清洁压裂液用稠化剂
延安职业技术学院 毕业论文 题目：延长油田用压裂液的优点与不足所属系部：石油工程系 专业：应用化工生产技术（油田化学）年级班级：07应用化工（4）班 作者：李阿莹 学号： 指导老师： 评阅人： 2010年月日
目录 第一章绪论…………………………………………………………………（）第二章延长油田地质情况……………………………………………（）第三章压裂液概述………………………………………………………（）3.1 概述………………………………………………….……………………（）3.2 分类……………………………………………………………….………（）3.3 压裂液的国内外研究与应用状况…………………………….….（）第四章延长油田用压裂液…………………………………..………（）4.1 胍尔胶压裂液……………………………………………………………（）4.2 清洁压裂液………………………………………………………………（）4.3清洁压裂液与胍胶压裂液的应用对比…………………………………（）结论…………………………………………………………..…………….………（）参考文献…………………………………………………………….……………（）致谢………………………………………………………………………………（）
摘要：经过几十年的开发,延长油田已进入中后期开发阶段,为了达到稳产、增产进而合理利用资源的目的,油田企业会对部分井实施措施作业。本论文以此为出发点,就油田常用的两种压裂液体系用外加剂、工艺、施工效果等方面做了概述并由对两种压裂液体系的应用对比,总结出各自的有优点与不足. 关键词：水力压裂延长油田胍胶压裂液清洁压裂液
水基压裂液增稠剂的研究进展 李超颖1,王英东2,曾庆雪1 (1.东北石油大学化学化工学院;2.中国石油大庆石化分公司,黑龙江大庆 163711) 摘 要:本文综述了水基压裂液增稠剂的研究进展。低伤害、耐高温的改性胍胶研究广泛。除香豆胶、魔芋胶的改性物外,新型低损害苦苈胶综合性能优于羟丙基胍胶。疏水缔型聚合物,与传统聚丙烯酰胺类比较,热稳定性更好、抗剪切性能更强,具有广阔的应用前景。 关键词:压裂液;增稠剂;植物胶;疏水缔合型聚合物 中图分类号:T E357.1+2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)05—0008—03 增稠剂是水基压裂液中的主要添加剂,其性能好坏对压裂液综合性能、压裂施工效果都有着重要影响。尤其面临高温、低渗、碱敏储层的开发,寻求增稠能力更强、对地层伤害更小、高温稳定性更好的增稠剂成为国内外学者研究的方向。目前使用的水基压裂液增稠剂种类繁多,可分为天然聚合物、人工合成聚合物两大类,本文分别就其研究进展进行评述。1 天然聚合物 1.1 植物胶衍生物 植物胶衍生物增稠能力强、易交联成冻胶、性能稳定,是国内外压裂作业主要使用的增稠剂。由于受分子精细结构、加工工艺、加工设备的影响,植物胶品种不同,性能有差异。 1.1.1 胍胶 胍胶原粉取自瓜尔豆内胚乳,直接使用具有不能快速溶胀和水合,溶解速度慢,水不溶物含量高,粘度不易控制,易被微生物分解而不能长期保存等缺点。而各种改性胍胶可改善胍胶原粉不足,但增稠能力均有所下降。目前,在广泛应用的改性胍胶:羟丙基胍胶(HP G)、羧甲基胍胶(CM G)、羧甲基羟丙基胍胶(CM HPG)、阳离子胍胶等基础上,适应当前要求的其他改性物出现。 1.1.1.1 低分子量胍胶 胍胶的低分子量化,是为了降低常规胍胶压裂液的造壁性和破胶后分子量依然很大的破胶液对低渗储层细小喉道的伤害。 程巍等[1,2]研究了硼交联低分子量胍胶凝胶体系的流变性,具有良好的粘弹性和剪切变稀性。J. Weaver等[3]提出的低分子量胍胶压裂液体系无需内部破胶剂,优良的支撑剂传输性能和低滤失性能,适合高砂比作业。 胍胶降解后分子量降低,为常规胍胶的1/20- 1/10,水不溶物降低,同样条件下压裂液破胶液分子量也降低,减少了对地层的伤害。但基液浓度下降,只有10mP a?s左右(常规压裂液现场应用的基液粘度一般在36m Pa?s以上),不适合高温作业。使用硼交联后,形成致密的聚合物网络结构,因为聚合物的短链和高紧密聚合物网络形成的交联液具有更好的粘性和弹性,液体链的体积也较小,粘弹性较高,提高了压裂液的携砂性能。 1.1.1.2 酸性交联胍胶 大多数植物胶压裂液都是在碱性条件下交联,为了保留植物胶稠化剂的优势并使其适应对碱敏性地层的压裂改造、进行酸性压裂和CO2泡沫压裂,需研制酸性条件下交联的植物胶压裂液,其中一个方向是研制可酸性交联的稠化剂。 郭吉清等[4]研究表明,改性胍胶M GG水不溶物含量及1%基液粘度优于特级羟丙基胍胶,与一种金属化合物可在pH值2.5～5.5范围内交联而形成稳定冻胶体系,其冻胶可用过硫酸铵破胶,破胶残渣质量浓度可降至180mg/L。 