压裂液在不同阶段的作用

压裂液的名词解释压裂液是一种在油气开发领域广泛应用的液体，其主要目的是通过高压注入，将岩石裂缝和孔隙扩大，以增加原油、天然气或水资源的开采量。

一、压裂液的组成压裂液通常由水、添加剂和颗粒物组成。

水是最主要的组成部分，占总质量的90%以上。

添加剂可以是化学品，用于改变压裂液的性质，例如粘度、表面张力和酸碱性。

颗粒物则是用来支撑岩石裂缝的，常见的颗粒物有砂和陶粒。

二、压裂液的作用机制1. 压力效应：通过高压注入压裂液，可以直接扩大裂缝和孔隙的范围和规模，使能源资源更易于流动和提取。

2. 冲击效应：压裂液的注入会产生巨大的冲击力，可以破坏沉积物颗粒之间的粘结力，使其分离并形成新的裂隙。

3. 渗透效应：压裂液中的颗粒物可以填充并扩大已有的裂缝，从而增加岩石的渗透性，提高能源资源的流动性。

4. 化学效应：添加剂中的化学物质可以与岩石进行反应，改变其物理性质，从而促进裂缝的扩大和产能的提高。

三、压裂液的分类1. 水基压裂液：其中水是主要成分，添加剂一般为聚合物、表面活性剂等。

这种压裂液的优点是环境友好、成本低廉，但在一些低渗透性岩石中的应用受到限制。

2. 粘弹性压裂液：在水基压裂液的基础上，通过添加聚合物使其增加黏度和粘弹性，以提高裂缝的扩展性和岩石的渗透性。

3. 乳化油基压裂液：基于乳化油和添加剂的组合，适用于含油气资源的开采。

乳化油基压裂液具有较高的渗透性和粘附性，能够有效提高开采效率。

4. 气体压裂液：利用液体压裂液中溶解的气体，在高压下将气体释放以增加压裂效果。

这种压裂液适用于那些对液体压裂液敏感的地层。

四、压裂液的应用压裂液广泛应用于油田、天然气田和水资源开发中。

通过压裂液的注入，可以提高油气田的开采率，增加产量。

此外，压裂液还可以用于水井的清洗和增加孔隙渗透性，以提高水资源的利用效率。

总结：压裂液是一种通过高压注入岩石中，来扩大裂缝和孔隙的液体。

它的组成包括水、添加剂和颗粒物。

压裂液的作用机制主要有压力效应、冲击效应、渗透效应和化学效应。

第53卷第2期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 2 2024年2月 Liaoning Chemical Industry February，2024收稿日期： 2023-07-10 作者简介： 欧阳雯（1999-），女，陕西西安人，研究方向：油气田开发。

致密砂岩油藏三种压裂液体系优化及性能评价欧阳雯，莫兰秀，李紫妍（西安石油大学， 陕西 西安 710065）摘 要：针对长庆油田致密砂岩油藏压力低、地层能量不足、物性差、油井压后产量低、稳产时间短以及递减较快的问题，在充分研究目标区域油藏特征的基础上，结合流变性实验，初步提出3种压裂液体系，分别对3种压裂液体系进行破胶性能测试和残渣含量测试从而确定压裂液体系配方，最后通过室内试验对压裂液配方进行性能评价。

根据室内实验结果，结合现场使用要求最终确定了3种压裂液体系配方，该体系具有耐温耐剪切性能良好、破胶快、残渣少、滤失性能良好等特点。

以上研究成果较好指导了现场实践，对长庆油田致密砂岩油藏压裂改造有很好的指导意义。

关 键 词：致密砂岩油藏； 压裂液体系； 性能评价中图分类号：TE357.12 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）02-0272-06环西勘探新区位于鄂尔多斯盆地西南、环县以西偏北部，2019年以来，长庆油田在环西新区发现多层系高产石油富集区，其中长8储层是主力油藏之一。

储层砂岩碎屑粒度细，砂岩储层致密，孔喉连通性差，储层改造伤害大、返排率低。

压裂是非常规油气开发增产改造过程中的核心技术之一，压裂液对储层适用性的高低决定了压裂效果[1]。

压裂施工的整体思路要求包括把油气井井筒附近的地层压开、支撑，形成导流通道；压裂液尽量减少滤失到地层，彻底破胶并且返排出来，减轻地层污染，达到最优的压裂效果[2-3]。

压裂液体系发展可以分为这几个阶段：油基压裂液、水基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、滑溜水压裂液。

