新型壓裂液概述

王棟中原油田采油工程技術(shù)研究院低滲油藏研究所f新型壓裂液概述電話箱：zyofwd@163.com一、壓裂及壓裂液基礎(chǔ)知識(shí)二、中原油田壓裂發(fā)展史三、壓裂液研究進(jìn)展四、新型壓裂液體系目錄一、壓裂及壓裂液基礎(chǔ)知識(shí)壓裂的定義

壓裂就是利用地面高壓泵車(chē)(組)，以高于儲(chǔ)層吸入能力的速度，向井下注入高粘度壓裂液，使井筒內(nèi)壓力增高，一直達(dá)到克服地層的壓縮應(yīng)力和巖石的張力強(qiáng)度，巖石出現(xiàn)破裂，形成對(duì)稱于井眼的裂縫的過(guò)程。壓裂的作用與目的

在注入壓裂液時(shí)攜帶一定粒徑的固體支撐物（粒徑0.4～1.0mm的天然石英砂或人造高強(qiáng)度陶粒），使其按需要模式停留在裂縫里，使支撐裂縫保持一定的張開(kāi)程度。在壓裂液破膠返排后，這些裂縫為地層中的油氣提供了高導(dǎo)流能力的通道，從而提高了油氣井的產(chǎn)量。壓裂工藝壓后管理壓裂液壓裂液壓裂工藝

壓后管理低傷害壓裂工藝儲(chǔ)層特征氣價(jià)?壓裂的內(nèi)涵與發(fā)展方向壓裂液及其作用

壓裂液是壓裂改造油氣層過(guò)程中的全部工作液。它起著傳遞壓力、形成地層裂縫和沿著張開(kāi)的裂縫輸送支撐劑的作用。壓裂液是個(gè)總稱，注入井內(nèi)的壓裂液在不同的階段有各自的任務(wù)。1.濾失量低;2.懸浮性能好;3.摩阻損失小;4.對(duì)地層滲透率損害小（配伍性好、低殘?jiān)?、易返排?5.性能穩(wěn)定（熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性）；6.成本低。對(duì)壓裂液的性能要求對(duì)地層降溫冷卻和預(yù)處理，以減少后續(xù)主工作液對(duì)地層的傷害。一般為活性水。傳遞壓力，使地層破裂，產(chǎn)生裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入。在溫度較高的地層，它還可以進(jìn)一步起到降溫作用。一般為高粘凍膠。將支撐劑帶入裂縫中并將砂子分布在預(yù)定的位置上。同時(shí)可使裂縫延伸和繼續(xù)冷卻地層。它在壓裂液中的份量最大。一般為交聯(lián)凍膠。將攜砂液送到預(yù)定的位置。一般為活性水。壓裂液預(yù)前置液前置液攜砂液頂替液對(duì)壓裂液的性能要求常見(jiàn)壓裂液類(lèi)型及特性壓裂液類(lèi)型主要特性應(yīng)用對(duì)象水基壓裂液耐溫性好，摩阻小，攜砂能力強(qiáng)，成本低，操作安全砂巖或灰?guī)r地層油基壓裂液配伍性好，摩阻大，攜砂能力差，成本較高，操作不安全水敏性地層醇基壓裂液傷害小，易返排，耐溫性差，攜砂能力差，操作不安全低壓，水敏性地層泡沫壓裂液易返排，對(duì)油層污染小，攜砂能力差，耐溫性差低壓，水敏性地層乳狀壓裂液傷害小，但摩阻很大，攜砂能力差，耐溫性差水敏、致密型地層酸基壓裂液可提高裂縫導(dǎo)流能力，對(duì)設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，操作不安全碳酸鹽地層目前，國(guó)外廣泛使用的壓裂液體系包括前四類(lèi)；

20世紀(jì)50年代以油基壓裂液為主；

50年代末60年代初，隨著胍爾膠稠化劑的問(wèn)世，水基壓裂液不斷地發(fā)展與完善，水力壓裂在油田的應(yīng)用日漸廣泛，增產(chǎn)效果也更加顯著。

1969年首次使用交聯(lián)胍膠壓裂液；

進(jìn)入70年代，由于胍爾膠稠化劑化學(xué)改性的成功，以及交聯(lián)劑體系的完善，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類(lèi)型中占主導(dǎo)地位。目前，水基壓裂液在生產(chǎn)中的應(yīng)用依然廣泛，占70%以上。壓裂液的發(fā)展歷程水基壓裂液