王博涛等[5]将羧甲基酸性交联冻胶压裂液应用于安塞油田长(10)储层,施工平稳,增产效果明显。周际春等[6,7]向普通胍胶分子中引入亲水基团钠羧甲基和羟丙基,研制出酸性条件下交联的新型压裂液增稠荆GXG。该增稠剂溶解和增黏性能都很好,破胶后残渣含量少,破胶液黏度低,有利于压裂液的破胶返排。由该增稠剂作为基液的压裂液有很好的流变性、破胶性,对储层伤害小。 胍胶改性后,除了本身具有适合碱性交联的羟基外,还具有酸性交联的官能团,而常规硼砂交联pH>9,因此,除了在稠化剂方面进行改性外,还需研制与其配伍的酸性交联剂。 1.1.1.3 高温改性胍胶 压裂施工趋于深井或超深井,而现有高温压裂液一般只满足150℃以下作业,因此需要研制适合180℃以上的超高温压裂液,其中一个方向是研制具有抗高温分子结构的稠化剂。 辛军等[8]研制了超高温改性胍胶(CHPG)稠化剂,与有机硼锆交联后,198℃下显示出优异的抗温抗剪切性能。张应安等[9]研制了新型羧甲基胍胶压裂液,有耐高温(180℃)、低浓度、低残渣、低伤害、低摩阻的特点,压裂施工获得很好的增产效果。疏水改性胍胶[10,11]具有疏水缔合物特殊的流变性:超过临 8内蒙古石油化工 2011年第5期 收稿日期:2011-01-15 作者简介:李超颖(1986-),女,在读硕士研究生,东北石油大学化学工艺专业。
【理论研究与应用技术】 一种海水基压裂液体系的研究 刘刚芝1， 王杏尊1， 鲍文辉1， 李秋月2 （1.中海油田服务股份有限公司，天津；2.渤海钻探井下作业分公司，河北任丘） 刘刚芝等.一种海水基压裂液体系的研究[J].钻井液与完井液，2013，30（3）：73-75. 摘要 通过室内实验研发出一种海水基压裂液体系的关键添加剂——耐盐稠化剂、胶液保护剂、螯合调节剂，优化出了耐高矿化度、黏度高、残渣低、地层伤害低的海水基压裂液体系。对海水基压裂液体系的性能评价结果表明，该体系耐温达到120 ℃，交联时间为2～5 min可调，残渣含量为318 mg/L，岩心伤害率为24.85%，破胶液表面张力为26.5 mN/m，界面张力为1.76 mN/m，达到了现场应用的要求。 关键词 海水基压裂液；耐盐稠化剂；螯合调节剂；性能评价 中图分类号：TE357.12 文献标识码：A 文章编号：1001-5620（2013）03-0073-03 压裂液是压裂施工的工作液，在陆地油田应用压裂技术开发了大量的低渗透油田，但是在海洋采用压裂技术开发低渗油气田才刚刚开始，如沿用陆地的淡水压裂液进行施工，受作业载体、液体储存空间、淡水运输的限制，压裂施工规模受到很大限制，如果天气不好，淡水供给不能保证，严重影响作业周期，增加成本投入。因此，亟需研究出海水基压裂液体系。据文献调研，国外海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系和低温硼交联压裂液体系，主要应用于疏松砂岩压裂防砂和低渗水平井分段压裂中，耐温达93 ℃[1]；中国海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系[2]，耐温达90 ℃。笔者研究出了一种海水基压裂液体系，其耐温达120 ℃，可以用过滤海水进行配制，压裂液体系耐高矿化度、黏度高、残渣低，储层伤害小，为克服海上压裂施工对淡水的依赖、降低海上压裂施工的成本，扩大海上压裂施工规模提供了技术支持。 1 研究难点 海水中含有大量无机盐，这些无机盐会影响瓜胶的水化和增黏、pH值的控制和导致沉淀的生成。海水的矿化度非常高，达到30 000～40 000 mg/L 左右，海水中复杂离子元素的存在使常规高分子稠化剂在水化溶解的过程中，受到影响而造成溶解不完全，甚至是不溶。海水中含有大量的有机质和腐生菌，使植物胶稠化剂在配制、放置过程中，很容易受微生物的腐蚀而变质，这对海水基压裂液的防腐提出了更高的要求。常规瓜胶压裂液为碱性体系，容易与海水中的离子形成沉淀，造成储层污染。因此，对海水基压裂液体系，需要开发特殊的耐盐稠化剂、胶液保护剂和螯合调节剂，使压裂液体系耐盐性能、防腐性能、储层保护性能满足施工要求。 2 关键添加剂的研发 2.1 稠化剂 水基压裂液分为天然聚合物压裂液、人工合成聚合物压裂液、表面活性剂压裂液及复合型压裂液等几类。表面活性剂压裂液是靠特殊表面活性剂自身的低临界胶束浓度，使其易在反离子作用下形成可相互缠绕的长棒状胶束集合体而起到增黏作用的，但是胶束的形成受温度的影响很大，在高温下，表面活性剂的临界胶束浓度很大，不利于胶束集合 基金项目：中海油田服务股份有限公司项目“海上低渗透储层改造技术研究”（E-23137005）资助。 第一作者简介：刘刚芝，高级工程师，1984年毕业于华东石油学院机械系矿机专业，现为中海油田服务股份有限公司油田生产事业部副总经理。地址：天津市塘沽区营口道938号天津科技大学2号楼202室；邮政编码 300450；电话（022）66907928；E-mail：liugz@https://www.doczj.com/doc/eb18920539.html,。
