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压裂技术现状及发展趋势(长城钻探工程技术公司)在近年油气探明储量中，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发中的作用日益明显。
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发效果的重要手段。
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发。
（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发中发挥了巨大作用。
（4）1999年-2005年：开发压裂。
考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发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、压裂技术发展现状经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保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发的重要手段之一。
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储集层,滤液的侵人改变了储集层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。
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。
新型压裂液体系的开发目前，国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。
油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置，应用也受到限制；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系，但其缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多，对储层伤害较大，尤其是低渗透、碱敏储层。
常规压裂液有其自身无法避免的缺陷，为克服这些缺陷，压裂液研究发展的方向变为：（1）优质（满足施工要求）：低摩阻、良好的流变性能和滤失性；（2）低伤害（改善压裂效果）：快速彻底破胶、低残渣、与储层岩石和流体配伍；（3）低成本：简化添加剂类型、减少其用量，降低水马力，简化施工工序和设备占用。
因此能够满足或部分满足压裂液发展方向的低分子聚合物压裂液体系、黄原胶压裂液体系和清洁压裂液体系成了研究的热门。
一、低分子聚合物压裂液体系目前加砂压裂施工不断向着大液量、大排量、高砂比、快速返排方面发展，这就要求以开发低聚合物、无聚合物压裂液为发展主线，向低（无）残渣方向发展，开发优质、低伤害和低成本的压裂液体系。
近年来研制开发新型交联无残渣压裂液体系一直是国内外研究的课题。
人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小的优点，比较适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造，但因为不耐剪切，耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。
常用的合成聚合物有以下几种：1.聚丙烯酰胺类用于压裂液的聚丙烯酰胺类产品与有机钛、锆等金属交联剂反应形成的冻胶压裂液具有粘弹性好、对地层伤害低的特点，近年来在部分油田获得应用，如丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）的共聚物可适用于7℃以上地层压裂，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐和甲基丙烯酰胺基丙基二甲基二羟丙基磺酸按（MAPDMDHPAS）的三聚物可适用于204℃以下的地层压裂。
