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1、第八章,压裂液及压裂用添加剂,前 言,（1）什么是压裂？,压裂就是用压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。,（2）压裂的地位,是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措施。,Why do we hydraulically fracture oil&gas reservors?,Hydraulic fracturing can create cracks in the unconventional reservoirs by which the oil and gas can flow to wellbore.,前 言,压裂液选择,酸化工艺,3、本节
2、内容,压裂添加剂,压裂技术,第一节,压裂液,粘度高摩阻低滤失量少对地层无伤害配制简便材料来源广成本低,压裂液的定义：,压裂液是压裂过程中所用的液体。,对压裂液要求：,压裂液的分类,稠化油基压裂液油基冻胶压裂液,水基压裂液：,稠化水压裂液水基冻胶压裂液水基泡沫压裂液水包油压裂液稠化水包油压裂液,油基压裂液：,水为溶剂或分散介质,油为溶剂或分散介质,适宜压裂水敏地层,一、水基压裂液,稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。,1.稠化水压裂液,常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。,合成高分子,生物高分子,改性天然高分子,部分水解聚丙烯酰胺,羧甲基纤维素、瓜尔胶,黄胞胶,配稠化水压裂液时，可利用协同效应。,2
3、.水基冻胶压裂液,成胶剂即水溶性聚合物。交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交联条件。破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。,水基冻胶压裂液主要由水、成胶剂、交联剂和破胶剂配成。,聚丙烯酰胺的醛冻胶（甲醛）,pH46,部分水解聚丙烯酰胺的锆冻胶（锆的多核羟桥络离子）,部分水解聚丙烯酰胺的铬冻胶,pH46,硼酸对GM的交联反应,3.粘弹性表面活性剂压裂液 viscoelasticsurfactant(VES),粘弹性表面活性剂压裂液主要由水、长碳链表面活性剂、水溶性盐和（或）醇配成。,水溶性盐可采用无机盐和有机盐，如氯化钾、硝酸钾、水杨酸钠等。水溶性醇可采用乙醇、异丙醇等。,长碳链表面活性剂可
4、采用阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型的长碳链表面活性剂，如：,具有柔顺性,大于10倍CMC,当长碳链表面活性剂溶于一定浓度的盐和（或）醇溶液中时，盐和（或）醇抑制了表面活性剂的水溶性，促使长碳链缔合，生成线性胶束，互相纠缠，产生结构提高了压裂液的粘度，使它能携砂压裂地层。,破胶机理,1.地层流体稀释，粘弹性丧失。2.与烃类接触，胶束溶胀，VES分子溶于烃中，破胶。,表面活性剂的线性胶束形成结构在拉伸作用下，表面活性剂线性胶束结构显示出它的粘弹性。粘弹性表面活性剂压裂液具有无残渣、低伤害、剪切稳定等特点。(清洁压裂液),用量大（3%-4%），价格昂贵，抗温能力低于116。,剪切,4.水包油压
5、裂液,与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系,一、水基压裂液,水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。,水：淡水、盐水、稠化剂,油：原油、馏分油,乳化剂：离子型、非离子型、两性表面活性剂,配制：,特点：,一、水基压裂液,4.水包油压裂液,与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系；,特点,有很好的降阻性能；,依据乳化剂不同，能自动破乳排液。（阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂）,能用在比较高的温度（160）下；,5.水基泡沫压裂液,水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气作分散相的压裂液。,一、水基压裂液,低粘度（但悬砂能力强）；低摩阻；低滤失量；低含水量；压裂后易于排出；对地层污染少。,特点,二
6、、油基压裂液,1.稠化油压裂液,将稠化剂溶于油中配成。,脂肪酸皂,常用的稠化剂,磷酸酯,油溶性聚合物,工业制皂流程简述,动、植物油脂,混合液 胶状液体,上层：高级脂肪酸钠,下层：甘油、NaCl溶液,上层,肥皂,下层,甘油,肥皂的去污过程,1）脂肪酸皂,超过一定浓度以后，脂肪酸皂可在油中形成结构，产生结构粘度，将油稠化。,稠化机理,亲油基，碳原子数大于8,脂肪酸钠皂,1）脂肪酸皂,Al3+,脂肪酸铝皂,1）脂肪酸皂,双皂,单皂,通过羟桥连接，形成结构，将油稠化,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,2）磷酸酯,单皂,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,2）磷
7、酸酯,3）油溶性聚合物,在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，将油稠化。,2、油基压裂液,2.油基冻胶压裂液,当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压裂液就转化为油基冻胶压裂液。油基冻胶比稠化油有更高的粘度，有更好的携砂能力，能用于压裂更深的地层。,二、油基压裂液,3.油包水压裂液,二、油基压裂液,油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。,优点,缺点：,粘度高、悬砂能力强、滤失量低、对油层伤害小。,流动摩阻很高。,油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，在乳状液破坏后，还可给出酸液，将压裂产生的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。,二、油基压裂液,油包酸压裂液,4.油基泡沫压裂液,油：原油、柴油或煤
8、油 气体：二氧化碳和氮气起泡剂：含氟的聚合物,二、油基压裂液,油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。,第二节,压裂用添加剂,压裂用添加剂包括：,防乳化剂粘土稳定剂助排剂润湿反转剂支撑剂破坏剂减阻剂降滤失剂,一、支撑剂,支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质。,密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。,（2）支撑剂的要求,（1）定义,一、支撑剂,(3)常用支撑剂,高强度的支撑剂,天然支撑剂,低密度的支撑剂,化学稳定性好的支撑剂,石英砂,烧结陶粒,微孔烧结陶粒、核桃壳,酚醛树脂覆盖的砂粒,(SiO2),二、破坏剂,在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够低的化学剂。由于破坏后的压
9、裂液易从地层排出，因此可减小压裂液对地层的污染。,常用的破坏剂：,过氧化物,酶,潜在酸,潜在螯合剂,定义：,压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。,过氧化物是含有过氧基（-O-O-）的化合物。过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。,1.过氧化物破坏剂,胶囊,破坏机理,2.酶类破坏剂,对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。,使用条件,酶只能用于温度低于65和pH值在3.58范的条件下。,定义,潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。,通过改变条件（pH值），使冻胶交联结构破坏而起作用。,3.潜在酸,破坏机理,(1)定义,(2)破坏机理,潜在螯合剂是在一定条件下能转变为可螯合交联剂的物质。,低于
10、60、60和高于60的条件下水解产生草酸或丙二酸，螯合作为交联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。,4.潜在螯合剂,竞争络合的机理,三、减阻剂,压裂液减阻剂是指在紊流状态下能减小压裂液流动阻力的化学剂。,（1）定义：,通过储藏紊流能量，减少压裂液的流动阻力。,机理,三、减阻剂,聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。,在高质量浓度使用时，它是稠化剂；在低质量浓度使用时，它是减阻剂。,水基压裂液用减阻剂,油基冻胶减阻剂,四、降滤失剂,能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。,1.定义：,2.降滤失剂的作用：,减少压裂液对地层的污染，并可在压裂时使压力迅速提高。,四、降滤失剂,3.常用的降滤失剂：,油溶性降滤失剂,水溶性降滤失剂,酸溶性降滤失剂,降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。,水溶性聚合物,蜡、松香,碳酸钙粉,本章完,