水基壓裂液的發(fā)展經(jīng)歷了活性水壓裂液、稠化水壓裂液、水基凍膠壓裂液三個(gè)階段。(1)活性水壓裂液:是表面活性劑的稀的水溶液。(2)稠化水壓裂液：是以稠化劑及表面活性劑配制的粘稠水溶液，即增稠了的活性水壓裂液。(3)水凍膠壓裂液：是用交聯(lián)劑將溶于水的增稠劑高分子進(jìn)行不完全交聯(lián)，使具有線性結(jié)構(gòu)的高分子水溶液變成線型和網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)混存的高分子水凍膠。其中亦添加了表面活性劑。它實(shí)際上就是交聯(lián)了的稠化水壓裂液。因?yàn)榧羟忻舾?、溫度穩(wěn)定性差只適用于低溫、淺井、低砂量和低砂比的小型解堵性壓裂。解決了線型壓裂液進(jìn)行高溫深井壓裂施工引起的剪切敏感、溫度穩(wěn)定性差等許多問(wèn)題。水基壓裂液線型壓裂液交聯(lián)壓裂液活性水壓裂液稠化水壓裂液水凍膠壓裂液水＋稠化劑（成膠劑）＋添加劑1成膠液水＋添加劑2＋交聯(lián)劑交聯(lián)液水凍膠壓裂液組成水凍膠壓裂液添加劑▲稠化劑植物膠及衍生物—胍膠（羥丙基胍膠）—田箐、香豆膠、魔芋膠等纖維素衍生物—羧甲基纖維素鈉鹽（CMC）—羥乙基纖維素（HEC）—羧甲基羥乙基纖維素（CMHEC）生物聚多糖—黃原膠工業(yè)合成聚合物—聚丙烯酰胺（PAM）—部分水解聚丙酰胺（PHPAM）—甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）常用的水基壓裂液稠化劑及粘度性能增稠劑類(lèi)型名稱使用濃度/%粘度/mPa?s測(cè)量條件植物膠及其衍生物胍膠(G)0.3～0.680～230Fan35旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在25℃，100r/min下測(cè)定。羥丙基胍膠(HPG)0.4～0.750～130田菁膠(T)0.5～0.8120～160羥丙基田菁膠(HPT)0.5～0.885～125纖維素衍生物羥乙基纖維素(HEC)0.4～0.6200～300羧甲基羥乙基纖維素(CMHEC)0.4～0.6100～200生物聚多糖黃原膠(XT)0.05～0.1100～300合成聚合物甲叉基聚丙烯酰胺(MPAM)0.4～0.6150～300▲交聯(lián)劑兩性金屬（非金屬）含氧酸鹽—硼酸鹽、鋁酸鹽、銻酸鹽和鈦酸鹽等弱酸強(qiáng)堿鹽無(wú)機(jī)鹽類(lèi)兩性金屬鹽—如硫酸鋁、氯化鉻、硫酸銅、氯化鋯等強(qiáng)酸弱堿鹽無(wú)機(jī)酸脂—如硼酸酯、鈦酸酯、鋯酸酯醛類(lèi)—甲醛、乙醛、乙二醛等水凍膠壓裂液添加劑▲破膠劑生物酶適用溫度21～

54℃,pH值范圍pH=3～

8,最佳pH=5氧化破膠劑適用于pH=3～

14。普通氧化破膠劑適用溫度54～93℃；延遲活化氧化破膠劑適用溫度83～116℃，常用氧化破膠劑是過(guò)硫酸鹽。有機(jī)弱酸很少用作水基壓裂液的破膠劑,適用溫度大于93℃。水凍膠壓裂液添加劑降濾劑：降低壓裂液在施工過(guò)程中的液體濾失量

防膨劑：防止粘土水化膨脹和分散運(yùn)移

殺菌劑：殺滅高分子水溶液中的細(xì)菌，保證基液不變質(zhì)

