、低压地层。适用于水敏、低压地层。（4）泡沫压裂液体系）泡沫压裂液体系 适应于低压、水敏性储层，特别是气藏。适应于低
5、压、水敏性储层，特别是气藏。二、压裂液概述二、压裂液概述美国不同压裂液类型发展趋势对比美国不同压裂液类型发展趋势对比195019601970198019902000二、压裂液概述二、压裂液概述三、压裂液添加剂n稠化剂稠化剂n杀菌剂杀菌剂n破胶剂破胶剂npHpH值调节剂值调节剂n表面活性剂表面活性剂n粘土稳定剂粘土稳定剂n发泡剂发泡剂n温度稳定剂温度稳定剂n转向剂转向剂n降滤剂降滤剂n交联剂交联剂1.构成水基交联冻胶压裂液体系主要包括构成水基交联冻胶压裂液体系主要包括三、压裂液添加剂2.压裂液添加剂应用的基本要求压裂液添加剂应用的基本要求每种液体需要最少的添加剂；每种液体需要最少的添加剂；检查所
6、有添加剂的配伍性；检查所有添加剂的配伍性；添加剂对温度和添加剂对温度和pHpH的敏感性，按设计的配比的敏感性，按设计的配比加入。加入。3.压裂液添加剂压裂液添加剂- 稠化剂稠化剂 水溶性聚合物作为稠化剂水溶性聚合物作为稠化剂( (增稠剂增稠剂) )是水基压裂是水基压裂液的基本添加剂。液的基本添加剂。 植物胶植物胶（如胍尔胶、香豆胶、田菁胶、皂仁胶、（如胍尔胶、香豆胶、田菁胶、皂仁胶、槐豆胶、魔芋胶和海藻胶）及其衍生物槐豆胶、魔芋胶和海藻胶）及其衍生物 纤维素的衍生物纤维素的衍生物( (如羧甲基纤维素、羟乙基纤如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等维素等) )； 合成聚合物合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉
7、基聚丙烯（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等）酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等）, ,以及生物聚合物以及生物聚合物（黄胞胶）。（黄胞胶）。 胍胶是一种由甘胍胶是一种由甘露糖和半乳糖组成的露糖和半乳糖组成的长链高分子聚合物，长链高分子聚合物，原料是生长在巴基斯原料是生长在巴基斯坦和印度的胍胶豆胚坦和印度的胍胶豆胚乳。胍胶粉有乳。胍胶粉有15%-15%-18%18%的不溶残余物。的不溶残余物。利用丙烯氧化物可将利用丙烯氧化物可将胍胶改性为羟丙基胍胍胶改性为羟丙基胍胶（胶（HPGHPG），），可去除可去除聚合物中大量的植物聚合物中大量的植物成分，水不溶残余物成分，水不溶残余物最小时仅含最小时
8、仅含2%-4%2%-4%。 稠化剂含水量（%）水不溶物含量(%)1%溶液粘度30、170S-1、mPa.s香豆胶4.5-9.06.0-13.0160-210田菁胶8.0-14.020.0-35.0120-160胍尔胶（巴基斯坦）9.520.0309羟丙基田菁胶6.0-11.07.5-16.0100-160羟丙基胍尔胶（国内）7.0-12.08.0-15.0170-280羟丙基胍尔胶（美国）8.24.4297 按行业标准SY/T5764-1995和SY/T5766-1995检测七项,重要的、直接影响压裂液性能的指标是水不溶物和粘度。常用稠化剂性能常用稠化剂性能3.压裂液添加剂压裂液添加剂-交联剂
