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(shè)壓裂支撐劑；再者壓裂完成后，壓裂液迅速化學(xué)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(nèi)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(xì)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?；蚴⑸?帶入裂縫中并將砂子放在預(yù)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(jù)不同的設(shè)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(shù)的前置液及攜砂液，都應(yīng)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(dǎo)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(zhì) 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(shù)0 1 X 10 -3 m/min 1/2 。懸砂能力強(qiáng)。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(chǎn)生寬而長的裂縫。 一般認(rèn)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(jī)械剪切下粘度不 發(fā)生大幅度降低，這對施工成敗起關(guān)鍵性作用。配伍性好，壓裂液進(jìn)入地層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲濾的物理、 化學(xué)反應(yīng)，即不引起地層水敏及產(chǎn)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(dǎo)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(nèi)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(yīng)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(yīng)用條件壓裂液基液壓裂液類型主要成分應(yīng)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(shè)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(nèi)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(jì)50年代末，第一次使用交聯(lián)瓜膠液進(jìn)行施工，那時約 10%的