清洁压裂 页岩气 减阻剂 滑溜水

滑溜水压裂液体系中减阻剂的优选张颖;余维初;吴军;胡传炯;丁飞;银伟【摘要】滑溜水压裂液体系是针对页岩气开发而发展起来的一种新型压裂液体系,其中的最核心助剂是减阻剂,它可以有效地降低施工过程中的摩阻,提高压裂效率与页岩气井产能,降低储层改造的生产成本.针对目前页岩气井现场压裂施工工艺要求,对减阻剂分散性能、减阻性能、返排液重复利用性能、生物毒性等性能进行评价,优选出J HFR-2纳米复合液体减阻剂.该减阻剂具有黏度低、高效速溶、适用于返排液、无生物毒性、可以实现自动化泵入、降低工人的劳动强度、节约生产成本的优点.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2015(037)009【总页数】3页(P53-55)【关键词】滑溜水;减阻剂;高效速溶;返排水;无毒【作者】张颖;余维初;吴军;胡传炯;丁飞;银伟【作者单位】长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉 430100;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉430100;非常规油气湖北省协同创新中心,湖北武汉430100;长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023;中原石油工程井下特种作业公司,河南濮阳457001【正文语种】中文【中图分类】TE357.12页岩储层具有低孔、低渗的特点,其储量丰度低,开采难度大,一般无自然工业产量。

为了实现页岩气的高效开发,主要核心技术就是水平井钻井技术与水平井分段压裂技术。

水力压裂是通过在地层产生诱导应力,改变原始地应力的分布,最终形成网状裂缝,从而提高产能。

水力压裂的关键是选用合适的压裂液,页岩气开发多选用滑溜水压裂液体系[1～3]。

减阻剂是滑溜水压裂液体系中的最核心的组成部分,它的性能尤为重要,但目前国内使用的减阻剂在应用过程中存在着诸多问题,如溶解困难,生物毒性强,抗盐、抗钙性能低,在返排液中减阻性能差等[4]。

减阻剂--滑溜水压裂滑溜水压裂液是指在清水中加入少量的滑溜水压裂用减阻剂，一定量支撑剂以及表面活性剂、黏土稳定剂等添加剂的一种压裂液，又叫做减阻水压裂液。

由于滑溜水压裂施工中泵速较大，因而会产生较高摩阻。

作为减阻水体系的主剂，压裂用减阻剂的作用是减少压裂液流动时的摩擦系数，从而减少施工压力。

为了达到现场大排量条件下即配即用的目的，减阻剂不仅应具有较高的减阻性能，还应具有较好的溶解分散性能。

1、分散性能：减阻剂的分散性能可以用分散时间来表征，分散时间是指减阻剂聚合物完成溶解、破乳并且聚合物分子完全展开达到最大黏度所需要的时间，新乡市京华净水材料有限公司生产的乳液减阻剂，分散快且无需破乳，分散性能好。

2、减阻性能：减阻剂的减阻性能具体表现为减阻剂溶液流速加快和摩阻压降减少：当输送压力一定时，减阻效果表现为流速的增加；当流量一定时，减阻效果则表现为摩阻压降的减少。

新乡市京华净水材料有限公司生产的乳液减阻剂，价格低、用量少，且减阻效果可达60%以上。

近年来，页岩气能源的开采在中国受到越来越高的重视，作为北美地区页岩气体积改造的关键技术，滑溜水压裂液在中国具有广阔的应用前景。

滑溜水压裂的优势：1、传统的凝胶压裂液体系使用较高浓度的凝胶，这些凝胶的残留物以及在压裂过程中产生的滤饼会堵塞地层并降低裂缝导流能力。

而滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，并且易于返排，大大降低了地层及裂缝伤害，从而有利于提高产量。

2、滑溜水压裂液中的化学添加剂及支撑剂的用量较少，可节省施工成本40%～60%。

由于成本的降低，许多原来不具商业开采价值的储层便可以得到开发。

3、减阻水能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络。

这是由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高。

裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，使得产量增加。

4、由于减阻水中添加剂含量少，较为清洁，因此更易于循环利用滑溜水压裂优势总结：减阻水压裂液的优点是减阻效果好、低伤害、低成本、产生的裂缝网络复杂度高体积大、易于循环利用。