压裂液总结 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。 压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。特别适于低渗透油气藏的整体改造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。 一、压裂液对油气层的损害 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。 1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害 1）压裂液滤液对油层的损害 在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201910339621.5 (22)申请日 2019.04.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 110028945 A (43)申请公布日 2019.07.19 (73)专利权人 大庆市奥普琦化工助剂有限公司 地址 163000 黑龙江省大庆市龙凤区厂西 龙十四路7-2号（龙凤粮库院内） (72)发明人 田军 章继男 谭洪庆 刘磊 (74)专利代理机构 北京冠和权律师事务所 11399 代理人 朱健 陈国军 (51)Int.Cl. C09K 8/68(2006.01) 审查员 陈委涛 (54)发明名称 一种压裂液用稠化剂及其制备方法及压裂 液 (57)摘要 本发明提供了一种压裂液用稠化剂及其制 备方法及压裂液，按质量百分比，航空煤油占总 质量的18.0％-22.0％，聚丙烯酰胺占总质量的 32.0％-38.5％，乳化剂占总质量的4.0％- 6.0％，溴化十六烷基三甲铵占总质量的0.5％- 1.0％，十二烷基苯磺酸钠占总质量0.5％- 1.0％，乙二醇占总质量的5.0％-8.0％，余量为 水。本稠化剂长期存储运输后，依然均匀，没有明 显油液分离，且在-30℃时仍具有良好的流动性。 通过本稠化剂制备的压裂液，使用后，没有明显 的挂壁现象。权利要求书1页 说明书6页CN 110028945 B 2020.02.18 C N 110028945 B
权 利 要 求 书1/1页CN 110028945 B 1.一种用于压裂液的稠化剂，其特征在于，按质量百分比， 航空煤油占总质量的18.0％-22.0％， 聚丙烯酰胺占总质量的32.0％-38.0％， 斯盘80占总质量的4.0％-6.0％， 溴化十六烷基三甲铵占总质量的0.5％-1.0％， 十二烷基苯磺酸钠占总质量0.5％-1.0％， 乙二醇占总质量的5.0％-8.0％， 余量为水,各组分质量之和为100％。 2.如权利要求1所述的用于压裂液的稠化剂，其特征在于，按质量百分比， 航空煤油占质量的20.0％， 聚丙烯酰胺占质量的35.0％， 斯盘80占总质量的5.0％， 溴化十六烷基三甲铵占质量的0.8％， 十二烷基苯磺酸钠占质量0.8％， 乙二醇占质量的6.0％， 余量为水。 3.如权利要求1所述的用于压裂液的稠化剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为粉料，其粘均分子量为400万-600万。 4.如权利要求1所述的用于压裂液的稠化剂的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备： 1)室温下，水中加入航空煤油，斯盘80，以500-700rpm的速度搅拌10-20分钟； 2)然后，加入聚丙烯酰胺，以100-200rpm的速度搅拌30-60分钟； 3)然后，加入溴化十六烷基三甲铵，十二烷基苯磺酸钠，以100-200rpm的速度搅拌5-10分钟； 4)然后，加入乙二醇，以100-200rpm的速度搅拌5-15分钟。 5.如权利要求4所述的用于压裂液的稠化剂的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备： 1)室温下，水中加入航空煤油，斯盘80，以600rpm的速度搅拌15分钟； 2)然后，加入聚丙烯酰胺，以150rpm的速度搅拌40分钟； 3)然后，加入溴化十六烷基三甲铵，十二烷基苯磺酸钠，以150rpm的速度搅拌8分钟； 4)然后，加入乙二醇，以150rpm的速度搅拌10分钟。 6.一种压裂液，其特征在于，包含稠化剂的质量分数为0.1％-0.2％，所述稠化剂选自权利要求1-3任意一项所述的稠化剂。 7.如权利要求6所述的压裂液，其特征在于，包含稠化剂的质量分数为0.15％。 2
