油田化学 第8章 压裂液及压裂用添加剂

压裂液的特点与适用范围一、水基压裂液水基压裂液是以水作为分散介质（溶剂），再添加多种添加剂配制而成的一种压裂液。

按稠化方式和稠化程度不同分为水基冻胶压裂液、线性胶压裂液和活性水压裂液。

1、水基压冻胶裂液主要由水、稠化剂、交联剂和破胶剂配制而成。

特点：粘度高，可调性好，易于控制，造缝性能好，携砂能力强；摩阻低，滤失量小，耐温、耐剪切能力好，能在指定的时间内破胶排液，配制材料货源广。

适用范围：除少数低压、油润湿，强水敏地层外，适用于大多数油气层和不同规模的压裂改造，可以完成高温、高压、深井、超深井、高砂比、大砂量等高难度压裂作业。

2、线性胶压裂液（稠化水压裂液）以稠化剂和表面活性剂配置而成的粘稠性水溶液。

特点：粘度较低，携砂性能差，降滤失性能略好，有一定造缝能力。

适用范围：主要用于压裂防砂、砾石充填、低温（小于60℃）、浅（小于1000）井的压裂改造；或用于低砂量、低砂比的煤层气或不携砂注水井压裂。

3、活性水压裂液加有表面活性剂的低粘水溶液。

特点：粘度几乎为零，滤失量大，依靠大排量可以携带较少支撑剂。

适用范围：适用于浅井低砂量、低砂比的小型解堵压裂和煤层气井压裂。

二、油基压裂液以就地原油或柴油作为分散介质与各种添加剂配制而成的压裂液称为油基压裂液。

稠化剂：磷酸酯交联剂：铝酸盐特点：粘度较高、耐温性能较好、携砂能力较强、对储集层伤害较小。

缺点：价格昂贵、施工困难、易燃。

三、泡沫压裂液泡沫压裂液是指在水力压裂过程中，以水、线性胶、水基冻胶、酸液、醇或油作为分散介质，以气体作为作为分散相（不连续相），与各种添加剂配制而成的压裂液。

按分散相类型不同，泡沫压裂液体系可以分为氮气泡沫压裂液、二氧化碳泡沫压裂液和空气泡沫压裂液。

优点：粘度高，携砂和悬砂性能好，摩阻损失小、滤失量小，液体效率高、在相同液量下裂缝穿透深度大；含水量小，密度低，气体膨胀能力强，易于压后返排，对油层污染小。

缺点：温度稳定性差，使用范围受到限制，由于井筒气—液柱的压降低，需要的施工泵压高，对于深度大于2000m以上的油气层施工难度大，设备特殊，成本较高。

油田用压裂增强剂有机碱类化学成分概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在全面介绍和解释油田用压裂增强剂中有机碱类的化学成分。

随着油田开发的不断深入，传统的压裂技术已经不能满足地下资源的获取需求。

因此，研究人员开始致力于开发更高效、更环保的增强剂，以提高油井的产出能力和生产效率。

1.2 文章结构文章主要包括引言、正文、结论三个部分。

在引言部分，我们将简要介绍本文的目的和结构；在正文部分，将详细呈现有机碱类化学成分在油田用压裂增强剂中的应用；最后，在结论部分将对研究结果进行总结，并针对研究工作的局限性提出后续工作建议。

