壓裂液性能及分類

1、壓裂液提供了水力壓裂施工作業(yè)的手段，但在影響壓裂成敗的諸因素中，壓裂液及其性能極為重要。對大型壓裂來說，這個因素就更為突出。使用壓裂液的目的有兩方面：一是提供足夠的粘度，使用水力尖 劈作用形成裂縫使之延伸，并在裂縫沿程輸送及鋪設壓裂支撐劑；再者壓裂完成后，壓裂液迅速化學分解 破膠到低粘度，保證大部分壓裂液返排到地面以凈化裂縫。壓裂液是一個總稱，由于在壓裂過程中，注入井內的壓裂液在不同的階段有各自的作用，所以可以分為：(1)前置液：其作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫，同時還起到一定的降溫作用。為提高其工作效率，特別是對高滲透層，前置液中需加入降濾失劑， 加細砂或粉陶(粒徑100320目，砂

2、比10% 左右)或5%柴油，堵塞地層中的微小縫隙，減少液體的濾失。(2)攜砂液：它起到將支撐劑(一般是陶粒或石英砂)帶入裂縫中并將砂子放在預定位置上的作 用。在壓裂液的總量中，這部分占的比例很大。攜砂液和其它壓裂液一樣，都有造縫及冷卻地層的作用。(3)頂替液： 其作用是將井筒中的攜砂液全部替人到裂縫中。根據不同的設計工藝要求及壓裂的不同階段，壓裂液在一次施工中可使用一種液體，其中含有不同的 添加劑。對于占總液量絕大多數的前置液及攜砂液，都應具備一定的造縫力并使壓裂后的裂縫壁面及填砂 裂縫有足夠的導流能力。這樣它們必須具備如下性能：濾失小。這是造長縫、寬縫的重要性能。壓裂液的濾失性，主要取決于它

3、的粘度，地層流體性質 與壓裂液的造壁性，粘度高則濾失小。在壓裂液中添加降濾失劑能改善造壁性大大，減少濾失量。在壓裂 施工時，要求前置液、攜砂液的綜合濾失系數0 1 X 10 -3 m/min 1/2 。懸砂能力強。壓裂液的懸砂能力主要取決于其粘度。壓裂液只要有較高的粘度，砂子即可懸浮于 其中，這對砂子在縫中的分布是非常有利的。但粘度不能太高，如果壓裂液的粘度過高，則裂縫的高度大， 不利于產生寬而長的裂縫。 一般認為壓裂?的粘度為 50150mp as較合適。由表3-1可見液體粘度大小 直接影響砂子的沉降速度。表3-1粘度對懸砂的影響粘度,_mPa s150砂沉降速度,m/min 摩阻低。壓裂液

4、在管道中的摩阻越大，則用來造縫的有效水馬力就越小。摩阻過高，將會大大提 高井口壓力，降低施工排量，甚至造成施工失敗。穩(wěn)定性好。壓裂液穩(wěn)定性包括熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性。即壓裂液在溫度升高、機械剪切下粘度不 發(fā)生大幅度降低，這對施工成敗起關鍵性作用。配伍性好，壓裂液進入地層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應產生不利于油氣滲濾的物理、 化學反應，即不引起地層水敏及產生顆粒沉淀。這些要求是非常重要的，往往有些井壓裂后無效果就是由 于配伍性不好造成的。 低殘渣。要盡量降低壓裂液中的水不溶物含量和返排前的破膠能力，減少其對巖石孔隙及填砂裂 縫的堵塞，增大油氣導流能力。 易返排。裂縫一旦閉合，壓裂液返排越快、

5、越徹底，對油氣層損害越小。 貨源廣，便于配制，價格便宜。目前國內外使用的壓裂液有很多種，主要有油基壓裂液、水基壓裂液、酸基壓裂液，乳化壓裂液和泡 沫壓裂液。其中水基壓裂液和油基壓裂液應用比較廣泛。常用各種類型壓裂液或壓裂液體系見表3-2表3-2各類壓裂液及其應用條件壓裂液基液壓裂液類型主要成分應用對象水基線型HPG、TQ、CMC、HEC、CMHPG、CMHEC、PAM短裂縫、低溫交聯(lián)型交聯(lián)齊 ij +HPG,HEC 或 CMHEC長裂縫、高溫油基線型油、膠化油水敏性地層交聯(lián)型交聯(lián)劑+油水敏性地層、長裂縫O/w乳狀液乳化劑+油+水適用于控制濾失泡沫基酸基泡沫酸+起泡劑+N 2低壓、水敏性地層水基泡沫水+起泡劑+N 2或CO 2低壓地層醇基泡沫甲醇+起泡劑+N 2低壓存在水鎖的地層醇基線性體系膠化水+醇消除水鎖交聯(lián)體系交聯(lián)體系+醇注：HPG:羥丙基瓜膠；HEC:羥乙基纖維素；TQ:田菁膠；CMHEC:竣甲基羥乙基纖維素CMHPG:竣甲基羥丙基瓜膠。在設計壓裂液體系時主要考慮問題包括：(1)地層溫度、液體溫度剖面以及在裂縫內停留時間;(2)建議作業(yè)液量及排量；(3)地層類型(砂巖或灰?guī)r)；(4)可能的濾失控制需要；(5)地層對液體敏感性；(6)壓力；(7)深度；(8)泵注支撐劑類型；(9)液體破膠需要。20世紀50年代末，第一次使用交聯(lián)瓜膠液進行施工，那時約 10%的