助排劑：降低破膠后液體表面張力，利于返排

pＨ值調(diào)節(jié)劑：使壓裂液具有一定的pH值緩沖能力

穩(wěn)定劑：用來(lái)提高壓裂液的耐溫能力▲其它助劑水凍膠壓裂液添加劑壓裂液的關(guān)鍵

壓裂液粘度控制是獲得最佳壓裂效果的最重要前提條件之一。壓裂液的粘度控制大體分為泵送入井、造縫和排液三個(gè)階段。由于不同階段的粘度控制直接影響到最終的壓裂效果，因而不同階段對(duì)壓裂液粘度特性的要求也就不同。壓裂液的關(guān)鍵相應(yīng)階段的壓裂液粘度控制應(yīng)滿足以下要求：△泵送階段的壓裂液初始粘度控制在滿足懸砂和低摩阻的適中水平；△造縫階段的壓裂液粘度盡可能達(dá)到最大造縫能力的高水平；△排液階段的水化液粘度降到最低水平。從而獲得最佳的壓裂效果。二、中原油田壓裂技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)有裝備機(jī)組型號(hào)投產(chǎn)時(shí)間主要設(shè)備情況備注儀表車(chē)（臺(tái)）混砂車(chē)（臺(tái)）主壓車(chē)（臺(tái)）史蒂文森壓裂機(jī)組1985116設(shè)備嚴(yán)重老化，滿足不了油田內(nèi)部壓裂需要，目前在陜北施工哈里伯頓-10001985116設(shè)備老化，不能適應(yīng)高壓大排量需要哈里伯頓備老化，不能適應(yīng)高壓大排量需要哈里伯頓-20002002128主力車(chē)組史蒂文森CO2泡沫壓裂設(shè)備2002低壓CO2泵車(chē)2臺(tái)20m3CO2儲(chǔ)運(yùn)罐車(chē)6臺(tái)引進(jìn)以來(lái)，進(jìn)行了6口井的CO2吞吐施工，未投入壓裂施工哈里伯頓-25002008116逐漸投入現(xiàn)場(chǎng)常用壓裂液體系水基凍膠壓裂液

清潔壓裂液二氧化碳泡沫壓裂液膠凝酸酸壓體系常用壓裂液體系水基凍膠壓裂液

1985年，引進(jìn)甲叉基聚丙烯酰胺壓裂液，因抗溫性差，摩阻高，配制復(fù)雜，在1994年淘汰。1990年，使用羥丙基田菁(HT-21)膠壓裂液，以有機(jī)鈦/鋯或硼酸鹽做交聯(lián)劑，耐溫可達(dá)150℃。因質(zhì)量不穩(wěn)定、貨源等因素，該壓裂液在90年代中期被淘汰。1993年，使用羥丙基胍膠壓裂液，以有機(jī)硼、有機(jī)鋯、固體硼等為交聯(lián)劑，耐溫可達(dá)170℃。目前該壓裂液體系在大面積使用。常用壓裂液體系清潔壓裂液2004年在中原油田試驗(yàn)應(yīng)用，因高溫下使用成本高，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)規(guī)模推廣應(yīng)用。2002年隨二氧化碳機(jī)組引進(jìn)，在文23氣田試驗(yàn)三口井，因工藝和貨源問(wèn)題，未能推廣。2006年隨普光氣田開(kāi)發(fā)引進(jìn)，普光2、雙廟1井取得成功，使普光氣田未來(lái)投產(chǎn)的主要措施。二氧化碳泡沫壓裂液膠凝酸酸壓體系水基凍膠壓裂液常用化學(xué)劑成膠劑

