油水井的化学改造
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石油工程技术 井下作业 油水井破损套管的化学堵漏修复技术
油水井破损套管的化学堵漏修复中原油田由于盐膏层发育,地质条件复杂以及长期注水开发,特别是增压注水,油水井套管破损现象十分普遍,井况恶化问题日益突出。
特别是一些老井,由于油层套管使用时间过长,固井水泥又没有完全封固油层套管,在套管自由段和封固段因腐蚀造成穿孔,再加上套管变形、破损等现象,造成地层出钻井液、出水,严重影响油水井的正常生产。
目前,解决油水井因腐蚀和其他原因造成的套管破漏穿孔问题主要采用常规无机胶凝材料堵漏和热固性树脂堵漏方法,以及部分换套大修工艺和内衬小直径套管工艺。
但这些技术常常由于受到使用效果、使用有效期和施工费用的限制,许多油水井的套漏问题不能得到及时有效地解决,制约了油气生产。
以最常用的无机胶凝材料堵漏技术（如水泥膨润土堵漏）和热固性树脂增漏技术（如脲醛树脂堵漏）为例,目前油水井破损套管的化学堵漏修复主要存在下列问题：（1）堵剂不能有效地驻留在封堵层位,堵剂替至目的层后未凝固前就已漏失掉,造成堵浆注入量大,施工时间长。
（2）形成的固化体脆性大,易收缩,不能与周围介质形成牢固的界面胶结,在注采压力的作用下使封堵失效,缩短了施工有效期,对于薄层和小井眼封堵封窜更是如此。
（3）堵剂适应性和安全可靠性差,施工风险大。
为克服上述工艺的缺陷,针对套管破损穿孔漏失等问题,开展了油水井破损套管化学堵漏修复技术研究，研制出能在漏失位置有效驻留，并能形成界面胶结强度高、有效期长的封固层的新型化学堵剂YLD-1，在破损套管的化学堵漏修复方面取得重大突破，显示出良好的应用前景。
1室内试验1.1该技术对化学堵剂的性能要求1.1.1化学堵剂进入封堵层后，能够快速形成网架结构，有效地滞留在封堵层内。
1.1.2在井下温度和压力的养护条件下，通过有机和无机堵剂的协同效应和化学反应，能够在封堵层位形成抗压强度高、韧性好、微膨胀和有效期长的固化体。
1.1.3能与周围介质胶结成一个牢固的整体。
1.1.4配制的堵浆流动性和稳定性好，挤注压力低，固化时间易于调整。
第四章 油层的化学改造
3、碱的作用 • 聚合物稠化能力↑。
• 合成的表面活性剂增加乳化液滴数量，介质 的粘度↑、有效渗透率↓。 • 与高价离子反应，保护聚合物和活性剂。
• 提高岩石表面负电性，减少聚合物的吸附量。
• 提高生物聚合物的稳定性。
结论：σO W↓，W↓， ED↑，
ER ↑。
⑵润湿反转机理
表面活性剂在地层表面吸附后，将亲油表面变为 亲水表面。
• 结果：θ↑，W↓，
ED↑， ER ↑。
⑶乳化机理
• 乳液形成：油水两相、活性剂、搅拌（流体流动）。
①乳液不易被再吸附回地层表面，ED↑，ER↑
②乳液贾敏效应， EV
↑，ER ↑。
⑷提高表面电荷密度机理
2、产生气体：CO2、H2、CH4，增油压、
溶解于原油后降粘。 3、产生酸：低分子有机酸，溶解碳酸盐，提 高渗透率。 4、产生生物表面活性剂：σ（界面张力）↓。 5、产生有机溶剂： σ↓，溶解于原油后降粘。
• 影响因素： 1、氧化还原势：低，非氧化性。 2、PH值：ph=7附近窄范围。 3、盐度：低矿化度，＜5%。 4、温度：＜ 55 ℃。 5、压力：较小。 6、营养物：蜜糖、烃类。
λ越大，该流体通过孔隙介质能力越容易；
λ越小，该流体通过孔隙介质能力越差。
⑵水油流度比：驱替液与被驱替液流度比值
Mwo = λw / λo
λw：驱替液流度; λo：被驱替液流度 Mwo＜1，有利流度比。如聚合物驱油，有利。 解决办法： λw ↓
、λo↑
Mwo＞1，不利流度比。如水驱油，不利，要改进。
四、提高采收率（也称强化采油）
• 定义： 除了一次采油和保持地层能量开采石油方法 外的其它任何增加油井产量，提高油藏最终采 收率的才有方法。
油水井化学改造技术-上
• •
———油水井化学改造技术———
• 例如：合成结构式为的阳离子聚合物：
( CH2 CH ) ( CH2 CH ) x y CONH 2 CONH CH3 C CH3 CH3 + CH2 CH2 N CH3 CH3 Cl
其合成方法如下：
———油水井化学改造技术———