9、n交联剂是能通过交联离子（基团）将溶解于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接起来形成三维网状冻胶的化学剂。n常用交联剂一般分为无机和有机两类，无机类有十水合四硼酸钠（俗成硼砂），一般为非延迟交联；有机类包括有机硼络合物（JL系列），多为可延迟交联。n交联时间为线性胶溶液加入交联剂至呈现刚性结构所需要的时间。3.压裂液添加剂压裂液添加剂-交联剂n延迟交联有利于交联剂的分散，产生更高的粘度并改善压裂液的温度稳定性。同时，延迟交联使管路中流动的大部分是线性胶，而能形成低的泵送摩阻。n行业标准SY/T6216-1996SY/T6216-1996规定交联剂检测8项指标，关键是交联时间、耐温能力和破胶能
10、力。n有机硼交联压裂液具有可控制的延迟交联作用、耐高温和自动破胶三大特性。3.压裂液添加剂压裂液添加剂-破胶剂n使压裂液交联冻胶发生化学降解，由大分子变成小分子，有利于压后返排，减少储层伤害。n水基交联冻胶压裂掖常用的破胶剂有酶、氧化剂（常用过硫酸盐）和酸。n生物酶和催化氧化剂适应于21-54；n一般氧化剂适应于54-93。n低温破胶活化剂，针对过硫酸铵分解温度较高而开发的还原性化学品，有效降低了破胶剂活化温度。3.3.压裂液添加剂压裂液添加剂- pH- pH值调节剂值调节剂npH调节剂可控制稠化剂水合增粘速度、交联剂所需的pH值范围和交联时间；n当pH值较低时，大多数液体迅速破胶；n当pH值
11、较高时，压裂液的温度稳定性好，破胶时间较长；n压裂液的pH值应控制在合理的范围。3.3.压裂液添加剂压裂液添加剂- -表面活性剂表面活性剂n破乳剂，破乳剂，与原油之间配伍性好，有效破除油与原油之间配伍性好，有效破除油液乳化。液乳化。n助排剂，助排剂，降低表、界面张力，增大接触角，降低表、界面张力，增大接触角，减小毛管力，有利于压裂液返排。减小毛管力，有利于压裂液返排。n互溶剂，互溶剂，可与烃和水互溶的化合物，降低水可与烃和水互溶的化合物，降低水溶液的表面张力，促进残液的返排。溶液的表面张力，促进残液的返排。3.压裂液添加剂压裂液添加剂-粘土稳定剂粘土稳定剂n防止粘土膨胀、分散和运移防止粘土膨胀
12、、分散和运移n无机盐无机盐KCl，提高压裂液矿化度，有效压缩使粘土膨胀提高压裂液矿化度，有效压缩使粘土膨胀的双电层，并且钾离子大小恰能进入粘土的硅氧四面的双电层，并且钾离子大小恰能进入粘土的硅氧四面体的六角空间，防止粘土膨胀、分散和运移。体的六角空间，防止粘土膨胀、分散和运移。n阳离子聚合物，阳离子聚合物，带正电的表面活性剂被带负电的粘土带正电的表面活性剂被带负电的粘土吸附，造成电荷中和并降低粘土的离子交换能力，使吸附，造成电荷中和并降低粘土的离子交换能力，使粘土不再因吸附水合阳离子而发生膨胀。粘土不再因吸附水合阳离子而发生膨胀。3.压裂液添加剂压裂液添加剂-杀菌剂杀菌剂n所有的水含有细菌；所
13、有的水含有细菌；n水基液必须加有杀菌剂；水基液必须加有杀菌剂；n杀菌剂能控制厌氧菌或喜杀菌剂能控制厌氧菌或喜氧氧菌繁殖；菌繁殖；n细菌侵袭有机聚合物，损坏其链和降低粘度。细菌侵袭有机聚合物，损坏其链和降低粘度。 加入杀菌剂主要是为了防止因聚合物降解加入杀菌剂主要是为了防止因聚合物降解导致粘度下降，影响交联、携砂。导致粘度下降，影响交联、携砂。3.压裂液添加剂压裂液添加剂-简述简述4添加剂类型添加剂类型功能功能代表产品代表产品杀菌剂杀菌剂杀死细菌杀死细菌12271227、甲醛、甲醛破胶剂破胶剂降低液体粘度降低液体粘度酸酸, , 氧化剂氧化剂, , 胶囊破胶剂胶囊破胶剂pHpH调节剂调节剂控制控制