交聯(lián)劑

破膠劑羥丙基胍膠（山東大王、三力化工等）C-200有機(jī)硼C-150有機(jī)硼鋯復(fù)合交聯(lián)劑C-150H有機(jī)硼鋯復(fù)合交聯(lián)劑固體高溫硼交聯(lián)劑OB-99系列有機(jī)硼交聯(lián)劑ZB-03高溫有機(jī)硼鋯復(fù)合交聯(lián)劑過(guò)硫酸銨膠囊破膠劑支撐裂縫處理劑常用交聯(lián)劑性能指標(biāo)交聯(lián)劑名稱交聯(lián)范圍pH適用井溫℃交聯(lián)時(shí)間min硼砂8-11≤900.5以內(nèi)C-2009.0-11.0≤1101C-1509.0-11.0≤1202～5C-150h9.0-12.5≤1302～5固體交聯(lián)劑9.0-13.0≥130OB-998.0-10.090～1352～6ZB-038.0-10.0≥1352～8三、壓裂液研究進(jìn)展傳統(tǒng)聚合物壓裂液的傷害特征按壓裂液作用位置分地層基質(zhì)傷害支撐裂縫傷害液體傷害固體傷害壓裂液濾餅和濃縮膠按流體性質(zhì)分壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害壓裂液在地層中滯留產(chǎn)生液堵地層粘土礦物水化膨脹和分散運(yùn)移產(chǎn)生的傷害壓裂液與原油乳化造成的地層傷害潤(rùn)濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害壓裂液殘?jiān)鼘?duì)地層造成的損害壓裂液對(duì)地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害壓裂液濾餅和濃縮對(duì)地層的傷害壓裂液固相堵塞來(lái)源—基液或成膠物質(zhì)的不溶物—降濾劑或支撐劑中的微粒—壓裂液對(duì)地層巖石浸泡而脫落下來(lái)的微?！瘜W(xué)反應(yīng)沉淀物等固相顆粒。作用—形成濾餅后阻止濾液侵入地層更遠(yuǎn)處，提高了壓裂液效率，減少了對(duì)地層的傷害；—它又要堵塞地層及裂縫內(nèi)孔隙和喉道，增強(qiáng)了乳化液的界面膜厚度而難破膠。壓裂液濃縮壓裂液的不斷濾失和裂縫閉合，導(dǎo)致交聯(lián)聚合物在支撐裂縫內(nèi)的濃度越來(lái)越高（即濃縮）。支撐劑鋪置濃度對(duì)壓裂液濃縮因子有較大影響，隨著鋪砂濃度降低，壓裂液濃縮因子提高，此時(shí)不可能用常規(guī)破膠劑用量實(shí)現(xiàn)高濃縮壓裂液的徹底破膠，形成大量殘膠而嚴(yán)重影響支撐裂縫導(dǎo)流能力。常規(guī)胍膠壓裂液的傷害機(jī)理

除水不溶物外，半乳糖支鏈破膠過(guò)程被切除造成額外的殘?jiān)麿OnOHOHHOOHOHOHHO2CH2CHOOHHO2CHOOOOOHOHHOOH2CHOmOHOHHO2CHOOHHO2CHOOORO側(cè)基去除，主鏈向纖維素的螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，引起聚合物水溶性降低，產(chǎn)生次生殘?jiān)夷z殘?jiān)鼘?duì)導(dǎo)流能力的傷害圖1導(dǎo)流率~孔隙率關(guān)系圖2導(dǎo)流率~起始胍膠濃度殘余的胍膠在裂縫內(nèi)部的分布狀況

壓裂液濾失

－－容易形成定向排列胍膠殘?jiān)鼘?duì)導(dǎo)流能力的傷害

隨著人們對(duì)常規(guī)聚合物壓裂液傷害特征認(rèn)識(shí)的不斷深入，發(fā)展新型低傷害、甚至無(wú)傷害的壓裂液體系已經(jīng)逐漸變成了現(xiàn)實(shí)。低濃度胍膠壓裂液低分子胍膠壓裂液（可重復(fù)使用）疏水締合聚合物壓裂液清潔壓裂液無(wú)傷害壓裂液四、新型壓裂液體系(一)低濃度胍膠壓裂液如何降低瓜膠在地層中的殘留，最直接的方法就是降低瓜膠的用量。既要保證壓裂液粘度，又要降低胍膠用量。怎么實(shí)現(xiàn)？通過(guò)向瓜膠分子上引入帶電基團(tuán)，利用帶電基團(tuán)之間的靜電斥力，可以使原有的瓜膠收縮線團(tuán)變成擴(kuò)張線團(tuán)，從而降低形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所需要的瓜膠用量。胍膠羧甲基化-COOHBJ公司VISTAR型低濃度胍膠壓裂液BJ公司VISTAR型低濃度胍膠壓裂液C*=1.96kg/m3C*=0.61kg/m3