EM30降阻剂滑溜水压裂液在水平井中的应用摘要：通过添加了EM30降阻剂的滑溜水压裂液在水平井中进行现场试验，表明滑溜水压裂液在水平井施工中摩阻减阻效果突出，携砂效果显著，无论是射孔液还是压裂液都能反复回收利用，起到了减少储层伤害，缩短施工周期，降低生产成本的作用。

关键词：降阻剂滑溜水压裂液一、滑溜水压裂液目前应用现状长庆油田从2011年开始，随着致密油水平井体积压裂的增多，滑溜水压裂液的使用随之得到了广泛应用，多数情况下滑溜水的配方以超低浓度胍胶为主，浓度在0.08%左右，一般由降阻剂，杀菌剂，粘土稳定剂及助排剂等组成，同时具有较强的防膨性能，其粘度很低，一般在10mPa.s左右。

随着致密油气层的开发，致密油气层矿物含量高，天然裂缝发育，因此低粘度的液体更容易进入地层沟通天然裂缝，从而形成复杂的网络裂缝体系，另外由于裂缝复杂，形成的单个裂缝宽度很窄，因此对于支撑剂粒径要求较小。

致密储层一般具有厚度大的特点，因此为了沟通更多天然裂缝和更大泄流面积需要提高排量，所以要求泵注液体的摩阻要低。

致密油气储藏压裂改造规模大，所需液量大，所以要求液体成本低。

通过这几年长庆油田致密油体积压裂的开发，滑溜水压裂液一直在与时俱进，不断改善。

EM30滑溜水压裂液具有无固相残留、低伤害、低摩阻、高效返排和重复利用率高等显著优势。

目前已在体积压裂中规模化应用已达100余段次，较常规滑溜水相比，摩阻降低50%以上，水力喷射压力可降低5-10MPa，与原用的滑溜水相比，现场配制简单，返排液回收重复利用率达85%，成本降低60%。

二、滑溜水与常规胍胶对致密储层伤害对比分析致密油气压裂以低粘携砂，大排量、低砂比、大规模为主要施工方式，采用“低粘+交联混合” 压裂液技术。

大量的入地液量沿缝壁渗滤人储集层，毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。

如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁，造成储层伤害，从而影响改造效果。

页岩气藏滑溜水压裂用降阻剂性能影响因素研究陈鹏飞唐永帆刘友权吴文刚孙川张亚东龙顺敏(中国石油西南油气田公司天然气研究院摘要“大排量、大液量”体积压裂日益成为页岩气藏开发的有效方式,降阻性能是体积压裂液体关键性能,直接决定了体积压裂的成败。

研究了剪切速率、线速度、雷诺数、降阻剂相对分子质量、降阻剂质量分数与降阻性能的关系,水质对降阻性能的影响。

结果表明,模拟现场降阻性能时,采用剪切速率相似原则并不能完全有效地评价滑溜水降阻性能,建议依据线速度、雷诺数相似模拟;降阻剂结构相似,有效浓度一致时,相对分子质量越大降阻性能越好,但高相对分子质量降阻剂耐剪切、溶解等性能差;降阻剂质量分数提高,降阻性能提高,但质量分数增加到一定值时,降阻性能提高较小,降阻剂质量分数低于一定值时耐剪切性能差;水质对降阻剂性能有影响,矿化度高时,阳离子降阻剂降阻性能较好。

