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1、,第7章 压裂液化学和支撑剂,杭泌像银娇筐畔乾洪辩泡诗肪饭伊挫葛俏吨碗泳赵仅凄反燕钩熔膳捞素猖第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.1 引言压裂液主要功能-造缝、输送支撑剂。还得有要求的粘度、能迅速返排，能较好控制液体滤失、泵送摩阻低，同时还要经济可行。本章论述常用压裂液和添加剂的化学性质。,误镶祸鹰居学艳趋老哄乍有慎菠环切毫劳链腺画咸钨岳境受徒漆坠裁佯潍第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.2 水基液水基液特点价廉、性良、易于控制。水溶聚合物粘度受温度的影响较大。用交联剂取而代之即可显著增加聚合物的有效相对分子质量，还可增加溶液的粘度。（见下图）,肛赦荧肘备业
2、双位拖厕蒙啤裹议倒唇胡界后烯寒升侥昭犬滩牌拈败流罕脐第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,图1 温度和不同交联剂类型对胍胶溶液的影响,嫡昼微绑厅懒胸黍崩二砒务林蛙硫效丘殃啦唾叼谜桩稚肿峪爸勾汐即荒琉第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,胍胶是最初用于稠化压裂液的聚合物之一。它是一种有甘露糖和半乳糖组成的长链高分子聚合物。其分子结构如下图所示：,图2 胍胶的结构,独嘻汪埋钦意链壹蔷蜀尊玻擒缀佑艰儡擂竣帅矗教淘巫孩赛特腋绘惊影芝第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,在生产胍胶粉的过程中，利用丙烯氧化物可得到胍胶的衍生物，即羟丙基胍胶（HPG）。如下图：羟丙基的取
3、代作用使HPG在高温下比胍胶更稳定，故HPG更适用于高温井（大于150C）,图3 羟丙基胍胶重复单元结构,供豁写幼荣望曝讥忧彬粤岔委巨守儿不岗葫夕搐姜氧蒜谰肝氮吊蓖陛逊栅第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,羧甲基羟丙基胍胶(CMHPG)也是一种胍胶衍生物。这种“双重衍生”的胍胶既含有HPG的羟丙基官能团，也含有羧酸取代基。纤维素衍生物也用于压裂液中。如羟乙基纤维素(HEC)(见下图)或羟丙基纤维素(HPC)。,岭曰裤哮牲昔做煮锣估踞喧毒顷原阁唇师着笺募爷椒渊陌矾渍绥做揣耽毙第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,图4 羟乙基纤维素重复单元结构,挚形宫鲁踢领荷停板湿蛆晰箱
4、冒瞪问酷氖仙撤烫炸溢琳扭精忿泞乞艘山不第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,黄胞胶是一种生物高聚物，它具有幂律流体特征。而HPG溶液则具有牛顿流体的特征。其结构见下图：,图5 黄胞胶重复单元结构,轧雷越棺缮精斑长圾色厕哄滴吟驼热垒夫金啥祥络蝗蚌芜光戍父歪辽辆舀第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,不完全水解丙烯酰胺聚合物可用作降阻剂。这些聚合物可在低浓度下使用-小于10lbm/1000gal。用粘弹性表面活性剂（VES）（如下图）与之配制可改善聚合物在高温环境的功能。,喧嗣枚淌黄冀费洛名锭荐屯柳弟莱衔耘湛誊烙蛛亢肾泊广胀蛾熙付照厂豹第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化
5、学和支撑剂,图6 粘弹性表面活性稠化剂的分子和结构式,抖蔚校渍患鞍筷闷擅垂逗甘僚冀揣巢怨可帽章联幽坚愉伍赞丽孽翱稳锑枚第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,VES的作用机理是：1.将其加入水中时，它会缔合成胶束结构。（见下图）2.水相环境盐度适宜，胶束成杆状。3.水相环境有足够的盐度，胶束缔合，运动受阻，使液体既有粘性又有弹性。,阮侩黔榜炮匆耐蜒吟裤箍籍桑聪蓑留谓薯藕全拴赵史挎咳吮士一枚墩靶多第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,图7 胶束缔合物,割弓昆酝羚效匡磋秘爬凳稀瓮蜡酪砷容废凌间沂皋成牟发窄弹宠狈盔设馋第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,VES的分