报告题目：水力压裂技术近期发展及展望 目录 一、引言................................................................................................................. - 2 - 二、发展及简介....................................................................................................... - 2 - 2.1 发展历程.................................................................................................... - 2 - 2.2 原理简介.................................................................................................... - 2 - 三、近期进展........................................................................................................... - 3 - 3.1 植物胶及其衍生物.................................................................................... - 3 - 3.2 纤维素及其衍生物.................................................................................... - 3 - 3.2.1羧甲基纤维素钠(CMC) ............................................................... - 4 - 3.2.2 改性羧甲基纤维素(CMPC) ........................................................... - 4 - 3.2.3 羟乙基纤维素(HEC) ...................................................................... - 4 - 3.2.4 羧甲基羟丙基纤维素醚(CMHPC) .............................................. - 4 - 3.3 合成聚合物................................................................................................ - 5 - 3.3.1 丙烯酰胺类..................................................................................... - 5 - 3.3.2丙烯酸酯类...................................................................................... - 5 - 3.3.3有机磷酸盐类.................................................................................. - 5 - 四、发展展望........................................................................................................... - 6 - 五、参考文献：....................................................................................................... - 6 -
压裂液 大体作用:1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。 压裂液分类及作用 压裂液可分为： A 水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）； B 油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。 C乳化压裂液； D纯气体压裂液 1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂以堵塞地 2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在压裂液的总量 3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。中间顶替液 压裂液的性质
④稳定性好。压裂液稳定性包括热稳定性和剪切稳定性。即压裂液在温度升高、机械剪切下粘度不发生大幅度降低，这对施工成败起关键性作用。 ⑤配伍性好，压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。这些要求是非常重要的，往往有些井压裂后无效果就是由于配伍性不好造成的。 ⑥低残渣。要尽量降低压裂液中的水不溶物含量和返排前的破胶能力，减少其对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，增大油气导流能力。 ⑦易返排。裂缝一旦闭合，压裂液返排越快、越彻底，对油气层损害越小。 ⑧货源广，便于配制，价格便宜。 常用各种类型压裂液或压裂液体系见表3-2。 注：HPG:羟丙基瓜胶；HEC:羟乙基纤维素；TQ:田菁胶；CMHEC:羧甲基羟乙基纤维素CMHPG: 羧甲基羟丙基瓜胶。 一.水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有粘度高、悬砂能力强、滤失低、摩阻低等优点。目前国内外使用的水基压裂液分以下几种类型：天然植物胶压裂液,包含如瓜胶及其衍生物羟丙基瓜胶，羟丙基羧甲基瓜胶，延迟水化羟丙基瓜胶；多糖类有半乳甘露糖胶，如田箐及其衍生物，甘露聚葡萄糖胶；纤维素压裂液,包含如羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基—羟乙基纤维素等；合成聚合物压裂液,包含如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺及其共聚物。 水基压裂液配液过程是： 水+添加剂+稠化剂→溶胶液
11.2 项目实施方案 11.2.1压裂返排液分析 常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基压裂液为主。压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于两个方面：一是施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；另一个方面就是压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液，返排的压裂废液中含有大量的胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，众多添加剂的加入使压裂液具有较高的COD值、高稳定性、高黏度等特点，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。总的来说，压裂废液具有以下特点： （1）成分复杂。返排液主要成分是胍胶和高分子聚合物等，其次是SRB菌、硫化物、硼酸根、铁离子和钙镁离子等，总铁、硼含量都很高。 （2）处理难度大。悬浮物是常规含油污水处理中最难达标的项目，压裂返排液组分的复杂性及其性质的独特性决定了其处理难度更大。 （3）处理后要求比较高。处理后的液体不仅粘度色度要达标，里面的钙镁离子、铁离子、和硼酸根离子均要去除，否则会影响后续配制压裂液的各项性能。 11.1 国内外研究现状 由于压裂废液具有粘度大、稳定性好、COD高等特点，环保达标处理难度较大。国外对压裂废液的处理主要是回收利用。根据国外报道的技术资料看，他们对压裂废液的处理技术和工艺相对简单，一般采用固液分离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等几个组合步骤，处理后的水用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水。这种处理方式不仅降低了处理压裂废液的费用支出，而且还减少了污染物的排放。 国内对早些压裂废液的处理主要采取以下一些方法： （1）废液池储存：将施工作业中产生的压裂废液储存在专门的废液池中，采用自然蒸发的方式干化，最后直接填埋。这种处理方式不仅耗时长，而且填埋的污泥块仍然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物，存在严重的二次污染。 （2）焚烧：这种方式虽然可以在一定程度上控制污染物的排放，但仍然会造成大气污染。 （3）回注：将压裂废液收集，集中进行絮凝、氧化等预处理，然后按照一定比例与采油污水掺混进行再处理，处理后的水质达标后用作回注用水。