压裂液技术现状与发展趋势压裂液技术，即水力压裂技术，是一种应用于页岩气、煤层气等非常规气源开采中的关键技术。
它通过将大量高压水泵送至深部岩石中，产生强大的压力，使岩石发生裂缝，从而提高气体流通性，促进气体的释放与采集。
本文将从技术现状与发展趋势两个方面对压裂液技术进行探讨。
一、技术现状1.压裂液配方：目前，常用的压裂液配方主要包括水、粘土矿物、添加剂和控制剂等。
水是压裂液的主体，占总体积的70%以上，常用的水源是地表水和淡水。
粘土矿物主要用于维持压裂液的黏度和稳定性。
添加剂如增稠剂、降解剂等用于改善液体流动性能，控制剂则主要用于调节压裂液的性能与效果。
2.压裂液泵送技术：压裂液泵送技术是实现压裂液高效输送的关键。
目前常用的泵送技术包括高压泵、齿轮泵、隔膜泵和柱塞泵等。
高压泵是最常用的泵送设备，其具有泵送流量大、压力高、结构简单等优点，但能耗较大。
隔膜泵则是一种节能型泵送设备，其通过隔膜的周期性振动，实现压裂液的泵送。
3.施工技术与工具：压裂液的施工技术包括固井施工、射孔施工、水力压裂施工等。
常用的施工工具包括固井管、射孔弹、水力压裂装置等。
施工工具的研发与改良对提高压裂液的施工效果和采气效率具有重要意义。
二、发展趋势1.绿色环保化：近年来，压裂液技术在环保方面存在一些问题，如废水排放、地下水污染等。
未来的发展趋势将更加关注绿色环保，研发低污染、高效、可回收利用的压裂液技术。
2.高效低耗能：随着油气资源的逐渐枯竭，对压裂液技术的要求也越来越高。
未来的发展趋势将注重提高压裂液技术的效率和降低能源消耗，通过改进泵送技术、配方优化等手段实现高效低耗能。
3.智能化与自动化：随着科技的不断发展，压裂液技术也将朝着智能化、自动化方向发展。
智能化技术可以实现对压裂液的自动控制和监测，提高施工效率和精确度。
4.全球化合作：压裂液技术在世界范围内得到广泛应用，特别是美国页岩气革命的推动下，国际合作和经验交流日益重要。
新型压裂技术的研究和应用第一章介绍近年来，随着全球需求的增加，石油天然气行业的需求也在增加。
为了满足这一需求，需要采取一些新技术。
其中最受关注的新技术之一是新型压裂技术。
本文将探讨新型压裂技术的研究和应用。
第二章压裂技术压裂技术也被称为水力压裂技术。
它是一种通过将液体注入到地下岩石中来刺激地下岩石中的天然气或石油流动的技术。
通常使用水和一些化学药品混合物作为液体。
这些药品旨在减少液体黏性并保持岩石孔隙中的水能够流动。
第三章压裂技术的发展压裂技术最初在1947年被发明。
在这个时间点之前，只有传统的岩石破坏技术和油井摇杆技术可用于开采油气资源。
然而，压裂技术很快被证明是一种更有效的技术，可以更容易地开采地下的油气资源。
随着时间的推移，压裂技术也在不断改进。
新的压裂技术在液体注入、混合物、泵的尺寸和压力方面有所不同。
这些新技术使压裂更有效，也更环保和更安全。
尽管传统压裂技术在近些年来广泛应用，并得到了改进，但是仍然存在一些问题。
下面是一些主要问题：（1）使用的化学药品可以导致对环境的污染（2）高压泵可能导致地震的发生（3）在压裂过程中建造新的水井会增加地下水污染的风险第五章新型压裂技术为了解决传统压裂技术的问题，一些新型压裂技术已被开发出来。
下面介绍一些新型压裂技术：（1）超临界流体压裂技术超临界流体压裂技术是一种新型的压裂技术。
它使用超临界流体代替传统的水和化学药品混合物。
这种技术不会对环境造成污染，并且可以减少压裂需要的水量。
此外，超临界流体压裂技术也更安全，不会导致地震的发生。
（2）微尺度裂缝压裂技术微尺度裂缝压裂技术是一种基于纳米技术的新型压裂技术。
它使用微米级别的裂纹来刺激地下岩石中的油气流动。
使用这种技术不会对环境造成负面影响，并且建造新的水井的需求也大大减少。
新型压裂技术已经在全球范围内得到了广泛应用。
下面介绍一些应用案例：（1）美国德州的巴尔布特气田巴尔布特气田位于德州北部。
在过去几年中，废水处理工厂开始使用超临界流体压裂技术来管理他们的固体废物。
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］。