在20世纪的50~60年代油基压裂液被广泛地应用，由于其具有较多安全隐患，加之瓜尔胶稠化剂的发现，油基压裂液逐渐被其他压裂液所取代[4]。

压裂施工中压裂液分哪几部分使用？各有什么作用？
在压裂过程中压裂液分前置液、携砂液、顶替液三部分：
①前置液：通常是清水加盐酸或稠化剂的溶液。

前置液一般是在加砂以前使用的液量，包括压裂施工中试挤和压裂这两道工序所用的全部液量。

前置液的任务在于建立井底压力，逐渐达到地层的破裂压力，将地层压开裂缝，同时也具有清洗的作用。

②携沙液主要是以稠化剂，交联剂为主，通过混合后发生交联现象，使其粘度加大，从而达到携砂目的。

携砂液顾名思义是指输送支撑剂到油层裂缝中所需要的液体总量。

③顶替液主要是以稠化剂的溶液为主，其作用是将管道内残留的砂子打入地层及防止出现管道砂堵的现象。

顶替液是在施工的最后阶段用以顶替携砂液进入油层裂缝所用的液体总量。

压裂基础知识压裂基础知识一、水力压裂原理（一）基本原理水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。

（二）增产原理1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源;4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。

二、压裂材料（一）压裂液在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。

1、根据作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。

有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。

携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。

在压裂液的总量中，这部分比例很大。

携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。

携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。

顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。

2、根据类型不同分类根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。

（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。

分析压裂气举放喷排液规律结合实际，对压裂气举放喷排液规律进行分析，首先论述液体在井筒中运动的具体状态，其次详细论述油套压在放喷过程中产生的变化趋势，最后总结了压裂气举放喷排液规律，希望分析后能够给相关工作人员提供一些参考。

标签：压裂气举;放喷;排液;规律1 液体和氮气在地层中的运动规律通常情况下，压裂液都是在压裂的过程中，随即进入地层运动的一种形态，在进行压裂操作前事先设定前置液，这样在以上操作完成之后就进入到了运动的一种状态。

在此项操作结束，进行到关井的环节中，相应的压裂液都是向地层区域扩散，而液体极易在裂缝深处区域生成压力，并在停泵结束后由于裂缝的缩小，进而形成岩层挤压裂缝内以及氮气本身附带的弹性能量，这样就在井底形成了较大的压力，而压裂液在逐步扩散的过程中，裂缝闭合口的压力则在持续下降;放喷环节压裂液在地层中的运动情况：在进行放喷时，液体自身所产生以及氮气产生的弹性能量，会驱动这液体向井底方向移动，而另外一种情况下则是驱动其进行到井筒。

2 液体在井筒中运动的具体状态①井口区域形成的压力;②所谓液柱就是油管内液体所形成的静液柱压;③此处的阻力指代液体流动给所形成的阻力。

当进行放喷操作时，井底的压力都是大于液柱以及井口等部位的压力之和，而其主要借助于施工后的弹性能量来达到提升液体的目的。

等弹性能量散失之后，其借助能量要想达到不间断的喷涌的效果，那么相应的压力对比就要发生一定的变动。

所谓的含气层，其主要是顺遂排液时间的延续，进而相应的气体到达井筒部位，而这样液柱的压力就会相应降低。

然而气体在井筒上升和排出的过程中会适当携带液体，而这样就达到了地层排液的目标。

气体与液体在油管内的流动状态主要依照其内在的规律而变动，主要涵盖气泡流等相应情况，这些情况的出现，主要与区域井深或是产气等有着密切的联系。

2.1 施工后弹性能量的作用状态对井筒排液的影响此区域的屯1井属于低压类型的气井，其压力系数小1.0，纯粹地依靠地层的压力远远达不到举升全井筒静液柱的功能，而势必要通过施工之后的弹性能量来排泄出井筒内的液体，由此可见运用恰当施工后的弹性能量将直接决定着排液过程的成败。

压裂液的研究进展调研报告压裂已经广泛应用于增产当中，压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用。

压裂液存在着破胶难，污染环境，污染储层，抗温抗盐性能差的问题。

为此，在研究大量文献的基础上，回顾了压裂液技术的发展和现状，总结了适合不同地层条件的国内外压裂液新技术，以及现阶段存在的问题，展望了未来的发展方向。

研究结果表明，目前仍是以聚合物增黏剂为主的水基体系，并且研究出了抗高温清洁压裂液，微束聚合物压裂液，无聚合物压裂液以及新型原油基压裂液等等。

水基压裂液残液五步处理法，在现场应用效果明显，残渣，破胶性能，相容性，水锁伤害是储层伤害的主要原因。

压裂液将主要朝着地层伤害小，抗温抗盐，地层适应性强，环境友好的方向发展。

压裂液的类型：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液。

压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来经历了巨大的演变。

早期的压裂液是向汽油中添加足以压开和延伸裂缝的黏性流体；后来，随着井深的增加和井温的升高，对压裂液的黏度提出了更高的要求,开始采用瓜胶及其衍生物基压裂液。

为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性，研究出了高温油基压裂液。

最初使用的压裂液是炼制油和原油，由于最初担心压裂液和含有非酸性水液的油气储层接触，可能产生不利影响，后来实验已经证明，用适当的添加剂（粘土控制物质，表面活性剂等），使用水基液能处理大部分油气储层，在一个已知储层的压裂液处理中，最好是通过实验室地层岩心实验（或者一贯的现场结果）来确定水基压裂液的可用性。