1. 压裂液国内外发展概况 压裂技术是我国油气田开发必不可少的重要措施之一，它在增加产量和储量动用方面起到了重要的作用。压裂的目的主要是形成具有一定几何形状的高导流能力裂缝，改善油气通道，从而增加油气产量。而压裂液在压裂中起着非常重要的作用，压裂液体系的性能是关乎整个压裂施工作业成败及压裂效果的关键点之一，性能好的压裂液不但能够保障压裂施工的顺利进行，而且能够保护储层，获得理想的增产效果[1]。压裂液通常是由各种化学添加剂按一定比例配制成具有良好粘弹性的冻胶状物质，主要分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液[2]。 1947年，水力压裂首次在现场成功应用的初期，主要使用以原油、成品油所配成的油基压裂液，原因是水基压裂液会对水敏地层造成损害。五十年代，出现了控制水敏地层损害的方法以后，水基压裂液才被应用在压裂作业中，但油基压裂液仍为主要的压裂液。到六、七十年代，增稠剂瓜胶及其衍生物的出现，使水基压裂液迅速发展并占据主要地位。到了八十年代，由于致密气藏开采和部分低压油井压后返排困难等问题，出现了泡沫压裂液。到九十年代及以后，为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油藏渗透率造成很大伤害的问题，又开发研制了粘弹性表面活性剂压裂液，即清洁压裂液。 1.1 水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的，主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶（瓜胶、田菁、香豆、魔芋等）、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有低摩阻、稳定性好、携砂能力强、低损害、施工简单、货源广、廉价等特点。通常，水基压裂液按加入稠化剂种类大致可分为三种类型: 天然植物胶压裂液、纤维素压裂液以及合成聚合物压裂液。 1.1.1 天然植物胶压裂液 国内外最先研究和应用的是天然植物胶压裂液，因而这类压裂液使用最多，其中瓜胶及其改性产品为典型代表[3]。美国BJ公司开发了一种新型低聚合物浓度的压裂液体系，稠化剂是一种高屈服应力的羧甲基瓜胶，一般使用浓度是0.15-0.30%，可适用底层温度为93-121℃。该压裂液体系具有较高的粘度，良好的携砂能力。目前，国外已经进行了350口井以上的压裂施工，获得了较理想的缝长和较彻底的清洁返排，增产效果好于使用HPG交联冻胶的结果。田菁胶是国内植物胶中大分子结构与瓜胶十分相似的一种，最早于20世纪70年代末由胜利油田开发应用。继田菁胶之后而出现的香豆胶最早由石油勘探开发科学研究院研制成功。用无机硼酸盐交联的香豆胶压裂液常用在30-60℃的地层，用有机硼交联的香豆胶可用于60-120℃的地层。90年代中期开发了一种GCL锆硼复合交联剂使耐受温度达到140℃[4]。从20世纪90年代以来，香豆胶已在大庆、吉林、玉门、塔里木、吐哈等各大油田得到了推广使用[5]。20世纪80年代，四川、华北油田研究并应用了魔芋胶压裂液。 1.1.2 纤维素压裂液 纤维素衍生物主要是纤维素醚，用于石油行业的是高取代度的纤维素醚，它以每年3%-5%的速度增长。其中CMC、HEC和HPMC应用最多，在我国，这三类衍生物的用量曾占10%左右[6]，CMC、HEC冻胶的热稳定性及滤失性能好，可用于140℃下井下施工，其主要问题是摩阻偏高，尚有待进一步改进。由于纤维素衍生物对盐敏感、热稳定性差，增稠能力不大，不如植物胶应用广泛。2010年李永明等[7]配制出了含纤维的超低浓度稠化剂压裂液，其稠化剂浓度为0.2%、BF-2纤维加量为0.7%，该压裂液携砂性能好，残渣量较少，储层损害小，现场应用取得成功，川孝270井用该压裂液对储层改造后获得天然气产量为
SY 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY／T 5107 -1995水基压裂液性能评价方法 1995-12-25发布1996-06-30实施 中国石油天然气总公司发布