HCHO + HN(CH3)2 HOCH2N(CH3)2 CH3 CH3 CH2=C CH2 H + HOCH2N(CH3)2 Δ CH2=C + H2O CH2CH2N(CH3)2 CH3 CH3 CH2=C + H2SO4 Δ CH3 C OSO3H CH2CH2N(CH3)2 CH2CH2N(CH3)2 CH2=CH CN HΔ 4 CH2=CHCONH2 2SO CH3 CH3 CH2=CHCONH2 + CH3 C OSO3H Δ CH2=CH CONH C CH3 + H2SO4 CH2CH2N(CH3)2 CH2CH2N(CH3)2 CH3 CH3 CH2=CH CONH C CH3 CH3 CH2=CH CONH C CH3 + CH3Cl Δ CH2CH2 N+ CH3 CH2CH2N(CH3)2 ClCH3
油水井化学改造技术 (上)
适用于“油田应用化学”专业
———油水井化学改造技术———
•概
• 一、概述
论
• 1. 定义：
• 油田化学：研究油田钻井、完井、采油、注 水、提高采收率及集输等过程中化学问题的 科学。它包括：钻井液化学、水泥浆化学、 采油化学和集输化学等。 • 采油化学：研究如何用化学剂及化学方法去 解决采油过程及提高采收率问题的科学。
+
+
油水井的化学改造—堵水
四
沉淀型堵剂
最常用的沉淀型堵水剂
水玻璃—卤水体系
沉淀量越大，堵塞能力就越大。
利用吸水膨胀的原理堵水的，当干燥的
堵水剂遇到水后，会吸收水分使体积增
大，从而地层空隙产生封堵作用。
知识点2：实验原理
该类堵水剂的堵水效果和制备过程有关，
聚合物含量、引发剂含量、交联剂用量、
反应温度和时间都可以影响使用效果。
知识点2：实验原理
本次试验我们通过改变水膨体用量、水
中盐含量、水温等条件，评价吸水膨胀
3.0
4.0
知识点5：实验数据处理与分析
3.水温对吸水膨胀倍数的影响
水温/℃
吸水后质量/g
40
50
60
70
思考
分析以上各因素对吸水膨胀倍数的影响，并
绘制曲线图。
项目二：油水井的化学改造
任务二：
油井堵水
知识点2：选择性堵剂
水基四、冻胶
选择性机理 ——膨胀/收缩机理
砂砾
冻胶
水流与冻胶中的水不存在
后称量，计算吸水膨胀倍数。
任务一：水膨体堵水剂的评价
知识点 05
数据处理与分析
知识点5：实验数据处理与分析
1.聚合物用量对吸水膨胀倍数的影响
聚合物加量/g
吸水后质量/g
0.5
1.0
1.5
2.0
知识点5：实验数据处理与分析
2.水中含盐量对吸水膨胀倍数的影响
氯化钠加量/g
吸水后质量/g
1.0
2.0
特点：四敏
盐敏
钙镁敏
酸敏
沉淀量 / ( g . kg -1 )
热敏
25
1 − 24ℎ
油水井的化学改造—调剖
网状结构凝胶，可以封堵高渗透层。
任务一：调剖
知识点 03
冻
胶
型
调
剖
剂
知识点3：冻胶型调剖剂
定义 ：两种工作液相遇
后产生冻胶封堵高渗层
特点
：整体成冻，封堵物质量
大
知识点3：冻胶型调剖剂
调剖原理
冻胶在地层多孔介质中产生物理堵
塞作用、吸附作用、残余阻力或改
变水油流度比。
知识点3：冻胶型调剖剂
①第一反应液：HPAM,CMC、CMHEC或XC
非离子表面活性剂
起泡剂
阴离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
氮气
气体
二氧化碳
任务一：调剖
知识点 05
絮 凝 体 型 调 剖 剂
知识点5：絮凝体型调剖剂
定义：将粘土悬浮体与
HPAM交替注入地层，产
生絮凝体封堵高渗层
特点
：有效封堵高渗透层
知识点5：絮凝体型调剖剂
调剖原理
粘土悬浮体表面带的阳离子可以吸附到
知识点 02
无机酸类调剖剂
知识点2：无机酸类调剖剂——硫酸
硫酸——利用地层中的钙、镁来产生调剖物质。
1
2
3
硫酸与近井地带
碳酸盐反应，增
加注水井的吸水
能力；
产生的硫酸钙、
硫酸镁随酸液进
入地层，饱和后
析出，形成堵塞；
由于高渗透层进
入硫酸多，主要
堵塞发生在高渗
透层。
知识点2：无机酸类调剖剂——硫酸
+ → ↓ + ↑ +
+ ( ) → ( ) +
第一反应液：硅酸钠；
第二反应液：CaCl2、MgCl2·6H2O。
任务一：调剖
知识点 03
冻
胶
型
调
剖
剂
知识点3：冻胶型调剖剂
定义 ：两种工作液相遇
后产生冻胶封堵高渗层
特点
：整体成冻，封堵物质量
大
知识点3：冻胶型调剖剂
调剖原理
冻胶在地层多孔介质中产生物理堵
塞作用、吸附作用、残余阻力或改
变水油流度比。
知识点3：冻胶型调剖剂
①第一反应液：HPAM,CMC、CMHEC或XC
非离子表面活性剂
起泡剂
阴离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
氮气
气体
二氧化碳
任务一：调剖
知识点 05
絮 凝 体 型 调 剖 剂
知识点5：絮凝体型调剖剂
定义：将粘土悬浮体与
HPAM交替注入地层，产
生絮凝体封堵高渗层
特点