关于新型压裂液进展的研究与分析【摘要】压裂液是压裂技术的重要组成部分，是决定压裂成败的关键，随着时代的发展，压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个发展阶段的变革.而高效，低伤害，低成本，是压裂液技术发展的方向，也是当下研究压裂液的首要问题，本文结合目前国内外对当下压裂液体系的发展情况以及现在压裂液存在的问题。
针对这些问题出现了一种新型压裂液体系粘弹性表面活性剂（VES）基压裂液（又称清洁压裂液），通过对国外清洁压裂液和聚合物压裂液体系的性能对比研究发现；清洁的压裂液具备高效能，低伤害，低成本的优势，迎合了压裂液未来发展的潮流，也是未来新型压裂液发展的方向。
【关键词】压裂液压裂液的发展与现状清洁压裂液性能方向1 压裂液的概述压裂液是压裂技术的重要组成部分，压裂主要用于油气藏增产，增注，因此压裂技术在油气勘探中得到迅速发展和广泛的应用。
我国的压裂液体系也经历了聚合物压裂液，聚合物交联压裂液，泡沫压裂液和粘弹性表面活性剂压裂液四个阶段的发展，压裂液也在逐步完善化，水基压裂液是目前国内外最普遍用的压裂液。
目前随着国外加大对油气田的开采力度，对压裂液的要求也越来越高，无（低）伤害的压裂液已在国外油气田中广泛应用。
2 国内压裂液的发展与现状自1947年压裂液首次用于油田增产之后压裂液也随之发生巨大的演变。
初期人们利用原油成品油配置油基压裂液，避免了使用水基压裂液对水敏地层造成伤害，五十年代后，随着研究出对水敏地层伤害的控制方法之后，水基压裂液才被推广与应用，但是仍以油基压裂液为主导，六十年代后随着胍尓胶增稠剂被研制成功，标志着压裂技术进入了现代压裂化学的新起点。
七十年代后成功的把胍尓胶化学改性尓获得了其他多种衍生物的产品完善了相应的交联体系，随之水基压裂液也逐步被认可，在实践中也被广泛的采用，替代了油基压裂液占据了主导地位，到八十年代时，伴随着致密气藏的开采和部分低压油井返排困难等问题的出现一部分的水基压裂液逐渐被泡沫压裂液所取代到了九十年代以后压裂液技术的体系日益成熟水力压裂液，油基压裂液，乳化压裂液和醇基压裂液等都被广泛应用于油气田的开采中，但是水基压裂液其自身具备成本低，配方方便等优点因而被广泛的推广，目前国内使用最普遍的压裂液是水基压裂液，它的使用量约占总量的70%，但是水基压裂液也有一定的缺陷，水基压裂液不能够完全的破胶，而破胶后残渣留在了缝隙中，从而使支撑剂充填层的渗透率严重降低，最终导致影响产层，大大降低了压裂液的使用效果和功效。
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。
文献综述前言水力压裂是油田增产一项重要技术措施。
由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。
随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。
由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。
为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。
这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。
同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。
在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。
这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。
水力压裂技术的发展过程水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。
它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段:60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。
60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。
已达成解堵和增产的目的。
这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。