擴(kuò)張線團(tuán)收縮線團(tuán)該類(lèi)型胍膠用量可以減少30-50%。(二)低分子胍膠壓裂液

低分子胍膠是在酶或者光催化下，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，把常規(guī)胍膠降解成分子量?jī)H1/10～1/20的產(chǎn)物。目的是在地面上、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將在地下無(wú)法控制的破膠過(guò)程提前、嚴(yán)格控制的完成。特點(diǎn)：它的交聯(lián)和破膠靠壓裂液體系自身pH值的改變而完成，pH值高的時(shí)候可以交聯(lián)呈凍膠狀，pH值低的時(shí)候自動(dòng)破膠。因此施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可回收再利用。超低分子量MicroPolymermaterialis25to30timessmallerthanconventionalpolymerssource:Spe77746、75690交聯(lián)示意圖粘溫性能優(yōu)點(diǎn)：分子量17-30萬(wàn)，比常規(guī)壓裂液分子量降低至少210（243萬(wàn)），易形成很好的交聯(lián)流體；液體濾失控制好；濾餅，對(duì)裂縫表面損害較小；施工中不再使用破膠劑，返排率高、對(duì)地層的傷害大幅度降低；液體回收重復(fù)利用，減少對(duì)環(huán)境的污染、也節(jié)約成本。低分子量壓裂液體系：新型壓裂液體系，具有較大的發(fā)展前景。(三)疏水締合聚合物壓裂液疏水締合聚合物是親水性大分子鏈上引入少量疏水基團(tuán)的一類(lèi)新型聚合物。這類(lèi)聚合物在稀溶液中主要以分子內(nèi)締合為主，在濃度大于臨界締合濃度時(shí)就形成以分子間締合為主的超大分子結(jié)構(gòu)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使流體力學(xué)體積增大，表現(xiàn)出良好的增粘效果。特別是在一定濃度的鹽水中，疏水締合作用進(jìn)一步加強(qiáng)。這類(lèi)聚合物溶液在強(qiáng)剪切作用下可以粘度下降，在低剪切速率下又會(huì)重新形成疏水基團(tuán)相互作用的締合，形成高粘流體。這很好地滿足了壓裂液在不同階段受剪切作用強(qiáng)弱不同的要求，可以很好地滿足壓裂液攜砂的要求。疏水締合聚合物的優(yōu)點(diǎn)

1、性能穩(wěn)定不易腐敗變質(zhì)。2、易溶解，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整；3、壓裂液流變性好，減小了設(shè)備工作負(fù)荷。4、價(jià)格較低，壓裂液成本可以接受。5、殘雜含量很低，傷害較小，增產(chǎn)效果好。6、地層水可使之降粘，返排，配合破膠劑使用破膠更徹底。

在壓裂液中有廣闊的應(yīng)用前景。疏水締合聚合物的剪切稀釋特性從上圖可以看出，在1400s-1高剪切速率下壓裂液的粘度約為25mpa.s，剪切速率降至170s-1時(shí)粘度恢復(fù)至55～80mpa.s。這與壓裂液網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，締合結(jié)構(gòu)是可逆的，具有剪切稀釋性。

清潔壓裂液是對(duì)傳統(tǒng)聚合物/破膠方法的挑戰(zhàn)。它使用粘彈性表面活性劑(VES)而不用聚合物，亦稱清潔無(wú)聚合物壓裂液(簡(jiǎn)稱VESfluid或CFRAC)。

特點(diǎn)：VES壓裂液粘度低，彈性好，可以有效地輸送支撐劑，同時(shí)能降低摩阻。該壓裂液配制簡(jiǎn)單，主要用VES在鹽水中調(diào)配。不需要交聯(lián)劑、破膠劑和其它化學(xué)添加劑。無(wú)殘?jiān)?，支撐裂縫能保持良好的導(dǎo)流能力。(四)清潔壓裂液清潔壓裂液的理論基礎(chǔ)最初的

清潔壓裂液主要由長(zhǎng)鏈脂肪酸衍生物季胺鹽陽(yáng)離子表面活性劑組成。這種表面活性劑是一種具有粘彈性的小分子，它的分子尺寸比胍膠分子小5000倍的數(shù)量級(jí)，它包括親水基和長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷钟阪溕嫌姓姾珊拓?fù)電荷。在鹽的存在下，它們形成伸展的膠束聚集體。當(dāng)這種表面活性劑在溶液中的濃度高于臨界膠束濃度，這些膠束互相纏繞并形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，流體呈現(xiàn)出粘彈性，能有效地?cái)y帶支撐劑。清潔壓裂液流體的形成機(jī)理C>CMCⅠC>CMCⅡC>CentangleSinglesurfactantahlp=v/(ahl)Wormlikemicelle