：有效封堵高渗透层
知识点5：絮凝体型调剖剂
调剖原理
粘土悬浮体表面带的阳离子可以吸附到
知识点 02
无机酸类调剖剂
知识点2：无机酸类调剖剂——硫酸
硫酸——利用地层中的钙、镁来产生调剖物质。
1
2
3
硫酸与近井地带
碳酸盐反应，增
加注水井的吸水
能力；
产生的硫酸钙、
硫酸镁随酸液进
入地层，饱和后
析出，形成堵塞；
由于高渗透层进
入硫酸多，主要
堵塞发生在高渗
透层。
知识点2：无机酸类调剖剂——硫酸
+ → ↓ + ↑ +
+ ( ) → ( ) +
第一反应液：硅酸钠；
第二反应液：CaCl2、MgCl2·6H2O。
油水井增产增注技术 2 酸处理技术
1、面容比
面容比越大，反应速度也越快 2、酸液的3、酸液的类型
强酸反应速度快，弱酸反应速度慢 4、盐酸的质量分数
24％～25％
盐酸浓度增加，反应速度增加
盐酸浓度过高，反应速度反而降低
相同浓度条件下，初始浓度越大，余
酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应 图7-3 盐酸质量分数对反应速
粒径大小不等的油溶树脂： 大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形成更小的颗粒，变形 后堵塞大颗粒的孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。
油水井增产增注技术
(2)前置液酸压 优点： (1) 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失； (2) 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩反 应速度，增大酸液有效作用距离。 (3)胶化酸 以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状 结构的胶束稠化酸。 优点： (1）受剪切后胶束链能很快重新形成，稳定性好； (2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。 (4)乳化酸和泡沫酸
一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑ 4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑ 生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳 气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中， 有助于残酸溶液从油气层中排出。
油水井增产增注技术
油水井增产增注技术 二、酸液的损耗 影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离的因素： 酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝 宽度及地层矿物成分等。
注入速率增加， 穿透距离增加
图7-6 注入速率对酸穿透距离影响
油水井增产增注技术
油水井压裂酸化改造增产(麒庄技术)
2）由于温度、压力条件变化而产生的沉 淀物堵塞 长庆油田地层水主要为碳酸钠、碳酸氢 钠、氯化钠、氯化钙等水型。在温度、压力 变化的情况下，地层中碳酸氢钙会分解形成 碳酸钙垢堵塞地层。此种堵塞主要存在于油 水井近井地带。在远井地带形成此类堵塞应 主要分布在采出程度相对较高的区域中，其 原因是注入水温度相对地层温度要低，随注 水时间延长，地层温度逐渐下降，当温度下 降到一定范围内时，原油中的蜡、胶结物和 沥青将会析出，造成对地层的堵塞。
油水井酸化解堵 （老井改造案例）
专注老井改造 ห้องสมุดไป่ตู้水井解堵
麒庄技术
1、老井改造技术 2、油水井酸化解堵技术 3、压裂酸化案例 4、展望未来
1、老井改造
老井改造主要是在新钻井第一次改造增产后， 由于地层压力温度变化及采油技术变化而引起油井 产液量（产油量）降低以后的各种增产措施，包括 开小窗钻井（有时由于污染严重或者油藏地质需要 新钻井），填砂（填砂埋掉那些产量或者含油性不 好的层位），下小套管（由于油层套管漏），压裂 （根据实际需要进行换层压裂或暂堵压裂），采油 工艺设优化计等一系列增产措施
2、油水井酸化解堵