70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。
我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合技术。
80 年代 ,逐步进入了低渗油藏改造时期，并开始了优化水力压裂设计。
页岩储层压裂工作液研究进展及启示页岩气是一种新能源，在当前的能源结构调整和国家能源战略中占据重要地位。
然而，页岩气开发面临的技术难题也越来越突出。
压裂技术是页岩气开发的核心技术之一，而压裂工作液是实现压裂作业的重要支撑条件之一。
本文主要探讨了页岩储层压裂工作液研究进展及启示。
一、压裂工作液研究进展压裂技术目前的主要难点之一是如何选择合适的压裂工作液。
为了深入了解压裂工作液研究进展，我们需要从以下两个方面进行讨论。
1.压裂工作液的种类常见的压裂工作液种类有水基、油基和气基等。
其中，水基压裂工作液是应用最广泛，可分为低黏度、中黏度和高黏度三种。
低黏度水基液体黏度小，使用时易饱和；中黏度液体黏度适中，适用于中深层井；高黏度液体黏度大，适用于超深层井。
油基压裂工作液适用于低渗透、低渗透小气水井，适用于海上生产平台等场合。
气基压裂工作液在低渗透页岩储层中意义重大，但在应用中仍面临一些挑战。
2.压裂工作液的性能要求压裂工作液的性能表现为黏度、耐高温性和化学稳定性等。
在压裂作业中，压裂工作液黏度对于裂缝形成非常重要，黏度高的液体可以保证裂缝膨胀和延展，黏度低的液体则更利于裂缝的形成。
耐高温性能要求工作液在高温条件下仍能维持其性能，为生产加工提供保障。
化学稳定性要求工作液在储层中的化学性质稳定，并能与地下水协调共存。
二、启示当前，我国页岩气开发处于起步阶段，需要在技术创新和研发领域借鉴国外的成功经验。
以下是页面储层压裂工作液研究给我们启示。
1.加强研究和开发压裂工作液是页岩气开采中必不可少的技术支撑，因此必须加强研究和开发，推动工作液技术创新。
在研究开发中，需关注节水、节能、环保等问题，推动技术可持续发展。
2.注重工艺管理工作液工艺行程的正确设计和管理对于作业效果至关重要。
因此，应注重工艺管理，制定规范的工艺管理方案，并进行相应培训和宣传。
3.需要提高沟通协调能力压裂工作液在模拟裂缝中的性能变化也是极为复杂的。
清洁压裂液研究进展及应用现状一、引言- 清洁压裂液的定义及重要性- 国内外清洁压裂液研究现状二、清洁压裂液的成分与性能- 清洁压裂液的成分及其作用- 清洁压裂液的性能及其对操作的影响三、清洁压裂液的制备- 清洁压裂液制备的基本工艺流程- 清洁压裂液配方设计的原则和方法四、清洁压裂液的应用现状- 传统压裂液与清洁压裂液对比- 清洁压裂液在国内外油气田的应用情况五、清洁压裂液的未来发展趋势- 清洁压裂液技术创新的方向及前景- 清洁压裂液应用的未来发展趋势六、结论- 清洁压裂液的优势和局限性- 清洁压裂液的应用前景和发展机遇一、引言在现代工业生产中，水力压裂技术已经被广泛应用于石油、天然气、煤炭等能源领域的开采中，成为了一种重要的工业技术。
而水力压裂的成败，与压裂液的性能密切相关。
压裂液是压裂作业中最为关键的技术要素之一，其质量直接影响到水力压裂的成效。
而清洁压裂液作为一种新型压裂液，其相较于传统压裂液，具有卓越的环保性，更高的压裂效果，受到了越来越多的关注和应用。
本论文旨在系统地总结与分析当前清洁压裂液的研究现状、成分性能、制备方法及应用情况，以及探索其未来的发展趋势。
1.1 清洁压裂液的定义及重要性清洁压裂液是指在水力压裂作业中，具有较高环保性和节能性，且能够提高水力压裂效果的一类新型化学压裂液。
与传统压裂液相比，清洁压裂液在压裂过程中产生的环境污染更少，并能够有效降低生产成本和资源消耗。
由于当前环保意识的不断提高及对能源产业的限制，清洁压裂液的研究开发及应用具有重要的战略意义。
1.2 国内外清洁压裂液研究现状早在20世纪50年代，国外已经开始研究清洁化学压裂液。
短石墨烯等纳米材料、液体渗透剂等成为清洁压裂液的重要组成部分。
国内研究领域中，清洁压裂液在近十年来愈发受到关注。
针对清洁保护套管压裂工艺的研究日益深入，标志着中国压裂工艺技术已经走向了国际化发展的道路。
总体上，在国内外油气开采领域中，清洁压裂液的研究已经得到了广泛的关注。
压裂液发展综述