1.3 目的本文旨在探讨有机碱类化学成分在油田用压裂增强剂中的重要性和应用价值。

通过系统整理相关文献资料，归纳总结有机碱类化学成分对于改善井壁渗透性以及提高储层岩石孔隙中原油流动能力的作用机制。

对于压裂增强剂的设计和性能改进提供参考，同时促进行业间的技术交流与合作。

以上是文章"1. 引言"部分的内容。

2. 正文在油田勘探和开发过程中，压裂技术是一项关键的工艺，旨在增加原油或天然气从地下储层流动到井筒的速度。

而为了实现更高效的压裂作业，常常需要使用一种特殊的化学剂——油田用压裂增强剂。

本文将着重介绍其中一种常见类型：有机碱类增强剂。

有机碱类增强剂以其优异的性能在油田压裂过程中发挥着重要的作用。

它们主要通过提供氢离子或电子给予体系带来优化效果，从而改善压裂液在地下储层中的表现。

这些化学物质通常具有以下几种主要成分。

首先，醇胺类化合物是一类常见的有机碱类成分。

它们以其良好的溶解性、可调节pH值及与多种酸性物质反应形成盐等性质而被广泛使用。

醇胺类增强剂能够对储层岩石表面进行缓蚀作用，并有效改善液相与固相颗粒之间的黏附性。

其次，碱金属盐类也是油田用压裂增强剂中常见的一类成分。

这些化合物通常以钠、钾、锂等元素的盐形式存在，并能在压裂液中起到化学助剂的作用。

碱金属盐类增强剂通过调节液相中阴离子浓度，进而影响液相与固相之间的界面张力和黏附行为。

压裂液的组成部分压裂液是在页岩气、煤层气等非常规能源开采过程中使用的一种重要液体。

它主要由水、添加剂和颗粒物组成。

本文将从这三个方面对压裂液的组成部分进行详细介绍。

一、水水是压裂液中最主要的成分，通常占据了压裂液的大部分体积。

水的选择和使用对于压裂作业的效果具有重要影响。

首先，水必须是纯净的，不含有对地层产生不良影响的杂质。

其次，水的硬度要控制在一定范围内，过高的硬度会导致与地层岩石的反应，产生沉淀物。

此外，水的酸碱度也需要进行调整，以适应不同地质条件下的压裂作业。

二、添加剂添加剂是压裂液中起到调节性能、增加稳定性和改善作业效果的重要组成部分。

根据不同的需求，添加剂可以分为以下几类：1. 破胶剂：破胶剂主要用于破除水在压裂作业中形成的胶体物质，以提高液体在地层中的渗透性。

常见的破胶剂有酶解剂和氧化剂等。

2. 分散剂：分散剂可以有效地降低颗粒物的聚集程度，使其分散均匀。

这有助于增加颗粒物与地层的接触面积，提高压裂效果。

常见的分散剂有聚乙烯亚胺等。

3. 乳化剂：乳化剂主要用于调整压裂液的黏度和表面张力，以增加压裂液在地层中的渗透性和润滑作用。

常见的乳化剂有磺化胺盐等。

4. pH调节剂：pH调节剂用于调节压裂液的酸碱度，以适应不同地质条件下的压裂作业。

常见的pH调节剂有碳酸钠和硫酸等。

三、颗粒物颗粒物是压裂液中的固体颗粒，主要用于增加液体的黏度和改善压裂效果。

颗粒物的选择要根据地层的特点和需求来决定。

常见的颗粒物有以下几种：1. 砂粒：砂粒是一种常用的颗粒物，它可以增加液体的黏度和流动性，提高压裂液在地层中的渗透性。

砂粒的大小和形状对于压裂效果有着重要影响。

2. 陶粒：陶粒是一种轻质颗粒物，主要用于减轻液体的密度，降低压裂液对地层的压力，防止地层破裂过度。

3. 硬质颗粒：硬质颗粒主要用于增加液体的黏度和改善流变性能，以提高压裂液在地层中的润滑效果。

常见的硬质颗粒有岩石粉和玻璃微珠等。

在实际的压裂作业中，压裂液的组成可以根据地层的特点和工艺要求进行调整。

压裂液1油层造缝机理 (2)1.1 油层压裂原理 (2)1.2裂缝形成 (3)1.3影响裂缝形成的因素 (5)1.4油层水力压裂的作用 (5)2压裂液性能及分类 (6)3水基压裂液 (8)3.1天然植物胶水基压裂液 (8)3.2纤维素衍生物压裂液 (15)3.3合成聚合物压裂液 (16)3.4水基压裂液添加剂 (18)4油基压裂液 (29)4.1稠化油压裂液 (29)4.2油基冻胶压裂液 (29)5泡沫压裂液 (31)5.1泡沫压裂液的组成 (31)5.2泡沫压裂液的性能及表征 (33)5.3影响泡沫压裂液性能的因素 (35)6清洁压裂液 (36)6.1粘弹性表面活性剂压裂液的特点 (37)6.2清洁压裂液的流变性能和应用性能 (37)6.3清洁压裂液的现场施工工艺及应用情况 (40)7压裂液性能评价 (41)7.1裂缝几何尺寸与压裂液粘度的关系 (41)7.2压裂液滤失性 (41)7.3压裂液流变学 (42)7.4压裂液流变性 (44)8压裂工艺技术 (49)8.1选井选层 (49)8.2压裂施工工艺 (49)8.3高砂比压裂技术 (50)8.4人工隔层控制垂向裂缝高度技术 (50)参考文献 (53)油层水力压裂，简称为油层压裂或压裂，是20世纪40年代发展起来的—项改造油层渗流特性的工艺技术，是油气井增产、注水井增注的一项重要工艺措施。