长庆油田（鄂尔多斯盆地）典型的低渗、低 压、低产的“三低”油藏，实现单井稳产和增产是 保持油田长期稳产和经济开发最根本的途径，而由 于各种内在和外在因素作用，造成油水井堵塞是不 可避免的，且具有一定的周期性。因此，在加强油 层保护的前提下，需要通过各种手段措施解除地层 堵塞，是油田改造必不可少的重要措施。 任何油井随着开采日期的延长都会出现降产的 现象，主要是由于近井地带污染造成的。1:)地层水 倒灌。2:)地层温度压力的降低。3:)菌落繁殖4:)地层 水垢的形成。
3）细菌对地层造成污染 一般来说，细菌来源于两个方面，既地 层中原油的和外来的液体带入的。主要有硫 酸还原菌和铁细菌两种细菌，硫酸还原菌为 厌氧菌，而铁细菌为好氧菌。细菌自身大量 繁殖，形成菌落堵塞地层。细菌代谢产物产 生的粘液，也可堵塞地层。细菌代谢产生的 二氧化碳、硫化氢、负二价硫离子等能引起 硫化亚铁、碳酸钙等无机沉淀物的生成，铁 细菌氧化还原能形成氢氧化铁沉淀，这些沉 淀物同样会对地层造成堵塞。
油水井酸化
酸化工艺原理
1
目录
一、酸化的概念 二、酸化的目的 三、酸化的分类 四、酸处理的施工工艺 五、影响酸处理效果的因素 六、小结
2
一、酸化的概念： 酸化又称酸处理，是油层改造、增产增注的重要措施之一。
它是将酸液注入到地层中，依靠酸液的化学溶蚀作用，使酸液与油层岩 石中的粘土矿物、碳酸盐岩类等成分发生化学作用来提高油层的渗透性，
改善油、气、水的流动状况，从而增加油、气井的产量或注水井注入 量的工艺方法。
3
主要油田样品统计：胶结 物
总含量平均16.6%。粘土胶 结物8.91%，碳酸盐胶结物
5.08%，……
1、改造低渗透地层，提高油层渗透率。 二、酸化的目的：
2、解除油层孔隙堵塞，打开油气流入井的通道。
4
三、酸化的分类
按酸化工艺分： (1)常规酸化：注入压力＜油层破裂压力 (2)压裂酸化：注入压力＞油层破裂压力
19
五、影响酸处理效果的因素 1、油层方面的因素
井底不清洁，会阻碍酸液进入 地层与岩石作用，还会使酸液 失去一部分活性，在注入压力 大的情况下还可能将污物带到 地层深处，造成深部堵塞。 所以井底一定要清洁。
包括油层岩石的成分、物理性质，油层的温度、压力和井底的清洁程
度等。
2、酸液本身的因素
酸液浓度及用量。浓度过大，会使反应物浓度升高而难以排出，还
CaAI2Si2O8+16HF=CaF2↓+2AIF3+2SiF4↑+8H2O 2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2 ↑ +H2O
当油层岩石中含有碳酸盐时，碳酸盐不仅与盐酸反应，同时也会和
氢氟酸反应而生成CaF2、MgF2沉淀，这将部分堵塞油层孔道，为了尽
1
目录
一、酸化的概念 二、酸化的目的 三、酸化的分类 四、酸处理的施工工艺 五、影响酸处理效果的因素 六、小结
2
一、酸化的概念： 酸化又称酸处理，是油层改造、增产增注的重要措施之一。
它是将酸液注入到地层中，依靠酸液的化学溶蚀作用，使酸液与油层岩 石中的粘土矿物、碳酸盐岩类等成分发生化学作用来提高油层的渗透性，
改善油、气、水的流动状况，从而增加油、气井的产量或注水井注入 量的工艺方法。
3
主要油田样品统计：胶结 物
总含量平均16.6%。粘土胶 结物8.91%，碳酸盐胶结物
5.08%，……
1、改造低渗透地层，提高油层渗透率。 二、酸化的目的：
2、解除油层孔隙堵塞，打开油气流入井的通道。
4
三、酸化的分类
按酸化工艺分： (1)常规酸化：注入压力＜油层破裂压力 (2)压裂酸化：注入压力＞油层破裂压力
19
五、影响酸处理效果的因素 1、油层方面的因素
井底不清洁，会阻碍酸液进入 地层与岩石作用，还会使酸液 失去一部分活性，在注入压力 大的情况下还可能将污物带到 地层深处，造成深部堵塞。 所以井底一定要清洁。
包括油层岩石的成分、物理性质，油层的温度、压力和井底的清洁程
度等。
2、酸液本身的因素
酸液浓度及用量。浓度过大，会使反应物浓度升高而难以排出，还
CaAI2Si2O8+16HF=CaF2↓+2AIF3+2SiF4↑+8H2O 2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2 ↑ +H2O
当油层岩石中含有碳酸盐时，碳酸盐不仅与盐酸反应，同时也会和
氢氟酸反应而生成CaF2、MgF2沉淀，这将部分堵塞油层孔道，为了尽
油水井酸化
（一）土酸
酸化常用酸液体系
土酸：一般组成为3％－6％氢氟酸＋10％－ 15％盐酸的混合液。 氢氟酸作用：与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。
盐酸作用：（1）与碳酸盐岩反应，先把大部分碳酸盐溶解掉，防止CaF2等 生成物沉淀。