前言 根据压裂液技术研究的发展、先进技术的引进、仪器设备的更新以及原标准实施过程中存在的—些问题，本标准对SY 5107—86《水基压裂液性能评价推荐作法》进行了修订。 本标准保留了原标准中多年实践证明适合我国压裂液性能测定方法的主要内容。但随着我国压裂液技术研究发展，压裂液性能不断的提高和改善，为了更全面地测定压裂液性能，增加了用表面张力仪测定破胶液表面张力和界面张力的测定方法、压裂液交联时间测定方法、降阻率的现场测定方法；由于试验仪器设备的更新，增加了RV20粘度计测定压裂液流变性的方法。压裂液对岩心基质渗透率损害机理的研究表明，压裂液滤液侵入，滤液在地层孔隙、喉道中发生物理化学变化，是造成压裂地层基质渗透率损害的主要原因。因此，修订了压裂液对基质渗透率损害的测定方法，删去了原标准中粉剂含水、水不溶物测定方法，还删去RV。测流变性及管路摩阻测定方法和附录中部分内容，对有的章、条内容作了补充完善和调整。本标准与原标准相比章、条内容有变动。 本标准从生效之日起，同时代替SY 5107—86。 本标准的附录A是标准的附录； 本标准的附录B、附录C、附录D都是提示的附录。 本标准由油田化学专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：石油勘探开发科学研究院采油工程研究所、石油勘探开发科学研究院廊坊分院压裂酸化中心。 本标准主要起草人官长质何秉兰卢拥军崔明月
目次 前言 l 范围 (1) 2 引用标 (1) 3 定义 (1) 4 仪器设备及试剂 (1) 5 压裂液试样制 (2) 6 压裂液性能测定方法 (2) 附录A(标准的附录) 压裂液性能测定结果表格式 (10) 附&B(提示的附录) 旋转粘度计与管道或裂缝中K，n，值换算………………………………1l 附录C(提示的附录) 旋转粘度计测定说明 附录D(提示的附录) 岩心渗透率损害率测定说明 (13)
Q/YCSY 1002-2010 I
水基压裂液现场配制及质量要求 1 范围 本标准规定了现场水基压裂液所用清水的标准、配制方法和应达到的质量标准。 本标准适用于水基压裂液的现场配制。 2 规范性引用标准 SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法 SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件 SY/T 5764-2OO7压裂用植物胶通用技术要求 3 现场配液罐 3.1 配液罐上要有明显的标记（注明液体类型、数量）。 3.2 配液罐内外要清洁干净。 3.3 配液罐要根据标记配液，不能混用。 3.4 配液罐的摆放要前低后高，有利于清洗和排出液体。 3.5 施工后要立即用清水洗配液罐至进出口水质一致。 4 配液用水 4.1 配液用水要清洁、无污物、无异味的清水，机械杂质≤0.2%，PH=7±0.5。 4.2 配液用水要达到施工设计对水质要求。 5 压裂液基液配制 5.1 基液配制必须按设计要求进行，依次按质按量均匀加入所需添加剂，绝不允许有结块或鱼眼发生。 5.2 基液配制完后按不低于500L/min的排量循环到罐内液体均匀为止。 5.3 四点取样（罐前、后，液体上部和下部），测粘度、PH值、作交联比，并作好记录。 6 交联剂配制 6.1 按设计要求的品种、数量加入添加剂。 6.2 按设计要求循环均匀。 7 破胶机的加入 7.1 按设计要求的质量、数量加入（两种方法加入）。 7.2 破胶剂的原料（过硫酸铵）应呈粉状，不结块。 7.3 配制好后放置不应超过24小时。 8 压裂液基液质量 8.1 基液质量按SY/T 5764-2007、SY/T 6376-2008执行。 8.2 液体配好后取样监测性能并填写记录，按SY/T 5107-2005执行。
卢志刚等,压裂液用抗温交联剂的合成Vol .29.No .3,2007 收稿日期:2006-12-11 作者简介:卢志刚(1979-),男,吉林盘石人,硕士研究生,研究方向为提高油气采收率及油气储运。 3联系人:现在哈尔滨工程大学博士后流动站、中石油股份公司大庆石化博士后科研工作站从事博士后工作。 压裂液用抗温交联剂的合成 卢志刚1 , 徐用军 32 , 曲 飚 3 (1.大庆石油学院教育部提高采收率重点实验室,黑龙江大庆163000; 2.哈尔滨工业大学工业技术研究院,黑龙江哈尔滨150001; 3.哈尔滨德科科技发展有限公司,黑龙江哈尔滨150040) 摘要:硼酸盐是水力压裂施工中植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,但是其交联时间非常短,耐温性能差,为了合成具有缓交联性能并且抗温性较好的交联剂,在实验室里以硼酸为起始原料,经过与有机碱反应生成硼酸酯后,在催化剂作用下与有机配位体进行络合反应,最终制备了具有缓交联、抗温性好的交联剂。考察了以硼酸酯为原料合成抗温交联剂的反应条件,得到了合成交联剂的最佳工艺。反应温度60～65℃,合成反应时间是3h 左右,催化剂用量是0.3%(质量比),络合配位剂用量是35%(质量比)。 