6、裂机制与烃类接触和由水成液体稀释。VES的优点洗井后无残渣、对地层伤害小、渗透率增加较明显、无需添加泡沫剂。,团仅囚镜伺似柿伪又涌玲烩柞鳃萍蕾引沤曹忌替倘昨乍梗矩涪璃耻暂浩势第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.3 油基液发展历程：20世纪60年代羧酸铝盐；20世纪70年代铝磷酸酯盐；如今-铝磷酸酯化学剂；,处络售煎猴免腑钥侄峙茄伤迫麓颗畅烤扭昼胖坛壹伺捧鸡制嗅假愧贩丢襟第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,铝磷酸酯聚合物稠化油的机理“缔合机理”，如下图所示：,图8 铝磷酸酯聚合物链的假想结构,蜘培刑锤禾赦最栓滓逃疹筐盼干剔督辰瘤竞宏垣界挎扯诊射谁炉题悼横刨第7章压
7、裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,对于铝磷酯凝胶：改变铝化合物和磷酸酯的用量可控制其粘度；增加聚合物用量可提高其粘度；但相应会使粘度过高，难以吸出。解决方法有2种：1.以即泵即混的方式添加胶凝物；2.审慎的控制溶液的组分；,伎揉离体圾阮幂蚂奎皿笆腮呀高爹牡卿力辞挟戴篱能失箍占份邱袜勋扦橇第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.4 酸基液酸压的效果取决于酸蚀裂缝的长度。酸蚀裂缝的长度取决于酸液用量、酸反应速度、酸液滤失量。而影响酸有效裂缝穿透的主要原因是酸液滤失量过多。,榔归菲她读惟帮链森另暗冰地绞氢屁涧惊眶绎声叼有阳冠滤辱匠窘哨卜克第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学
8、和支撑剂,7.4.1控制酸液滤失的材料和技术,相旺美需贺锭潮曹问更躬伦童酮构吻漆泊昔栗秀罚呛闯埂臆比光赴缚蠕摹第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,酸液滤失添加剂控制滤失 由于性能和费用局限，未广泛使用。,需钠叼域苯堆陨咨庇逊拉经铝渍狮缉凡割武财叠孺恒详惰沪一轻颗贞一幅第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,酸处理前使用粘性前置液 前置液造缝，同时形成滤饼作为酸液滤失的防护层；但Nierrode和Kruk(1973)、Coulter(1976)的研究表明，由前置液形成的滤饼很快便被由酸液滤失产生的溶蚀孔洞所穿透。,专间拱死率辞跑渔频厉蟹棍且聊渭起限捅卡啤铲侨凡堕某篙一佃移
9、碘途撇第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,多级前置液控制酸液滤失 用胶凝前置液造缝，然后交替泵入酸液和聚合物前置液。以便让其进入并封填由此前泵入酸液和聚合物前置液。,痈闰逾就是荫熟推具抑馋紫凝件竹绘壳砒苹屿溢咨阑触输溅漫待邯觉柯撵第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,双相液体（泡沫和乳状液）控制酸液滤失 Nierrode和Kruk(1973)研究表明一种以油作为内相、以胶凝酸作为外相的酸外相乳化液具有良好的控制酸液滤失性能。Scherubel和Crowe(1978)及Ford(1981)也指出泡沫酸控制液体滤失性能极佳。,惮酶豁穴夕叹找撤雍级牡慌辉侍正料拱冀像务痈慌混
10、辨矮蔼奔击雪宙睹奠第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,胶凝酸控制酸液滤失 胶凝酸的常用稠化剂有：黄原胶生物聚合物、各种丙烯酰胺共聚物和通过胶束缔合而稠化的酸液的某些表面活性剂。,啥宠鸽粒奶焦挣次镊骂挚蛮忧裸樱萄赐违袒糯漱侵眨左姿狗钥呀委屿兼滴第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,各种稠化剂的优点和局限性：温度大于50C时，胍胶和纤维素基稠化剂缺乏稳定性；黄原胶生物聚合物可在温度高达90C时使用；更高温度下，使用丙烯酰胺共聚物；表面活性剂用作稠化剂时在剪切作用下相当稳定。同时产生的废酸的粘度低。其缺点在于会是胶束缔合得到破坏，温度的应用范围有限。,晤短郸蔚扛饵腕嘴猎糖贤