关键词体积压裂降阻剂降阻性能相对分子质量线速度中图分类号:T E 357.1文献标志码:A D O I :10.3969/j.i s s n .1007-3426.2014.04.013I n f l u e n c i n gf a c t o r s o f f r i c t i o n r e d u c e r i n s h a l e s l i c k w a t e rf r a c t u r i ng Ch e n P e n g f ei ,T a n gY o n g f a n ,L i u Y o u q u a n ,W u W e n g a n g ,S u n C h u a n ,Z h a n g Y a d o n g ,L o n g S h u n m i n (R e s e a r c h I n s t i t u t e o f N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y ,P e t r o C h i n a S o u t h w e s t O i l a n d G a s f i e l d C o m p a n y ,C h e n g d u 610213,S i c h u a n ,C h i n a A b s t r a c t :L a r g e d i s p l a c e m e n ta n d l a r g e a m o u n t o f f l u i d v o l u m e f r a c t u r i n g i s i n c r e a s i n g l yb e -c o m i n g a n e f f e c t i v e w a yo f s h a l e g a s r e s e r v o i r d e v e l o p m e n t .T h e f r i c t i o nr e d u c e r p e r f o r m a n c e i s t h e c r i t i c a l p e r f o r m a n c e o fv o l u m e f r a c t u r i n g w h i c h d i r e c t l yd e t e r m i n e s t h e s u c c e s s o r f a i l u r e o f t h e v o l u m ef r a c t u r i ng .Thi s p a p e r s t u d i e d t h e r e l a t i o n s h i pa m o n g “s h e a r v e l o c i t y ,l i n e a r v e l o c i t y ,t h e R e y n o l d s n u mb e r ,r e l a t i v e m o l ec u l a r m a s s ,c o n c e n t r a t i o n a nd w a te r q u a l i t y”w i t h t h e f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u s i n gs h e a r r a t e s i m i l a r p r i n c i p l e c o u l d n o t e f f e c -t i v e l y e v a l u a t e f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e o f s l i c k w a t e r .T h e p e r f o r m a n c e o f f r i c t i o n r e d u c i n g w a s r e c o m m e n d e d t o b e e v a l u a t e d b y t h e l i n e a r v e l o c i t ya n d R e y n o l d s s i m i l a r p r i n c i p l e .W h e n t h e f r i c t i o nr e d u c e r s h a d s i m i l a r s t r u c t u r e a n d c o n s i s t e n t e f f e c t i v e c o n c e n t r a t i o n ,t h eb i g ge r r e l a t i v e m o l e c u l a r m a s s ,t h ef r i c t i o n r e d u c i ngp e r f o r m a n c e w a s b e t t e r .B u t h i g h r e l a t i v e m o l e c u l a r m a s s w o u l d c a u s e t h e c u t -r e s i s t a n t a n d d i s s o l v i n g p e r f o r m a n c e p o o r l y .T h e c o n c e n t r a t i o n o f f r i c t i o n r e -d u c e r i n c r e a s e d ,t h e f r i c t i o n r e d u c i n gp e r f o r m a n c e i m p r o v e d ,b u t w h e n t h e c o n c e n t r a t i o n i n -c r e a s e d t o a c e r t a i n v a l u e ,t h e f r i c t i o n r e d u c i n gp e r f o r m a n c e i n c r e a s e d s m a l l e r ;w h e n f r i c t i o n r e -d u c e r c o n c e n t r a t i o n w a s l o w e r t h a n a c e r t a i n v a l u e ,t h e c u t -r e s i s t a n t p e r f o r m a n c e w a s po o r .W a t e r q u a l i t y h a d a n i m p a c t o n f r i c t i o n r e d u c e r p e r f o r m a n c e ,n a m e l yh i g h e r t h e s a l i n i t y ,b e t t e r t h e c a t -i o n i c f r i c t i o n r e d u c e r pe rf o r m a n c e.K e yw o r d s :v o l u m e f r a c t u r i n g ,f r i c t i o n r e d u c e r ,f r i c t i o n r e d u c i n g p e r f o r m a n c e ,r e l a t i v e m o l e c -u l a r m a s s ,l i n e a rv e l o c i t y504石油与天然气化工第43卷第4期 C H E M I C A L E N G I N E E R I N GO F O I L &G A S 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划“南方海相典型区块页岩气开发理论与技术”(2013C B 228006。