关键词:压裂液;交联剂;合成 中图分类号:T Q 314.265 文献标识码:B 文章编号:1001-0017(2007)03-0220-03 Synthesis of Ther mo -t olerant Cr oss L inkers f or Fracturing Fluids LU Zhi -gang,XU Yong -jun and QU B iao (1.Key Laboratory of Enhanced O il R ecovery of Education M inistry,D aqing Petroleum Institute,D aqing 163318,China;2.Institute of the Industrial Technology Research,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;3.Harbin D eke technology Corp .,Harbin 150040,China ) Abstract:The borate is one of the most popular cr oss linkers for the fracturing fluids of vegetable jelly during constructi on .However,it has t w o dis 2advantages,one is short cr osslinking ti m e and the other one is bad ther mo -t olerant p r operty .I n order t o synthesize cr oss linker with l onger cr osslinking ti m e and better ther mo -t olerant p r operty,boracic acid is used as an initialmaterial and reactswith the organic base t o p r oduce borater,then a novel cr oss linker with better p r operties is p repared by the comp lex reacti on bet w een borater and organic ligand .The reacti on conditi ons for synthesizing this cr oss lin 2ker with borater as ra w material are investigated,and the op ti m al technol ogies are obtained,the reacti on te mperature is 60～65℃,reacti on ti m e is about 3h,the a mount of catalyst is 0.3%(mass rati on ),and the a mount of organic ligand is 35%(mass rati o ). Key words:Fracturing fluids;cr oss linkers,synthesis 前 言 在水力压裂施工中,交联剂是水基冻胶压裂液 的一个重要组成部分,通过与高聚物以多种键态形式络合而形成高黏度凝胶体,以满足压裂施工中造缝和携砂的需要。硼酸盐是植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,其特点是无毒、价廉,但其交联时间非常短,并且耐温性能差。因此,国外在上世纪90年代初研制了一种新交联体系-有机硼交联剂,用这种体系交联的水基压裂液耐温性较好,并能延缓交联时间可达3m in,是最近10余年来压裂工艺技 术上的重大突破之一[1] 。与国外先进产品相比,目前国内已经研制的有机硼交联剂在耐温性及延缓交 联能力等方而尚有一些不足[2] 。我们在实验室以硼酸为起始原料,合成了一种新的有机硼交联剂,结构 表征表明硼酸被酯化,通过性能实验优选了实验条件及反应物配比。 1 实验部分 1.1主要仪器及原材料 三颈瓶、磁力加热搅拌器、温度计、高速搅拌器、烧杯、量筒等 硼酸、有机碱、多元醇、多羟基酸钠、氢氧化钠、羟丙基瓜尔胶等均为化学一级品。 FTS -135型红外光谱仪,B i o -RAD 公司1.2合成反应 在带有分水回流装置的三颈烧瓶中按化学计量比例加入硼酸和有机碱,并以甲苯为溶剂,在110℃合成反应10h 左右,反应生成的水从分水装置中分出并计量,当计量的水与反应所生成的水量相近时, ?022?