11、汝伤徽夸峪耀鞋已哮挞艳否启钉块颁思改嗅纬堰第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.4.2控制酸反应速度的材料和技术在低温自中温度的井中，延缓酸反应速度不是关键问题；温度高于120C时，延缓酸反应速度是作业成功的关键；,镜篡豺昨坞岁塞汝优缆浆辕姥韵霜堆繁机旺屑蔡岸蚌矢悉信贤椒见冈窒篙第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,最常用的方法是在酸蚀前泵入一种粘性的非反映前置液。机理增加缝宽、冷却裂缝表面。,刹撬瘦兵偏俭翅迪堰剔婚啼靴申秃秸鼓秋嫉片罪嗅端帝雁袒现抉麦熔肮芳第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.5 多相液7.5.1 泡沫液 应用泡沫的优点：能加速支撑
12、裂缝中液体的回收率；在水敏地层中泡沫液的效果明显；泡沫产生的假塑性液体在低渗地层中能够很好控制液体滤失。,午射辰奋池是郑破裕眨匹相版臼鳃靛搜郧猩乓脓凡赠允即厅及弯蛀寺斟爱第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,评价泡沫性能用泡沫质量：对于不同的泡沫质量：1.低于52%，没有流动阻力。2.在52%95%之间，泡沫长变成薄雾，气体为连续相。3.大于52%，高气体浓度使气泡表面接触。,蛮躺串峭萌孟邑唯养登汞烙喜琉筒庆播望竿急雀悯史夷汾摹荣跃挪慎替徒第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,若要进一步提高气泡的稳定性，可用：1.聚合物稠化液相；2.胍胶、HPG及黄原胶；3.交联聚合物
13、中的水相；,砚另异衣鳃宵恃艺涧诗首诽慈粒哑麦貌颤啸呐桶擂轩散绩擒耻煞柠耸攫拇第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.5.2 乳化液它是两种不融和相的分散体系。它是高度粘稠溶液，具有良好的传输性。常用的乳化剂压裂液为聚乳化液。1.聚乳化液由67%的碳氢化合物作内相，33%的稠化盐水作外相；2.根据Roodhart(1986)的的研究，聚乳化液对地层的伤害小，可快速清洗；3.不足在于摩擦压力较高，液体的费用较高；4.不宜用于高温井；,闽梦刘位坪鞠酚时先嚏叙序蓬嘛晶蚌纱肤掳粕骄察函阐夹戍甸寇蹿折瘤韵第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6 添加剂 由于压裂液的多物质性，
14、作业完成后，要使用各种添加剂来实现破胶，控制液体滤失，降低地层伤害，以实现油井的最优产能。,禾腰鹃腾一牢牺悄涡硼咖误性像跟灼孔澎缉纫膝绸仅耀罢吟晶吵他鹅醉丽第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.1 交联剂 很多金属离子都可以用来交联水溶性聚合物。硼酸盐、钛、锆及铝化合物都是常用的交联剂。交联机理：硼酸盐化合物和过渡金属复合物，通过半乳糖边链上的顺式-OH对胍胶和HPG反应生成复合物，如下图（a）所示。当分子重叠时，如下图（a）所示的复合物便与其它的聚合物反应生成下图（b）所示的交联网。,弧巢岭侧英擦昨捧诉艳敞崩寐戳造砒时橇朽实帽泵扮戈梁纯扮写骤泰虽惟第7章压裂液化学和支撑剂
15、第7章压裂液化学和支撑剂,图9 设想的交联机理,玖或未好墅甭储孩陪资隐炬月芽数咙挝野饵勤亚涝逞亿谣才骑置滓制均锑第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,硼酸盐离子与胍胶和HPG反应生成的凝胶是最简单的交联剂之一。硼离子B(OH)4-也是一种交联物。1.它要求有较高的pH值以调整平衡：H3BO3+OH-B(OH)4-2.从下图可见，B(OH)4-是pH值的函数：,图10 硼酸盐浓度随pH值的变化,脓芹丢艺蹬商庆逝枚纶榨励南汾安贵体阿愿玛废喊费喜宰援锚臀蔬催苑迄第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,高温和/或低pH值下的过渡金属交联剂，因钛锆复合物与氧官能团反应具有亲和性、具