水基压裂液体系及技术包括：非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液技术、pac阳离子聚合物压裂液体系、有机硼交联水基压裂液技术、哈利伯顿微束聚合物压裂液体系、高黏度水基压裂液、无聚合物压裂液体系、低凝胶硼酸压裂液、无固相压裂液、无破胶剂压裂液技术压裂液。

油基压裂液体系及技术：低渗、低压、水敏性油气藏储量占每年探明储量的1/3而且有继续上升的趋势，有效合理地开发这部分油气藏对稳定增加油气产量意义重大。

压裂液的类型
一、按施工中不同的泵注阶段，压裂液可以分为：
1、前置液作用：压开地层，延长拓展裂缝，形成具有肯定几何尺寸的裂缝；冷却地层。

2、携砂液作用：进一步扩展裂缝，在缝中输送和铺置支撑剂，形成具有肯定导流力量和几何外形的支撑剂填充裂缝；冷却地层
3、顶替液作用:将井筒中的携砂液全部替入储集层裂缝,以免井底沉砂或砂卡井下工具。

二、依据配置材料和液体性状不同，压裂液可分为：水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、清洁胶束压裂液、醇基压裂液、酸基压裂液。

中存在差异，较硬的地质多分布在油层中，而夹层中的地质硬度要小于油层，从而使造缝现象在夹层中表现得更加明显，加之泥岩厚度在夹层中比较小，导致裂缝延伸趋势受阻，裂缝的波动也就相应加强。

因此，开采企业需借助压裂避射技术，即采取措施防止夹层被压开，并确保地下油层的上部与下部可以避射一段距离。

在运用避射技术后，裂缝高度可以得到良好控制，油田开采效率与产量提升明显。

在应用避射技术时，需注意以下内容：①如果泥岩夹层厚度小、强度低，且地下油层岩性强度大时，可分别在地下油层底部、顶部运用避射技术。

另外，如果平层泥岩因厚度小而无法对裂缝上下波动进行限制时，可直接在顶底运用避射技术来提升油田开采效率，具有显著的增产效果。

②在运用压裂技术时，由于地下油气储层底部有着较高的渗透率，所以开采企业要对地下油气储层底部厚度进行测量，并在开发底部过程中，使用水驱方式实现增产。

在压裂施工阶段，裂缝可通过不间断的造缝实现下移，致使厚度一定的泥岩隔层被压开，降低石油开采难度。

(2)前置液处理技术。

如果采油区块存在较高的破裂压力，采油单位需要在预处理过程中使用酸性物质，随后才可正式开始压裂施工。

在施工前，将酸性物质挤入至井筒中，有助于降低破裂压力，最多可降低6 MPa ，并且可起到疏通井筒的作用，提升通道的渗流效果，降低压裂施工的难度。

(3)限流压裂技术。

限流压裂技术的应用，可通过调节地下层中射孔的数量，使得地下层中各个孔眼的压差存在一定差异，有助于提升压裂液的注入量，并且地面压裂设备的工作效率也会得到充分保障。

一般来说，当地层被压开后，地层上部会涌入更多的液体，导致炮眼摩擦阻力快速增加，提升了液体进入地下储层的难度，压裂液也就会因此渗透至其他地层之中，使得经过一次压裂作业后，其他地下储层也同样会受到压裂作0 引言在我国综合国力不断提升的今天，化石能源的需求相比以往有着大幅提升，我国每年石油资源的进口量与国内开采量屡创新高。

在开采石油过程中，由于地下油气储层的性质千差万别，为了将油气资源顺利地开采出来，需要开采企业有针对性地选用压裂技术，所以压裂技术是否科学将决定着油田开采效率[1-3]。

CO2泡沫压裂液浅析摘要：对于目前石油资源日渐紧张的国际社会而言，CO2泡沫压裂液由于其巨大的经济效益和社会效益必将成为国际关注的必需发展的重大技术。

本文主要从泡沫压裂液技术状况、CO2泡沫压裂液基本原理及特点和影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素等方面介绍CO2泡沫压裂液的研究与应用。