（2）碳酸把地层水顶走，避免氢氟酸与低层水接触，防止低层 水中的Na+、K+与H2SiF6作用生成沉淀物，从而充分利用土 酸对粘土、石英和长石等的溶蚀作用。
储层内的流体、岩石的反应 地层岩石的 润湿性反转 生物作用 热力开采造成的矿物溶解和矿物转化
酸岩反应：
酸岩反应是在液固两相（酸液与岩石）间的界面上进行的复相反应。
质量传递过程：酸液中的H＋传递到碳酸盐岩表面； 表面反应过程：H＋在岩面上与碳酸盐岩进行反应； 质量传递过程：反应生产物离Ca2＋、Mg2＋和CO2离开岩面。
害的反应产物。
其他的常规酸液体系
含醇土酸
含醇土酸为土酸与异丙醇或甲醇（达50％）的混合物，主要用于低渗 透干气层。用乙醇稀释可降低酸与矿物的反应速度，起缓速作用；且混合物 蒸汽压增加时易于返排；同时因酸表面张力被己醇减小，使气体渗透率因水 饱和度下降而得以增加。
有机土酸
常规土酸反应速递快，受温度的影响很大。甲酸和乙酸为弱离子型、 慢反应的有机弱酸。用甲酸或乙酸替代 盐酸，能延缓氢氟酸的消耗，适用于 高温油井（高于120℃）
压裂酸化: 其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井 壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能 力。
❖ 酸浸：是将浓度在6%以下的酸液泵入井内，关井2-6小时，使粘附在孔 眼的盐类和油气层表面的堵塞物被溶解掉，再用大排量将井内赃 物冲洗干净，以提高酸化效果。
油田油水井复合酸酸化技术
油田油水井复合酸酸化技术本文针对长庆油田某区块的油水井，经过多年的反复研究实验和应用，研究应用了复合酸酸化工艺技术，该酸液具有缓速性能好、能有效防止铁离子二次沉淀、有效防止酸渣生成、与地层水配伍性好、防膨能力强、排残酸迅速等特点。
经过现场应用增注效果明显。
标签：复合酸；技术；工艺1 复合酸技术原理1.1技术原理：复合酸酸化技术是针对低渗、油层温度低、原始压力小、碳酸盐沉积大、水敏、酸敏性地层。
利用多组分酸液和氧化剂、铵盐反应形成极端氧化剂和一个缓冲调节体系，并减缓酸液与粘土矿物的反应速度，也可达到缓速的目的。
同时，体系内的高效缓蚀剂、粘土稳定剂等添加剂可有效防止二次沉淀和粘土膨胀。
1.2适用范围：（1）固相颗粒堵塞伤害；（2）油层水敏、速敏伤害；（3）油水乳化液段塞污染；（4）常规酸化引起的二次伤害；（5）水井注入水冷却地层引起的石蜡、胶质、沥青质沉积伤害。
2 复合酸体系配方2.1配方组成：多组分解堵液、酸性解堵液、氧化解堵液多组分解堵液：盐酸+乙酸+低伤害解堵剂+其他添加剂（该体系在地层条件下逐渐缓慢释放出活性酸成份，在储层深部溶解无机堵塞污染，解除各类酸溶性无机盐垢同时又可以避免二次沉淀、乳化等对储层造成的伤害。
）酸性解堵液：盐酸+乙酸+氢氟酸+低伤害解堵剂+其他添加剂（溶蚀、增大近井储渗空间，与氧化解堵液反應，生成新的地层解堵体系。
）氧化解堵液：铵盐+氧化剂（解除各类原油胶质、蜡质、沥青等重质组分堵塞污染和有机堵塞污染；清除难溶垢堵塞，清洗杀菌。
）2.2复合酸酸化机理复合酸：（1）当多组分酸液进入地层，酸液中的无机酸首先与地层中的矿物反应，有机酸缓慢电离，不断补充H+；（2）酸性解堵液和氧化解堵液在地层环境中相互混合，可生成极端氧化剂和氢氟酸。
该氧化剂具有极强的氧化与杀菌能力，氧化剂可使部分长链有机物氧化分解，降低其粘度，解除地层堵塞。
在地层环境下该氧化剂可部分氧化分解胶质、蜡质、沥青质、聚丙烯酰胺、植物胶等各种高分子、高粘度有机物；氢氟酸可以和地壳中的硅酸盐反应，双重反应可以解除多种有机物堵塞。
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2018/8/10 12
3. 压裂液类型压裂液类型 水基压裂液 油基压裂液
乳化压裂液
泡沫压裂液
液化汽压裂液
酸基压裂液
2018/8/10
13
三、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。 1.稠化水压裂液 将稠化剂溶于水配成。 (1)粘度比水高，有利于携砂和减少滤失。 (2)高速流动时，摩阻比水低 这是由于稠化剂蜷曲的分子在高速流动时沿流 动方向取向、伸长，有效地抑制水分子横向运动 所产生的能量消耗。因而有更好的降阻作用。
2018/8/10 19
四、油基压裂液
定义
油基压裂液是以油作为溶剂或分散介质，与各种 添加剂配制成的压裂液。 1. 稠化油压裂液
2.油基冻胶压裂液
3.油包水压裂液 4.油基泡沫压裂液