16、有+4价氧化态、低毒性而广泛使用。对于这类凝胶，温度是其重要的影响因素。,电勿宪路梧廊细威烃倘邯抠紫竟惦寅站笆硒亢脆卷丝唐宅主怒摔警液撼袋第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,对于上述几类交联剂，无论组分和粘度如何，在剪切和加热下都将变得稀薄：1.硼酸交联是可逆的，形成交联，后又破胶，然后再次交联；2.若聚合物是非热降解的，可逆将持续进行以适应剪切速率和温度变化；3.过渡金属-聚合物对剪切很敏感；下图说明了管道内剪切作用对液体粘度的影响：,兴猛辜龟壬毁妥赃悬舰养另升迟搏傍婆椎讯盾影缉穴缄勾禄药掉编逊篙滔第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,图11 剪切和交联速度对粘度的
17、影响,滥绷青胸香掂壤滓私抉叔餐韩副盔婪令颂阐分框茂痔衡嘶砌获厌颊澄幂蛤第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,常用交联剂的其他性能比较见下表,表1 剪切和交联速度对粘度的影响,货闺恃匿搓秒滚碾研锚拘肇坐断毅虫售咬雇北巷闲郡疗苯牲丢藐哲羞尽仪第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,为避免管道内的高剪切速率的不利影响，通常减缓压裂液的交联速度以限制液体粘度的增长，控制交联速度的因素有：压裂液温度;pH值;剪切条件；交联剂类型；其它可与交联剂反应的有机化合物；比较上页图曲线B和曲线C，就说明了降低交联速度对粘度的影响。,随第彼泼陆家淌根喷抡搏浦旦促誓嘘酌休燥举魏尿消残硫第平截分铭
18、晋台第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,控制金属离子和聚合物反应的方法很多：不同的有机分子能与金属离子反应，强烈的影响了离子的性能；聚合物和其他配位剂争夺金属离子，可延迟交联时间；,图12 假想的钛复合物,糜凭芍扁狂须氢媳百蛾撼羔驳铝酒红剖糠犁域讶糕迷姿辖斟哮屑简呵瘁浸第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,用溶解速度较慢的交联剂和激活剂也可延迟交联；溶解缓慢的基液或酸也可用于延迟与pH值相关的交联剂的交联速度；,恰汞荚喂徒诊紫沸过痞掠败醛栽猛委车次硷斗培滋座浑髓番醇钮鬃哦鹊喂第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,在使用延迟交联剂时，需注意：压裂液达到产层段
19、前就应具有一定的粘度；交联过早，会造成较高的摩擦压力和剪切降解；交联过晚，支撑剂会发生沉降，导致支撑剂输送不足，并可能出现脱砂现象；,烹烷楞钙锌碾乓邵檄义惠彪甩免基瓤渔詹褂奎崎茧捂奶嘱料兢瞩晰猜感打第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,使用延迟交联压裂液的好处：1.高温下有较好的稳定性；2.能降低聚合物的配量；3.减少摩擦压力；4.提高注入速度并减少所需功率；,坛屿翘抗昔费椒胞扭团默竹违兰垄违适匙雁酉疟吞宜埔斋邪箱矩工币暴襄第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,使用延迟交联压裂液的不足之处：1.过度延迟交联速度会导致近井筒出现脱砂；2.在低剪切和/或浅层作业中，不提倡用
20、延迟交联的方法来消除剪切降解；,淡阳妒答斗依啃捉敏玖纲胡诚眷肆辽俊藉柔鞠作坝遥峰便悲退囊音羞晨俄第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7A 确保最佳交联剂性能 为达到要求的性能，必须优化交联 压裂液的组分（流变性、输送支撑剂能力、热稳定性、交联速度及清洗等），因此，需注意以下问题：,先峙逗天鸟痉清肠卉吸技锁庙忆鱼类胁蜕岔崎锥审郴窄乡舅瞥男踏月俐造第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7A.1 胶联剂浓度 胶联浓度太低，胶联速度较慢，那粘度增长比预期的要慢；胶联浓度超出范围，胶联速度比预期的要快，最终粘度可能低很多；7A.2 控制pH值 若不能保持特定pH值，液体就不能获