页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究JIA Jin-ya;WEI Juan-ming;JIA Wen-feng;SUI Shi-yuan;WANG Cheng-cheng;ZHAO Xiong-hu;MU Dai-feng【摘要】为了提高页岩气现场配液施工效率,降低不同压裂液间配伍性对压裂液性能的影响,利用AM、DMC、DMDB为原料,采用混合胶束水溶液聚合,合成一种滑溜水胶液一体化用稠化剂.用管路摩阻仪和高温流变仪对滑溜水体系降阻性能和组装压裂液体系耐温耐剪切性能进行评价.结果表明,该疏水缔合聚合物溶解时间小于2 min,0.1％的滑溜水黏度达到10 mPa·s,降阻率为65.7％,组装压裂液在90℃,170 s-1条件下剪切2 h,表观黏度大于50 mPa·s.滑溜水和胶液具有良好的降阻效果及耐温耐剪切性,能够满足滑溜水和压裂液在线混配的要求,可以实现滑溜水胶液一体化.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】4页(P1247-1250)【关键词】疏水缔合聚合物;降阻剂;滑溜水;压裂液;一体化【作者】JIA Jin-ya;WEI Juan-ming;JIA Wen-feng;SUI Shi-yuan;WANG Cheng-cheng;ZHAO Xiong-hu;MU Dai-feng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TQ317.4;TE357.12利用滑溜水和胶液体系对页岩气储层进行大规模水平井体积压裂是目前国内页岩气经济有效开发的关键技术，其性能对压裂结果具有重要影响[1]。

目前，滑溜水和胶液体系是分开配液，需要每段提前配制，工艺复杂，操作难度大，压裂效率低[2]。

滑溜水用降阻剂一般为聚丙烯酰胺线性阴离子高分子，能快速溶解和增黏，可以实现在线混配[3-5]。

胶液用稠化剂为阴离子疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物，溶解速度慢，降摩阻效果差，不能用作滑溜水降阻剂[6-9]。

页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用页岩气是一种常见的天然气资源，其开采过程需要进行压裂作业，以提高气体产量。

传统的压裂液使用水和化学添加剂，但这种方法存在环境污染和资源浪费的问题。

近年来，滑溜水作为一种新型的压裂液备受关注。

本文将就滑溜水的研究及中试应用进行探讨。

一、滑溜水的概念及特点滑溜水是一种由水和非离子表面活性剂组成的压裂液。

它的主要特点如下：1.低粘度：滑溜水的粘度比传统压裂液低，能够减小压裂液对岩石孔隙的阻力，提高压裂效果。

2.高渗透性：滑溜水通过减少表面张力的方式，能够更好地渗透到岩石裂缝中，提高气体产量。

3.环保：滑溜水不含有害化学添加剂，对环境无污染。

二、滑溜水的研究进展滑溜水作为一种新型的压裂液，在国内外的研究中备受关注。

近年来，研究人员对滑溜水的性质、制备工艺、压裂效果等方面进行了深入探讨。

1.滑溜水的性质研究研究表明，滑溜水的表面张力、粘度、扩散系数等性质与非离子表面活性剂的种类、浓度、分子量等因素相关。

因此，研究人员需要在制备滑溜水时选择合适的非离子表面活性剂，并对其浓度和分子量进行调整，以获得最佳的压裂效果。

2.滑溜水的制备工艺研究滑溜水的制备工艺主要包括混合、稠化、调节pH值等步骤。

研究人员通过对不同工艺参数的调整，如混合时间、稠化剂种类和用量、pH值等，探讨了滑溜水的制备最佳条件。

3.滑溜水的压裂效果研究研究表明，滑溜水作为压裂液具有较好的效果。

与传统压裂液相比，滑溜水能够提高页岩气产量，并且对地下水资源和环境的影响较小。

此外，滑溜水还能够提高岩石强度和稳定性，减少岩石塌方和地震等灾害的发生。

三、滑溜水的中试应用滑溜水作为一种新型的压裂液，在国内外已经进行了多次中试。

在中国，滑溜水的中试主要集中在四川盆地、长庆油田等地区。

1.四川盆地滑溜水中试四川盆地是我国页岩气资源最为丰富的地区之一。

研究人员在该地区进行了滑溜水的中试研究，结果表明，滑溜水作为压裂液能够提高页岩气产量，并且对地下水资源和环境的影响较小。

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.04.30C N 103755868A (21)申请号 201310712341.7(22)申请日 2013.12.23C08F 220/56(2006.01)C08F 220/58(2006.01)C08F 2/32(2006.01)C09K 8/68(2006.01)(71)申请人郑州三山石油技术有限公司地址450001 河南省郑州市高新区瑞达路96号(72)发明人王永政 赵俊勇 孙红玲 魏志鹏(74)专利代理机构郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙) 41117代理人黄军委(54)发明名称页岩气滑溜水压裂用降阻剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种页岩气滑溜水压裂用降阻剂及其制备方法。