14、 pHpH氢氧化钠氢氧化钠, , 醋酸醋酸粘土稳定剂粘土稳定剂防止粘土膨胀防止粘土膨胀KClKCl, NH4Cl, , NH4Cl, KClKCl 替代物替代物转向剂转向剂使液体转向使液体转向粉砂粉砂, , 硼酸硼酸降滤失剂降滤失剂提高液体效率提高液体效率柴油柴油, , 颗粒颗粒, , 细砂细砂降阻剂降阻剂降低摩阻降低摩阻丙烯酰胺共聚物丙烯酰胺共聚物铁离子稳定剂铁离子稳定剂防止铁沉淀防止铁沉淀乙酸、柠檬酸、乙酸、柠檬酸、EDTA, NTAEDTA, NTA表面活性剂表面活性剂降低表面张力降低表面张力氟碳氟碳, , 非离子表面活性剂非离子表面活性剂温度稳定剂温度稳定剂保持液体粘度保持液体粘度甲醇
15、甲醇, , 硫代硫酸钠硫代硫酸钠4.压裂液添加剂质检压裂液添加剂质检（1）采油、采气工程方案要求：）采油、采气工程方案要求：加强压裂液体系质量和技术监督管理，保证添加剂加强压裂液体系质量和技术监督管理，保证添加剂质量稳定合格，性能符合标准要求；质量稳定合格，性能符合标准要求；加大压裂液体系中增稠剂、各种添加剂的随机抽检加大压裂液体系中增稠剂、各种添加剂的随机抽检力度，进行定期不定期抽样；力度，进行定期不定期抽样； （每个产建区）（每个产建区）每季度送样至油田公司指定部门质每季度送样至油田公司指定部门质检一次。检一次。4.压裂液添加剂的质检压裂液添加剂的质检（2）抽样抽样 分化工库和现场应用两种
16、取样方式，分化工库和现场应用两种取样方式，采用多点平均取样方式，取样范围须包括整采用多点平均取样方式，取样范围须包括整个药品存放空间。将所取的试样装入清洁、个药品存放空间。将所取的试样装入清洁、干燥的取样瓶中，并粘贴标签，标签中标明：干燥的取样瓶中，并粘贴标签，标签中标明：产品名称、代号、批号、取样日期、取样人。产品名称、代号、批号、取样日期、取样人。4.压裂液添加剂的质检压裂液添加剂的质检（3）质量检查）质量检查 （1 1）在油气工艺研究院油田化学与防腐实验室设有）在油气工艺研究院油田化学与防腐实验室设有压裂酸化添加剂和支撑剂质检中心，负责油田公司压裂酸化添加剂和支撑剂质检中心，负责油田公司
17、规定的定期和抽查质检工作。规定的定期和抽查质检工作。（2 2）在油气院靖边支撑组和陇东支撑组设有压裂液）在油气院靖边支撑组和陇东支撑组设有压裂液添加剂和支撑剂现场质检点，每月定期和抽查现场添加剂和支撑剂现场质检点，每月定期和抽查现场压裂液添加剂和支撑剂的质量情况。压裂液添加剂和支撑剂的质量情况。1.压裂液特性压裂液特性n粘粘度度 - -控制缝宽（近井地带）控制缝宽（近井地带） - -影响支撑剂传输影响支撑剂传输n液体滤失液体滤失 - -控制总的液体滤失控制总的液体滤失 - -影响裂缝的几何尺寸影响裂缝的几何尺寸n密度密度 - -控制静水压梯度控制静水压梯度 - -影响支撑剂传输影响支撑剂传输n
18、摩阻摩阻 - -控制施工压力控制施工压力 - -影响注入排量影响注入排量npHpH值值 - -控制交联反应时间控制交联反应时间 - -影响液体性能影响液体性能四、压裂液性能测试1.粘度测试粘度测试Q 或剪速率或剪速率 ( )牛顿流体牛顿流体 牛顿流体常数牛顿流体常数 = pQQQ pp 或剪切应力或剪切应力 1.粘度测试马达马达转子转子测试液体测试液体n转筒六速粘度计测试粘度示意图六速粘度计测试粘度示意图1.粘度测试-表观粘度的测量n用用现场配液用水和所用添加剂混合配制的压裂液现场配液用水和所用添加剂混合配制的压裂液n在现场应用六速粘度计实时测试，在低速在现场应用六速粘度计实时测试，在低速10