Alfred R.Jennings Jr;曾中立
【期刊名称】《吐哈油气》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】压裂液提供的是一种可使水力压裂正常实施的技术。
压裂作业处理设计必须包括压裂液的选择。
压裂液有两个重要的作用:①提供足够的粘度来悬浮并将支撑剂携入所产生裂缝系统的深部;②利用互原、破胶和化学作用降低粘度,以便在压裂作业完成后的洗井中使大部分压裂液能够排空地面。
由于压裂作业期间及在油藏条件下压裂液的流变特征和性能十分重要,服务公司已投入了数亿美元进行压裂液的研究与开发。
【总页数】6页(P71-76)
【作者】Alfred R.Jennings Jr;曾中立
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE357
【相关文献】
1.压裂液反排中压裂液滞留位置 [J], 师煜涵
2.压裂液添加剂对压裂液性能及效果的影响分析(I)--稠化剂和交联剂的影响 [J], 龙政军
3.胍胶压裂液与EM30压裂液的对比研究 [J], 郭潇磊
4.胍胶压裂液与EM30压裂液的对比研究 [J], 郭潇磊;
5.水基压裂液对致密砂岩气层的损害机理——基于《水基压裂液性能评价方法:SY/T 5107-2016》的改进 [J], 唐洪明;唐浩轩;何江;赵峰;张烈辉;廖纪佳;王茜;袁学芳
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新型压裂液体系的开发目前，国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。
油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置，应用也受到限制；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系，但其缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多，对储层伤害较大，尤其是低渗透、碱敏储层。
常规压裂液有其自身无法避免的缺陷，为克服这些缺陷，压裂液研究发展的方向变为：（1）优质（满足施工要求）：低摩阻、良好的流变性能和滤失性；（2）低伤害（改善压裂效果）：快速彻底破胶、低残渣、与储层岩石和流体配伍；（3）低成本：简化添加剂类型、减少其用量，降低水马力，简化施工工序和设备占用。
因此能够满足或部分满足压裂液发展方向的低分子聚合物压裂液体系、黄原胶压裂液体系和清洁压裂液体系成了研究的热门。
一、低分子聚合物压裂液体系目前加砂压裂施工不断向着大液量、大排量、高砂比、快速返排方面发展，这就要求以开发低聚合物、无聚合物压裂液为发展主线，向低（无）残渣方向发展，开发优质、低伤害和低成本的压裂液体系。
近年来研制开发新型交联无残渣压裂液体系一直是国内外研究的课题。
人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小的优点，比较适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造，但因为不耐剪切，耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。
常用的合成聚合物有以下几种：1.聚丙烯酰胺类用于压裂液的聚丙烯酰胺类产品与有机钛、锆等金属交联剂反应形成的冻胶压裂液具有粘弹性好、对地层伤害低的特点，近年来在部分油田获得应用，如丙烯酰胺和2- 丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS的共聚物可适用于7C以上地层压裂，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2- 甲基丙烷磺酸盐和甲基丙烯酰胺基丙基二甲基二羟丙基磺酸按（MAPDMDHP）AS的三聚物可适用于204C以下的地层压裂。
近年来有专利报道制备出新的丙烯酸胺类稠化剂，该稠化剂主要由一种或多种水溶性不饱和带烯链的单体与一种两亲性单体共聚而成，具有极好的水溶性、增稠性和抗盐性。