2018/8/10 20
油基压裂液基本特点
(1)容易引起火灾；
(2)易使作业人员、设备及场地受到油污；
(3)基油成本高； (4)溶于油中的添加剂选择范围小，成本高，改性效果不如 水基液； (5)油的粘度高于水，摩阻比水大； (6)油的滤失量大； (7)油的相对密度小，液柱压力低，有利于低压油层压裂后 的液体返排，但需提高泵注压力；
2018/8/10
5. 水基压裂液添加剂 包括： 稠化剂、交联剂、破胶剂、pH值控制剂、粘土稳 定剂、润湿剂、助排剂、破乳剂、降滤失剂、冻胶 粘度稳定剂、消泡剂、降阻剂和杀菌剂等。 重要性：掌握各种添加剂的作用原理，正确选 用添加剂，可以配制出物理化学性能优良的压裂 液，保证顺利施工，减小对油气层的损害，达到 既改造好油气层，又保护好油气层的目的。
二、压裂液性能及分类 1. 压裂液的组成
前置液
携砂清孔液、前 垫液、预前置液）
（1）前置液：溶胶：水+胍胶粉
增稠剂
其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝。 同时还起到一定的降温作用。
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（2）携砂液
它起到将支撑剂(一般是陶粒或石英砂)带入裂缝
到压裂液中。只要条件合适，交联剂将首先将高分
子交联成冻胶，而破胶剂则要经过一段时间后才使 冻胶破胶液化。
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3、水包油压裂液 水包油压裂液由水、油和乳化剂组成 水可用淡水、盐水和稠化水； 油可原油或其馏分(如煤油、柴油或凝析油)； 乳化剂可用HL B值在8~18范围内的离子型、非离 子型或两性活性剂 由于水可油乳状液以水作分散介质，所以流动 时摩阻低。由于油珠在地层移动时可产生叠加的 液阻效应，所以滤失少。压裂后，由于乳化剂在 地层表面吸附，引起乳状液破坏，从而使叠加的 液阻次应减少，便于液体从地层排出。
第六节 压裂液及压裂用添加剂
一、压裂液定义及作用 1. 水力压裂定义
定义：油层水力压裂(Hydraulic Fracturing)，简称为油 层压裂或压裂，是指利用水力作用（往油气井中注入压 裂液并形成高压），使油气层形成裂缝的一种方法。其
主要作用是为了增加油气的渗流能力，提高油气产量。
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(8)油与地层岩石及流体相容性好，基本上不会造成水堵， 乳堵和粘土膨胀与迁移而产生的地层渗透率降低。
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直链线型或支链线型的稠化剂将比其他结构的稠化
剂更易于沿流动方向取向、伸长。
可用稠化剂：聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺
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2、水冻胶压裂液
水+成胶剂+交联剂+破胶剂→水基冻胶压裂液 成胶剂：稠化剂 交联剂：醛、有机锆、有机钛 破胶剂： 为了使压裂液在压裂后易于从地层排出， 可在配水冻胶压裂液时，把破胶剂与交联剂一起加
5
调整层间矛盾 改善吸水剖面
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6
水力压裂 控制井喷
压裂
S1 S2
S3
S4
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3.水力压裂增产机理 （１）沟通油气储集区，增加单井控制储量，连通 透镜体和裂缝带、扩大渗流面积。
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8
(2) 变径向流动为线性流动
(3) 解除污染
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压裂
压裂
S1 S2 S3 S4
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压裂过程：
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2. 水力压裂的重要作用
在勘探阶段
增加工业可采储量
在开发阶段
油气井增产 水井增注
调整层间矛盾 改善吸水剖面
控制井喷 其它:煤层气、开采工业排污