1/3<p<1/2Sphericalmicelle0<p<1/3treelikemicelleInter-netconstruction

表面活性劑自組裝結(jié)構(gòu)的特性與高分子不同，蠕蟲(chóng)狀膠束在外力（比如高剪切力）的作用下發(fā)生的斷裂，在外力撤除之后，是可以恢復(fù)。所以在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，可以以很高的速度將清潔壓裂液壓入地層，而不會(huì)引起其性能的絲毫降低。溫度（℃）兩種類(lèi)型壓裂液的差別－－溫粘性清潔壓裂液剪切粘度隨時(shí)間變化圖胍膠壓裂液剪切粘度隨時(shí)間變化圖兩種類(lèi)型壓裂液的差別－－流變性胍膠壓裂液在低溫時(shí)粘度非常大，因而摩阻較大，動(dòng)力消耗太大，增加施工成本；60攝氏度，清潔壓裂液的粘度不到胍膠壓裂液的粘度1/3，但是其靜態(tài)懸砂能力比瓜膠壓裂液強(qiáng)得多。1998/101999/52000/32002/9References:SPE38622、50652、59478、60322Time壓裂次數(shù)ClearFracLowerAlmondMiddleAlmondLevisTotalAverage/wellVESGuarVESGuarVESGuarVESGuarVESGuarProppantVolume(lb)FluidVolume(bbl)PadVolume(bbl)86K1049354140K1727662106K951427121K1609714118K877164217K2084723310K2877945478K542020991039593151591806700Conductivity(md/ft)FracLength(ft)FracHeight(ft)51136997394385167109643880270435203908204127697385245838337101453401205CumilativeProductionforfirstsixmonths(MMscf/D)222,151162568AcomparisonofjobparametersandfracturestimulationsforpolymerandVESfluidSource:SPE60322ThreeidenticaloffsetwellsattheMesaVerdeformationatRockSprings,Wyoming清潔壓裂液與常規(guī)壓裂液對(duì)比清潔壓裂液攜砂能力強(qiáng)、適宜造長(zhǎng)縫粘度底、裂縫窄配置方便無(wú)固相、低傷害由于彈性好，粘度30mPa.s攜砂良好HPG等壓裂液粘度高、造縫寬添加劑種類(lèi)多對(duì)儲(chǔ)層傷害嚴(yán)重懸砂能力差粘度至少大于50mPa.s清潔壓裂液的研究進(jìn)展為了提高清潔壓裂液的耐溫性，人們對(duì)粘彈性表面活性劑的研究更加深入：低聚表面活性劑高分子表面活性劑清潔壓裂液在一定范圍內(nèi)解決了傳統(tǒng)壓裂液對(duì)裂縫導(dǎo)流能力傷害；清潔壓裂液施工簡(jiǎn)單，裂縫幾何參數(shù)合理，對(duì)裂縫導(dǎo)流能力傷害??；清潔壓裂液卻改變了地層表面性質(zhì)，使地層的滲透率可能受到傷害。清潔壓裂液小結(jié)清潔壓裂液是否無(wú)傷害？