19、0转转/min下，测试的读速乘下，测试的读速乘3为表观粘度。为表观粘度。n测试交联冻胶交联时间和破胶时间。测试交联冻胶交联时间和破胶时间。n在恒温、时间、剪切速度的条件下测试液体在恒温、时间、剪切速度的条件下测试液体2.压裂液滤失效率低效压裂液低效压裂液短缝短缝高滤失高滤失长缝长缝高效压裂液高效压裂液低滤失低滤失3.压裂液的粘温曲线五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制1.压裂液现场质量压裂液现场质量-控制内容控制内容（1）空压裂罐到位时，应进行检查，确认清洁度。 如果罐中存在锈、油、土和作业残留物等时，应在装水前清洗干净。（2）从到位罐内取水样，进行配液前的水分析。 保证用水来此地
20、表水，而非地面水。水质检查包括测试pH值和目测（是否有油膜、悬浮颗粒或浮动碎屑等明显的污染物）。（3）配液前对罐进行计量，确保各罐中按比例加入添加剂； 配液中形成的“鱼眼”和非水化聚合物块，主要原因是向配液漏斗中加入稠化剂与水流冲刺的速度不相匹配。五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制2.压裂液现场质量压裂液现场质量-控制内容控制内容（4）用六速粘度计测试各压裂液罐从顶部到底部的基液粘度。目测基液中的“鱼眼”量。 应自各罐的顶部和底部取出压裂液样品，进行粘度、pH等的分析，将分析结果进行比较，以便发现可能存在的问题。确定基液粘度后，检查基液的交联能力。（5）确定压裂液与交联剂的交联比
21、和交联时间。（6）作业前对罐进行计量，确保到位的压裂液数量符合设计要求。（7）作业期间，检测加入压裂液的交联剂、破胶剂及支撑剂的用量。保留交联液样品以验证破胶时间。五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制2.压裂液现场可能存在的问题分析压裂液现场可能存在的问题分析（1）压裂液不交联或交联差。交联剂里的活性成分存在沉析现象，可通过搅拌循环得到合格的交联剂。（2）现场压裂罐未清洗干净。从罐底取出砾石、胶凝球，凝胶残渣等，要求运水工在压裂罐未清洗干净前不要往里面加水。（3）基液粘度比正常值高8mPa.s以上，水量缺失或稠化剂加入不均衡。（4）压裂液顶部和底部基液粘度的变化达到20%或更高。在
22、配液的过程中循环不够，进行循环，使上下基液粘度的差别减小到10%以下。3.不合格的现场质量控制体系不合格的现场质量控制体系（1）设计标准没有被贯彻n前置液量不正确n裂缝净压力不适当，导致裂缝导流能力不足，影响压后产量；n 由于不成熟砂堵，导致设计裂缝长度未达到。（2）裂缝复杂性没有被识别n早期砂堵（3）现场压裂液粘度与方案设计粘度不一致n比设计高（可能导致破胶困难）n比方案设计低（可能导致较差的支撑剂运移）五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制五、压裂液的现场质量控制4.可能发生的液体问题（1）导致液体出现问题主要因素有：n交联剂n破胶剂n水质问题（2）先导试验尤其重要n用现场施工的水样和化学添加剂n确定现场配置液体交联状况压裂液现场应用压裂液现场应用n压裂液压裂液n添加剂与化学是基础添加剂与化学是基础n流变是施工保证流变是施工保证n滤失伤害影响效果滤失伤害影响效果n优化设计结合工艺与化学优化设计结合工艺与化学n标准是尺，实验是眼标准是尺，实验是眼n现场监督与质量控制是关键现场监督与质量控制是关键