关键词：CO2泡沫压裂液泡沫质量液包气乳状液1.泡沫压裂液技术状况泡沫压裂液是一种液包气乳状液，是大量气体在少量液体中的均匀分散体。

泡沫体按气体含量的多少分为两种体系。

泡沫质量fgtp<52%的为增能体系，一般用做常规压裂后的尾随液（后置液）帮助反排；52%<fgtp<96%的称为泡沫体系，具有含液量低、携砂、悬砂能力强、滤失低、粘度高、反排能力强等特点。

通常施工所用的泡沫压裂液，泡沫质量（井底温度压力条件下）多在65%`85%之间。

按所用气体种类分为N2泡沫液和CO2泡沫液。

N2泡沫可与一切基液（水、盐水、甲醇、乙醇、酸类、凝析油、矿产原油、二甲苯、精炼油等）配伍。

CO2泡沫是在1982年后才发展起来的，与N2泡沫相比，与地层流体的相容性更好，并能降低界面张力，但只能与水、甲醇、乙醇配伍。

泡沫压裂液由基液、气体、起泡剂、稳定剂及其他添加剂组成。

概括起来，国外泡沫压裂液发展经历了下列四个阶段：第一代泡沫压裂液：水+起泡剂（上世纪70年代），N2,携砂比1~2lb/gal （120~240kg/m3），压后易反排，可用于低压气井压裂；第二代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物（上世纪80年代），N2,CO2，压裂液粘度较高，稳定性较大，砂液比4~5lb/gal（480~600kg/m3），适用于高压油气藏压裂；第三代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物+交联剂（上世纪80年代末至90年代初），以N2泡沫压裂液为主，粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能力增强，适用于高温深井大型水力压裂，砂液比达到5lb/gal（600kg/m3）；第四代泡沫压裂液：恒定内相，控制内相体积，降低施工摩阻，可满足大型压裂施工，最高砂液比达12lb/gal（1440kg/m3）以上，加砂量达150吨以上。

井下作业常识之压裂压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程。

通常指水力压裂,水力压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持裂缝，是被国内、外广泛应用的行之有效的增产、增注措施。

由于被支撑剂充填的高导流能力裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅度提高油、气井产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。

压裂设备及管柱地面设备1、压裂井口压裂井口一般可分为两类：用采油树压裂井口；采用大弯管、投球器、井口球阀与井口控制器的专用压裂井口。

2、压裂管汇目前压裂管汇种类很多，承压和最大过砂能力也不相同。

常用的有压裂管汇车和专用的地面管汇。

专用的地面管汇有8个连接头，压裂车可任选一个连接。

高压管线外径Ф76mm，内径Ф60mm，最高压力可达100MPa。

3、投球器投球器有两种，一种是前面井口装置中用于分层压裂管柱中投钢球的投球器，另一种是选压或多裂缝压裂封堵炮眼用投球器。

美国进口投球器，最大工作压力100MPa，一次装Ф22mm的堵球200个，电动旋转投球每分钟12圈，每圈投4个球。

压裂车组压裂设备主要包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车等。

1、压裂泵车压裂车是压裂的主要动力设备，它的作用是产生高压，大排量的向地层注入压裂液，压开地层，并将支撑剂注入裂缝。

它是压裂施工中的关键设备，主要由运载汽车、驱泵动力、传动装置、压裂泵等四部分组成。

2、混砂车混砂车的作用是将支撑剂、压裂液及各种添加剂按一定比例混合起来，并将混好的携砂液供给压裂车，压入井内。

目前混砂车有双筒机械混砂车、风吸式混砂车和仿美新型混砂车。

混砂车主要由供液、输砂、传动三个系统组成。

3、其它设备除了压裂车、混砂车主要设备外，还有仪表车、液罐车、运砂车等。

仪表车是用于施工时，记录压裂过程各种参数，控制其它压裂设备的中枢系统，又称作压裂指挥车。

压裂管柱压裂管柱主要由压裂油管、封隔器、喷砂器、水力锚等组成。

压裂技术(jìshù)现状及发展趋势(长城(Chángchéng)钻探工程技术(jìshù)公司(ɡōnɡsī)) 在近年(jìn nián)油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。

低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开辟中的作用日益明显。

1、压裂技术发展历程自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开辟效果的重要手段。

压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。

压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。

（2）1970年-1990年：中型压裂。

通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开辟。

（3）1990年-1999年：整体压裂。

压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成为了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开辟中发挥了巨大作用。

（4）1999年-2005年：开辟压裂。

考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开辟井网，从油藏系统出发，应用开辟压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。

（5）2005年-今：广义的体积压裂。

从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。

2、压裂技术(jìshù)发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术(jìshù)日益完善，形成为了三维压裂设计软件和压裂井动态预测(yùcè)模型，研制(yánzhì)出环保(huánbǎo)的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开辟的重要手段之一。