2.聚丙烯酸酯类中科院广州化学研究所最新研制出一种丙烯酸酯类稠化剂，它由单体在引发剂、乳化剂下合成，合成过程在超临界CO中进行，产品增稠能力强，具有良好的使用性能。
3.有机磷酸盐类该类稠化剂主要是烃基压裂液加入一定量的有机磷酸盐、铁盐或其他表面活性剂配制而成，更多用于油基压裂，在水基压裂施工中有一定应用，但不广泛。
4. 聚丙烯酸钠将聚丙烯酸钠配成%~2%的水溶液，压入井下地层，不仅具有增稠、携砂、降低压裂液滤失的作用，而且具有减阻作用。
5. 聚乙烯基胺聚乙烯基胺（VAM水溶性聚合物如聚乙烯基甲酰胺、聚乙烯基乙酰胺等用作压裂液稠化剂的主要特点是耐酸，抗钙盐能力强，抗温性好，可用在较高温度下的地层进行酸化压裂。
6.聚乙烯醇聚乙烯醇具有增稠能力，能与戊二醛、硼酸盐、环氧氯丙烷等交联剂作用形成水凝胶，因而在增稠方面有可发挥一定应用。
7.其他还有报道用聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吗啉，丙烯酰胺与乙烯基苯甲基磺酸盐或乙烯基苯磺酸盐共聚物作稠化剂，以偶氮类为破胶剂进行压裂。
结果表明：该类聚合物能与多价金属金属离子交联形成性能优越的水基压裂液，破胶较彻底。
二、清洁压裂液体系清洁压裂液又称为粘弹性表面活性剂压裂液（VES或无聚合物压裂液。
清洁压裂液也属于水基压裂液，它是近几年水基压裂液的新方向。
它主要由表面活性剂的水溶液组成，具有无固相成分，对裂缝附近地层没有残渣伤害；破胶容易、破胶水化液表面张力低而易返排；不含残渣，对支撑裂缝伤害小；冻胶黏度低、成胶后弹性好、携砂能力强；成胶后性能稳定、配制工艺简单，适合低渗、深层油层的改造。
清洁压裂液的形成与表面活性剂的结构与特性分不开。
近几年，以黏弹性表面活性剂为主剂的水基清洁压裂液的研究与应用逐渐受到重视，其成胶机理在于：由亲水基团和长链疏水基团构成的黏弹性表面活性剂的水溶液具有独特的流变性，当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMC值时，疏水基长链伸入水相，使黏弹性表面活性剂分子聚集，形成以长链疏水基团为内核、亲水基团向外伸入溶剂的球形胶束；当表面活性剂的浓度继续增加且改变溶液组成时（加盐或加助表面活性剂）表面活性剂胶束占有的空间变小，胶束之间的排斥作用增加，此时球形胶束开始变形，合并成为占用空间更小的线状或棒状胶束；棒状胶束之间会进一步合并成更长的蠕虫状胶束，这些蠕虫状胶束之间由于疏水基团的作用会自动纠缠在一起，形成空间交联网络结构，此时黏弹性表面活性剂溶液具有良好的携砂效果；随着表面活性剂浓度不断增加，交联网络状胶束还可以变为海绵状网络结构。
这种网络状结构为压裂液提供了必要的黏度和携砂性能。
清洁压裂液的破胶过程包括两个机理，机理一：清洁压裂液进入含油储层后，亲油性有机物被胶束增溶，棒状胶束膨胀并最终崩解，粘弹性凝胶破胶形成低粘度水溶液，渗流阻力降低；在裂缝中接触到原油或天然气同样如此。
机理二：在地层水的作用下，清洁压裂液液体因稀释而降低了表面活性剂浓度，棒状胶束也不再相互缠绕在一起，而呈现单个胶束结构状存在。
研究表明多种类型的表面活性剂可以用来配制VES清洁压裂液，包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂等。
而目前使用最多的稠化剂是季铵盐阳离子表面活性剂。
清洁压裂液技术的关键在于压裂液稠化剂用VES代替了聚合物。
VES分子具有独特的化学性质，其相对分子质量仅为普通胍胶相对分子质量的五千分之一，每个分子都含有亲水端和疏水端，分子链上有正电荷端和负电荷端等。
常见用于压裂液的表面活性剂是阳离子型的，如N-瓢儿菜基-N、芥子酰胺丙基甜菜碱、N-二羟乙基-N-甲基氯化铵（EMHAC N-丙基-二^一烷基酰胺基-N-羟乙基-N、N-二甲基氯化铵等，反离子有水杨酸根、卤素离子、氯酸根离子等。
当所用盐的反离子与离子型表面活性剂结合时，只要极少量的盐就可形成线型柔性棒状胶束，甚至形成网络结构，使体系满足压裂液要求。
如在5%的N-瓢儿菜基-N、”-二（2-羟乙基）-N-甲基氯化-1铵溶液中加入％的水杨酸钠，在105C、170s条件下，黏度可达53mPa・s。
三、黄原胶压裂液体系黄原胶是一种水溶性生物高分子聚合物，具有类似纤维素的聚B -1，4-吡喃型葡萄糖的主链以及含糖的侧链（如丙酮酸和乙酸基团），其平均分子量在2X1O6~5X1O7道尔顿之间。