無(wú)傷害壓裂液是在清潔壓裂液的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良的一種壓裂液體系。它繼承了清潔壓裂液對(duì)支撐裂縫無(wú)傷害的特點(diǎn)，同時(shí)又具備了更好的地層配伍性，不會(huì)改變地層表面性質(zhì)。(五)無(wú)傷害壓裂液無(wú)傷害壓裂液D3F－AS05壓裂液的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是用儲(chǔ)能模量G’來(lái)評(píng)價(jià)即認(rèn)為彈性越好，壓裂液性能就越好但如果彈性高，其粘度也高，則摩阻就大舊評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是用損耗模量G”來(lái)評(píng)價(jià)認(rèn)為粘度越高，壓裂液性能就越好但如果彈性差，攜砂性能就差研究表明綜合利用這兩者的比值應(yīng)該更合理即G’/G”也即低粘高彈才是最好的壓裂液實(shí)驗(yàn)結(jié)果:G'=4.5PaG"=1.4Pa聚合物壓裂液90℃時(shí)的頻率掃描曲線G‘/G"=3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果:G'=9.8PaG"=0.25Pa無(wú)傷害壓裂液90℃時(shí)的頻率掃描曲線G‘/G"=39.2無(wú)傷害壓裂液（1）不同溫度下無(wú)傷害壓裂液的粘度變化情況：在80-120℃具有較高的粘度溫度℃405060708090A（無(wú)傷害壓裂液）393333363942A：煤油=4：1393633332721A：煤油=2：121181815129A：煤油=1：1963333無(wú)傷害壓裂液用煤油降粘后的粘度測(cè)試數(shù)據(jù)表（2）破膠－可被水稀釋?zhuān)蜌膺M(jìn)入并膨脹膠束

無(wú)傷害壓裂液清水壓裂增產(chǎn)機(jī)理壓裂施工過(guò)程中，當(dāng)天然裂縫周邊巖石在壓力超過(guò)“啟動(dòng)”壓力后，剪切力使裂縫壁面產(chǎn)生“剪切滑移”破壞，兩個(gè)裂縫粗糙面的滑動(dòng)和天然微裂縫張開(kāi)提高了裂縫的滲透率。停泵后，兩個(gè)粗糙面阻止回到初始位置，于是由剪切產(chǎn)生的裂縫滲透率得到保持。(六)清水壓裂技術(shù)√無(wú)支撐劑的錯(cuò)位縫面粗糙裂縫面錯(cuò)位支撐，具有一定的導(dǎo)流能力。√無(wú)支撐劑的吻合縫面粗糙裂縫面完全閉合，裂縫幾乎無(wú)導(dǎo)流能力?！讨蝿舛葹?.1lbm/ft2的吻合縫面粗糙裂縫面無(wú)錯(cuò)位，少量支撐劑，有一定導(dǎo)流能力?！讨蝿┓植紴?.1lbm/ft2的錯(cuò)位縫面粗糙裂縫面錯(cuò)位支撐和少量支撐劑支撐，裂縫具有高導(dǎo)流能力。幾種裂縫導(dǎo)流能力對(duì)比

采用加砂清水壓裂技術(shù)能取得高好的壓裂增產(chǎn)效果比較效果清水壓裂與凍膠壓裂的區(qū)別√攜砂能力低；√砂濃度低，一般為30Kg/m-360Kg/m；√前置液量大，泵注排量高；√支撐劑顆粒小，一般使用30/60目或40/70目支撐劑。適用條件√油氣藏滲透率<0.1mD，滲透率>0.1mD的裂縫性油氣藏；√楊氏模量＞3.4475×104MPa的油氣藏；√具低閉合應(yīng)力地層，一般要求閉合應(yīng)力梯度＜0.0176MPa／m；√常規(guī)凍膠壓裂對(duì)儲(chǔ)層傷害大，返排困難的低壓油氣藏。清水壓裂基本工藝設(shè)計(jì)液體配方組成：清水+降阻劑+表面活性劑+粘土穩(wěn)定劑。為了減少支撐劑的泵人量與施工成本，一般的清水壓裂施工前置液占50%，隨后泵人60Kg/m3濃度的支撐劑，并在整個(gè)施工階段保持一個(gè)定值。施工結(jié)尾時(shí)支撐劑濃度增加到240Kg/m3

,其目的是為了增加井筒與裂縫之間的連通性。清水壓裂設(shè)計(jì)一般考慮下面幾個(gè)因素。①設(shè)計(jì)支撐縫長(zhǎng)或壓裂縫長(zhǎng)的體積；②滿足裂縫導(dǎo)流能力和裂縫寬度的支撐劑篩析尺寸；③達(dá)到足夠?qū)Я髂芰Φ闹蝿舛?；④產(chǎn)生足夠裂縫寬度的泵注排量。五、采油院的成熟壓裂配套化學(xué)技術(shù)(一)新型低傷害壓裂預(yù)前置液組成：復(fù)合粘土穩(wěn)定劑、高活性表面活性劑、防乳破乳劑作用：避免壓裂液進(jìn)入地層后引起的粘土膨脹、運(yùn)移、水鎖、賈敏以及乳化堵塞類(lèi)型配液水甲2#預(yù)前置液HT-21預(yù)前置液ZYSG-1預(yù)前置液低傷害預(yù)前置液1#2#表面張力(mN/m)72.128.0-30.026.0-27.023.0-24.021.0-22.018.5-19.5界面張力(mN/m)24.875.0-6.02.0-3.00.5-1.00.10.050-0.060液體表面活性數(shù)據(jù)與地層原油的配伍性油水比為2:1時(shí)的乳化液最穩(wěn)定，在2.5h以內(nèi)基本達(dá)到完全破乳。