它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，随即在井底附近形成高压。

此压力超过井底附近地层应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。

继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使缝向前延伸，并填以支撑剂。

这样在停泵后即可形成一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层的导流能力，达到油气增产的目的(如图3-1)。

图3-1压裂过程示意图在提高油气产量和可采储量方面，水力压裂起着重要的作用。

1947年出现的压裂技术已成为标准的开采工艺，到1981年压裂作业数量已超过80万井次，至1988年，作业总数发展至100万井次以上，大约近代完钻井数的35%~40%进行了水力压裂。

按化学性质分类常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳状压裂液、醇基压裂液以及酸基压裂液等六种类型。

1.水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，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，即植物胶及衍生物（胍尔胶、田菁胶、香豆胶等）、纤维素衍生物和合成聚合物。

这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。

2.油基压裂液是矿场原油或炼厂粘性成品油均可作油基压裂液，但其黏度较低、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。

目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。

稠化剂为脂肪酸皂(如脂肪酸铝皂，磷酸酯铝盐等)，矿场最高砂比可达30％(体积比)。

稠化油压裂液遇地层水后会自动破乳，所以无需加入破胶剂。

3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。

基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液，气相为二氧化碳、氮气、天然气，发泡剂用非离子型活性剂。

其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等，它具有弱酸性，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。

缺点是砂比不能过高、井深不能过大。

适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。

4.乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。

由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定性好，其悬砂能力强，滤失低。

由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。

主要有聚合物乳化压裂液和植物胶冻胶原油乳化压裂液。

5.醇基压裂液由低碳醇、稠化剂、水、PH调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。

醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。

能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。

中性压裂解堵阻垢剂1前言压裂酸化改造技术作为低渗透油气田开发的重要手段之一，为中国低渗透油气藏的开发作出了重要贡献。

然而，随着中国低/特低渗透油气藏储量所占比重逐年增多，低/特低渗透砂岩油气藏、火山岩油气藏、酸性油气藏以及复杂结构井的开发比例越来越大，研究适合不同复杂类型低渗透油气藏的大幅度提高单井产量技术，以及如何提高增产改造有效期，成为目前研究开发中性压裂解堵技术与发展的核心技术难题，迫切需要在中性压裂解堵阻垢机理、工艺技术及新材料等方面有所发展和创新，使其在增储上产方面发挥更大的作用。

目前该技术体系已形成了低渗透油藏整体压裂技术、开发压裂技术、重复压裂技术、深井/超深井压裂酸化技术、复杂岩性酸压技术、碳酸盐岩储层酸压及加砂压裂技术、砂岩基质酸化技术、加重压裂和加重酸压技术、控水锁低伤害压裂技术和泡沫压裂技术等具有特色的压裂酸化工艺技术与不用储层的工作液体系；并在水力压裂油藏工程、压裂力学、压裂酸化材料学、酸岩反应机理、砂岩酸化二次伤害机理、裂缝监测和长期导流能力、岩石力学性质与储气库稳定性、重复压裂前地应力场预测、水平井井网与人工裂缝优化匹配及产量预测、考虑启动压力和长期导流能力影响的油气藏数值模拟、压裂液对储层伤害机理及储层应力敏感性等机理性研究方面取得了一定的成就。

近年来，环境保护越来越受到重视。

因此，在压裂、酸化等井下施工过程中，不仅要注意对储层环境的保护，提高油气采收率，而且要重视对自然环境的保护。

1.1酸处理方式酸处理方式常规酸化（又称空隙酸化）与酸压两种。

- 1 -在低于地层破裂压力，不压开裂缝的情况下，把酸液挤入地层，这种酸处理方式称为常规酸化。

因为常规酸化主要起解除井底附近地层的堵塞作用，所以亦称为解堵酸化。

解堵酸化就是在新井完成或修井后，以解除泥浆堵塞恢复地层的渗透性，使之正常投产的一种酸处理措施。

由于泥浆的侵入范围很小，以解除近井地带堵塞为目的的常规酸化所采用的酸量一般都不会很大，常在10m3以内，多则10m3左右。