黄原胶大分子的一级结构中，主链B -D葡萄糖经由1, 4-甙键连接，每两个葡萄糖残基环中的一个连接着一条侧链，侧链则是由两个甘露糖和一个葡萄糖醛酸交替连接而成的三糖基团。
与主链直接相连的甘露糖的C6 上有一个乙酸基团，末端甘露糖的C4~C6上则连有一个丙酮酸（成缩酮）。
整个分子结构中则含有大量的伯、仲醇羟基。
黄原胶生物大分子的聚集态结构：侧链与主链间通过氢键结合形成双螺旋结构，并以多重螺旋聚合体状态存在，正是由于这些多螺旋体形成的网络结构，使黄原胶具有良好的控制水的流动性质，因而具有很好的增稠性能。
黄原胶分子中带电荷的三糖侧链围绕主链骨架结构反向缠绕，形成类似棒状的刚性结构。
这种结构一方面使主链免遭酸、碱、生物酶等其它分子的破坏作用，同时也保持了黄原胶溶液的粘度不易受酸、碱影响，抗生物降解。
因此黄原胶可作为优良的压裂液稠化剂，但低浓度的黄原胶溶液一般不会凝胶化。
黄原胶溶液同魔芋精粉溶液混合后，在一定的浓度范围内会产生协同稠化作用。
这是由于黄原胶分子的双螺旋结构和多糖分子的B -1 ,4键可发生嵌合作用，生成具有一定强度的凝胶，使溶液流动性变差，粘度大幅度提高。
黄原胶在工业上主要生产工艺为：菌种一摇瓶一扩大培养一发酵罐发酵一提取一干燥一粉碎一成品包装。
主要是以淀粉为碳源，以鱼粉、豆饼粉为氮源，由野油菜黄单胞杆菌经好氧深层发酵而得到含黄原胶的发酵液。
黄原胶发酵液的高粘度、高杂质与低浓度的特性给黄原胶的提取造成极大的困难，提取过程直接决定黄原胶的质量与生产成本，使提取黄原胶成为工业制备黄原胶的关键工序。
目前黄原胶提取的主要问题表现在有机溶剂用量大、产品颜色深、氮含量高、细菌含量超标。
提取黄原胶可以采用醇析法、盐醇析法及膜分离方法。
醇析法是目前工业上应用最多的一种提取黄原胶的成熟方法，但该法需要使用大量醇，醇在回收过程中消耗大量能量，同时不可避免醇的损失，一方面污染环境，另一方面增加黄原胶的生产成本。
盐醇析法是在醇析的过程中加入无机盐，从而减少在醇析过程中醇的用量，但该法在一定程度上影响产品黄原胶的质量。
膜分离方法是采用超滤对黄原胶发酵液进行浓缩，可以大幅减少醇用量，黄原胶的质量有所提高，被认为是一种高效节能的提取黄原胶的方法，但建立大规模的工业化装置比较困难。
四、常用添加剂压裂液有很多种类，但现在应用最广泛的还是水基压裂液。
水基压裂液的化学添加剂成分很多，其中最主要的成分包括稠化剂、破胶剂和交联剂。
此外，为改善压裂液的各种性能指标还需加pH调节剂、高温稳定剂、防粘土膨胀剂、破乳剂、降阻剂、表面活性剂等多种化学添加剂。
1. 稠化剂稠化剂是压裂液中的主要化学成分，稠化剂的性能直接影响压裂液的性能，获得性能更好的压裂液稠化剂一直是国内外学者研究的方向。
目前使用的水基压裂液聚合物稠化剂品种繁多，可分为天然聚多糖及其衍生物与合成聚合物两大类。
天然聚多糖及其衍生物包括：植物胶及其衍生物（如瓜胶、田菁胶、香豆胶魔芋胶、皂仁胶、决明胶、槐豆胶、槲栗胶、龙胶、海藻胶、愈创胶、角叉菜胶、阿拉伯树脂、西黄蓍胶、天豆胶等）、纤维素衍生物（主要是纤维素醚，用于压裂液稠化剂的品种主要包括羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC、羟丙基纤维素（HPC、羧甲基羟丙基纤维素（CMHP）羟丙基甲基纤维素（HPM）羟丁基甲基纤维素（HBMC等）、变性淀粉、微生物多糖等。
合成聚合物主要包括：聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯类、聚乙烯基胺、聚乙烯醇等。
2 交联剂交联反应是金属或金属络合物交联剂将聚合物的各种分子连结成一种结构，使原来的聚合物相对分子质量明显增加，通过化学键或配位键与稠化剂发生交联反应的试剂称为交联剂。
20 世纪50 年代末已经具备形成硼酸盐交联冻胶技术，但是直到瓜尔胶在相当低的pH值条件下用锑酸盐（以后用钛酸盐和锆酸盐）可交联形成交联冻胶体系以后，交联压裂液才得到普遍应用。
20 世纪70年代中期，由于各种各样的配制水和各类油藏条件的成功压裂，均可采用钛酸盐交联冻胶体系，所以该交联冻胶体系得到普遍应用。
尽管钛酸盐交联冻胶应用较广，但此类交联冻胶极易剪切降解。