液體表面活性

與配液水相比，表面張力降低了70%以上，界面張力降低了99%以上。

耐溫性

1#產(chǎn)品在130℃以下恒溫24h，表面張力與界面張力均無(wú)明顯改變，2#產(chǎn)品在150℃以下，表面性能變化不大。溫度(℃)20501001201301401501#表面張力(mN/m)21.221.521.721.721.923.925.1界面張力(mN/m)≤0.1≤0.1≤0.1≤0.1≤2#表面張力(mN/m)18.618.718.618.718.919.119.6界面張力(mN/m)0.0540.0540.0540.0540.0640.0790.13粘土防膨率新型低傷害壓裂預(yù)前置液對(duì)粘土的防膨率≥90%。對(duì)地層原始滲透率的影響配液水平均傷害率達(dá)到了83.97%；低傷害預(yù)前置液平均傷害率為1.38%。(二)支撐裂縫處理劑組成：增效劑、催化劑、三元復(fù)合氧化劑作用：在較低的溫度下，有效地溶解壓裂液殘?jiān)约熬酆衔餅V餅。對(duì)壓裂液的降解能力在40℃下,4小時(shí)壓裂液已基本破膠化水；在60℃以上2小時(shí),壓裂液已徹底破膠化水。對(duì)壓裂液殘?jiān)挠绊懪c常規(guī)破膠劑相比，殘?jiān)拷档?0%以上。

裂縫處理劑對(duì)壓裂液殘?jiān)绊懙脑囼?yàn)數(shù)據(jù)溫度(℃)殘?jiān)?mg/L)備注2h4h6h8h12h40

480.6470.5337.5285.9

60579.4398.2223.5217.0195.2

80446.5203.0194.0175.4132.9

80

952.3776.4651.8592.6常規(guī)破膠劑殘?jiān)档吐?%)

78.775.073.177.680℃下對(duì)比數(shù)據(jù)處理劑對(duì)壓裂液濾餅的降解效果

80℃下破膠6小時(shí)，巖心端面光滑清潔，無(wú)任何殘留物存在，濾餅已發(fā)生全部降解。對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響與常規(guī)破膠相比,相對(duì)導(dǎo)流能力提高幅度在40%以上。處理劑對(duì)導(dǎo)流能力的影響相對(duì)導(dǎo)流能力

壓力(Mpa)(μm2·cm)40506069地層水57.446.329.722.4常規(guī)破膠壓裂液30.124.918.414.7處理劑破膠壓裂液51.240.826.620.7相對(duì)導(dǎo)流能力提高率(%)70.163.944.640.8備注壓裂液在80℃下破膠12h在69MPa下破碎率升高僅5.25%；與HCL、HF或土酸等處理支撐劑充填層相比，對(duì)支撐劑強(qiáng)度影響很小。名稱52MPa69MPa堆積密度(g/cm2)破碎率(%)破碎升高率(%)破碎率(%)破碎升高率(%)地層水4.32010.6701.96處理劑水溶液4.514.866酸液12%HCL水溶液7.9684.316.1050.891.953%HF水溶液19.90360.626.30146.51.893%HCL+0.75%HF水溶液11.30161.620.8094.941.936%HCL+1.5%HF水溶液20.10365.327.30155.91.9212%HCL+3%HF水溶液20.57376.227.96162.01.86對(duì)支撐劑質(zhì)量的影響(三)適應(yīng)不同溫度條件下的壓裂液體系交聯(lián)劑耐溫性（170s-1,2h）溫度,℃粘度,mPa·s無(wú)機(jī)硼酸鹽40-90100-190有機(jī)硼90-135120-130復(fù)合