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油气井增产、水井增注
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4、泡沫压裂液
泡沫压裂液是由气相、液相、表面活性剂和其他化 学添加剂组成。是低压、低渗、水敏性地层增产、 增注以及完井投产的重要而有效的措施。
泡沫压裂技术始于20世纪60年代末期的美国。20世纪70年 代随着对泡沫压裂机理和压裂设计理论研究的不断深入，泡 沫压裂技术也得到了较快的发展。1980年底，在美国东德克 萨斯州成功地进行了几次大型泡沫压裂施工，泡沫液用量最 大已达到2233m3，加砂530t。泡沫压裂使用井深现已超过 3350m，施工最高压力可达69MPa。目前泡沫压裂在美国和加 拿大应用较多，到1985年美国已进行约3600井次的泡沫压裂 作业，约占总压裂井次的10%。近几年，国内的大庆、辽河 等油田也开展了泡沫压裂的现场试验工作。 18
中并将砂子置于预定位置上的作用。携砂液具有造
缝及冷却地层的作用。
溶胶+交联剂 （3）顶替液 顶替液的作用是将井筒中的携砂液全部替入 到裂缝中。
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冻胶+支撑剂
携砂液
2. 对压裂液的性能要求对压裂液的性能要求
(1)滤失少；
(2)携砂能力强； (3)低摩阻； (4)热稳定性和抗剪切稳定性； (5)与地层岩石和地下流体的配伍性； (6)低残渣、易返排； (7)价格便宜、宜配制、货源广。
3. 压裂液类型压裂液类型 水基压裂液 油基压裂液
乳化压裂液
泡沫压裂液
液化汽压裂液
酸基压裂液
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三、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。 1.稠化水压裂液 将稠化剂溶于水配成。 (1)粘度比水高，有利于携砂和减少滤失。 (2)高速流动时，摩阻比水低 这是由于稠化剂蜷曲的分子在高速流动时沿流 动方向取向、伸长，有效地抑制水分子横向运动 所产生的能量消耗。因而有更好的降阻作用。
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四、油基压裂液
定义
油基压裂液是以油作为溶剂或分散介质，与各种 添加剂配制成的压裂液。 1. 稠化油压裂液
2.油基冻胶压裂液
3.油包水压裂液 4.油基泡沫压裂液
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油基压裂液基本特点
(1)容易引起火灾；
(2)易使作业人员、设备及场地受到油污；
(3)基油成本高； (4)溶于油中的添加剂选择范围小，成本高，改性效果不如 水基液； (5)油的粘度高于水，摩阻比水大； (6)油的滤失量大； (7)油的相对密度小，液柱压力低，有利于低压油层压裂后 的液体返排，但需提高泵注压力；
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5. 水基压裂液添加剂 包括： 稠化剂、交联剂、破胶剂、pH值控制剂、粘土稳 定剂、润湿剂、助排剂、破乳剂、降滤失剂、冻胶 粘度稳定剂、消泡剂、降阻剂和杀菌剂等。 重要性：掌握各种添加剂的作用原理，正确选 用添加剂，可以配制出物理化学性能优良的压裂 液，保证顺利施工，减小对油气层的损害，达到 既改造好油气层，又保护好油气层的目的。
二、压裂液性能及分类 1. 压裂液的组成
前置液
携砂清孔液、前 垫液、预前置液）
（1）前置液：溶胶：水+胍胶粉
增稠剂
其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝。 同时还起到一定的降温作用。
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（2）携砂液
它起到将支撑剂(一般是陶粒或石英砂)带入裂缝
到压裂液中。只要条件合适，交联剂将首先将高分
子交联成冻胶，而破胶剂则要经过一段时间后才使 冻胶破胶液化。
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3、水包油压裂液 水包油压裂液由水、油和乳化剂组成 水可用淡水、盐水和稠化水； 油可原油或其馏分(如煤油、柴油或凝析油)； 乳化剂可用HL B值在8~18范围内的离子型、非离 子型或两性活性剂 由于水可油乳状液以水作分散介质，所以流动 时摩阻低。由于油珠在地层移动时可产生叠加的 液阻效应，所以滤失少。压裂后，由于乳化剂在 地层表面吸附，引起乳状液破坏，从而使叠加的 液阻次应减少，便于液体从地层排出。