所述页岩气滑溜水压裂用降阻剂，由水相和油相结合进行反向乳液聚合而成，其中水相中各单体与水的重量份配比为：丙烯酰胺:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:水依次为0.7-1.3:0.7-1.5:1；油相中各单体与油的重量份配比为：吐温80：OP-10：白油依次为0.1-0.35：0.1-0.35：1；水相与油相的重量份配比为：1：0.35-0.85。

其制备方法包括如下步骤：（1）选定丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，按照一定比例溶解于去离子水中，配制成水相；（2）选定吐温80：白油按照一定比例进行配比组成油相；（3）将上述水相与油相按照一定比例配比，充分混合后形成稳定的油包水反相乳液基液；（4）利用引发剂进行催化引发，进行降阻剂合成。

(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页(10)申请公布号CN 103755868 A1.一种页岩气滑溜水压裂用降阻剂，由水相和油相结合进行反向乳液聚合而成，其特征在于：其中水相基本组成为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；油相基本组成为白油、吐温80、OP-10；水相中各单体与水的重量份配比：丙烯酰胺:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:水依次为0.7-1.3:0.7-1.5:1；油相中各单体与油的重量份配比：吐温80：OP-10：白油依次为0.1-0.35：0.1-0.35：1；其中水相与油相的重量份配比为：1：0.35-0.85。

2015 年第44 卷第1 期・121・石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY页岩气是指蕴藏于页岩层中的天然气。

与常规天然气相比，页岩气储集层的孔隙度仅为4%～5%，渗透率低（小于1×10-3 μm 2），大多数页岩气井需通过压裂等增产措施提高储层导流能力才能具有工业开采价值［1］。

压裂液是指压裂改造过程中的工作液，起传递压力、形成地层裂缝和携带支撑剂进入裂缝的作用。

压裂液由高压泵注增压后通过管柱高速泵入地层，但在高速泵注下，压裂液在管内流动时会出现严重的紊流现象，压裂液与管壁水溶性减阻剂在页岩气滑溜水压裂中的应用进展张文龙，伊 卓，杜 凯，祝纶宇，刘 希，林蔚然（中国石化 北京化工研究院，北京 100013）［摘要］ 滑溜水压裂是致密页岩气开采主要采用的增产手段，水溶性减阻剂是滑溜水压裂液中用于降低流体在管道输送过程中所受阻力的化学试剂。

介绍了减阻剂的减阻机理，综述了水溶性减阻剂在页岩气滑溜水压裂领域应用的研究进展，包括生物基多糖减阻剂、聚氧化乙烯减阻剂和聚丙烯酰胺类减阻剂在页岩气压裂领域应用的研究现状。

对水溶性减阻剂的应用前景进行了展望，减阻性能好、对储层伤害低、环境友好和成本较低廉的减阻剂是未来研究的重点。

［关键词］ 水溶性减阻剂；页岩气；滑溜水压裂［文章编号］ 1000 - 8144（2015）01 - 0121 - 06 ［中图分类号］ TE 357.12 ［文献标志码］ A进 展 与 述 评间存在较大的摩擦阻力［2］，这种摩擦阻力会限制流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加。

高聚物减阻是指在湍流状态下的流体中加入少量高分子聚合物使流体的流动阻力下降［3］。

河流中的淤泥、水藻和水生动物的分泌物均有不同程度的减阻作用［4］，也可利用化学添加剂作减阻剂。

Toms ［5］将少量的聚甲基丙烯酸甲酯溶于氯苯中，使湍流的摩擦阻力降低了50%，因此高聚物减阻又称为Toms 效应。