第六节 压裂液及压裂用添加剂
一、压裂液定义及作用 1. 水力压裂定义
定义：油层水力压裂(Hydraulic Fracturing)，简称为油 层压裂或压裂，是指利用水力作用（往油气井中注入压 裂液并形成高压），使油气层形成裂缝的一种方法。其
主要作用是为了增加油气的渗流能力，提高油气产量。
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(8)油与地层岩石及流体相容性好，基本上不会造成水堵， 乳堵和粘土膨胀与迁移而产生的地层渗透率降低。
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直链线型或支链线型的稠化剂将比其他结构的稠化
剂更易于沿流动方向取向、伸长。
可用稠化剂：聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺
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2、水冻胶压裂液
水+成胶剂+交联剂+破胶剂→水基冻胶压裂液 成胶剂：稠化剂 交联剂：醛、有机锆、有机钛 破胶剂： 为了使压裂液在压裂后易于从地层排出， 可在配水冻胶压裂液时，把破胶剂与交联剂一起加
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调整层间矛盾 改善吸水剖面
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水力压裂 控制井喷
压裂
S1 S2
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S4
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3.水力压裂增产机理 （１）沟通油气储集区，增加单井控制储量，连通 透镜体和裂缝带、扩大渗流面积。
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(2) 变径向流动为线性流动
(3) 解除污染
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压裂
压裂
S1 S2 S3 S4
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压裂过程：
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2. 水力压裂的重要作用
在勘探阶段
增加工业可采储量
在开发阶段
油气井增产 水井增注
调整层间矛盾 改善吸水剖面
控制井喷 其它:煤层气、开采工业排污
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油气井增产、水井增注
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4、泡沫压裂液
泡沫压裂液是由气相、液相、表面活性剂和其他化 学添加剂组成。是低压、低渗、水敏性地层增产、 增注以及完井投产的重要而有效的措施。
泡沫压裂技术始于20世纪60年代末期的美国。20世纪70年 代随着对泡沫压裂机理和压裂设计理论研究的不断深入，泡 沫压裂技术也得到了较快的发展。1980年底，在美国东德克 萨斯州成功地进行了几次大型泡沫压裂施工，泡沫液用量最 大已达到2233m3，加砂530t。泡沫压裂使用井深现已超过 3350m，施工最高压力可达69MPa。目前泡沫压裂在美国和加 拿大应用较多，到1985年美国已进行约3600井次的泡沫压裂 作业，约占总压裂井次的10%。近几年，国内的大庆、辽河 等油田也开展了泡沫压裂的现场试验工作。 18
中并将砂子置于预定位置上的作用。携砂液具有造
缝及冷却地层的作用。
溶胶+交联剂 （3）顶替液 顶替液的作用是将井筒中的携砂液全部替入 到裂缝中。
2018/8/10 11
冻胶+支撑剂
携砂液
2. 对压裂液的性能要求对压裂液的性能要求
(1)滤失少；
(2)携砂能力强； (3)低摩阻； (4)热稳定性和抗剪切稳定性； (5)与地层岩石和地下流体的配伍性； (6)低残渣、易返排； (7)价格便宜、宜配制、货源广。