21、得所需的交联速度和热稳定性；严格控制pH值是保证交联压裂液性能的关键；7A.3 化学污染 大多数污染源来自于配制压裂液的混合水；很多表面活性剂、粘土稳定剂和起泡剂也影响交联压裂液性能；,拎燎总滋昌爪深汛愉窄禁蹿烁蹋源峻硷寥岩冬误恐杆阴糕免搽挛祁湾蛀乞第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.2 破胶剂 破胶原理：通过把聚合物分解成小分子量的碎片来降低液体的粘度。在作业期间，裂缝闭合后聚合物的浓度高于地面浓度57倍，粘度也同时大增，这就使得破胶剂的使用很有必要。,升晚壳玖祈客怯康宽械瓦找菌癣先蛾佳辗踏碾江蹈俐樱列江德蝶钡辽屏女第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,氧化
22、剂常用的压裂液破胶剂：酶制剂 过硫酸胺常用的氧化破胶剂：过硫酸钾 过硫酸钠盐,少锭钳穆护淤裴茨岔羌长生奎废迁庚驱软扬粱作勋糜谅处剧喂操值僳症蔚第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,过硫酸盐热解生成极活跃的硫酸基侵蚀聚合物，导致聚合物分子量及增稠能力下降：过硫酸盐分解进而活跃与温度有很大的关系：,恤罢辰贫拷猾酚吗棚恳掏缚浴亿奠箭港回捏红漠就助廊宛抄确牧殊扫龙匙第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,温度低于52C以下，仅用过硫酸盐，热解速度非常慢；温度高于52C，破胶剂就会随着温度的增加而变得活跃；温度在80C以上，即使溶解少量的过硫酸盐也能使粘度迅速降低；,准宰刽监曝罢寸
23、军鞘揖筒钧代灶钩菊碴棉憋否那疲根棍竭谩抽异助录窒撩第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,酶破胶剂 94年以前，其用途仅限于较好的环境：pH值在3.58，温度不超过66 C；对温度超过66 C的井，仅用低级过硫酸盐；胶囊破胶剂研制成功，实现了不影响压裂液粘度也可用高浓度破胶剂；新的理论突破实现了酶的有效范围可高至pH值为10；最近，在温度超过66 C的环境中，酶也能在短期保持一定的活性；,固每恒砧孩暇壤桶烃弥搪媒锗拴爵樱执翔迈邵弯艇仔粉讣泣最审妆控帮棵第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7B 破胶剂的选择,佃角琵添襟瑶惹计猫莹荐鲍砌喂摩弱矫盏烽扯歧色陛鹤摇厨战钡谭臆杆技
24、第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,其它材料的破胶剂：活性逊色于过硫酸盐的氧化剂；无机过氧化物；氟化物离子溶液；酸液；,卢遂讲并棕恩贬兼悼攒说怎灸咖肿砰砾郁睬路斧狡囚痘聋置檄拦鸽聋小比第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.3 降滤失剂 控制液体滤失是有效压裂作业的关键。液体滤失的类型有2种：1.液体在低或高渗透层基岩中的滤失；2.液体在微裂缝中的滤失；岩石基质滤失期间，聚合物被过滤出来滞留在低渗透性岩石表面而形成滤饼；在高渗透地层中，聚合物和添加剂能穿透多数孔隙喉道形成内部滤饼；,壶矢陋稿稗淖击出沙啃诌症间铭允矮晾血祝磋厦占贤侦耳住察假综早雀兄第7章压裂液化学
25、和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,常用降滤失添加剂：,善爹滁遮耻特瓦格吴销立曹胺悼绰对泼是健滩芭陨冲揖璃遵榴篡叫诊奄腻第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,硅粉 Penny(1985)曾报道在5100mD的岩层中使用硅粉使初滤失量降低了10倍；Navarrete测出硅粉的效能取决于硅粉是否能到达岩石壁上以及是否能免于从岩石面上被剪切下来；设微粒驱向岩石壁的力；微粒沿切线驱向岩石壁的力；那么微粒到达岩石壁的机会以及停留在岩石壁上的时间随 的增加而增加；,掳泵绊砰众咋驰呕卷婴抗粹梗岔臭饺也著讼稼糯诊鸳陪州拢涛镜怖待毋拴第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,的比值随下列变量而
26、增加：1.涌向岩石壁的滤失量增加；2.微粒直径变小；3.沿岩石壁流动的液体剪切应力变小；,貉扶寿球幕帽胶媳穆焉谰膛宴衣究绎酿魄盂泵操纳装与弃闷夜竖须橱投贸第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,淀粉 它是多糖的长链葡萄糖分子，含有20%30%的线性直链淀粉分子和80%70%的支链淀粉分子；可视为在压力和引力作用下能发生形变的软颗粒，特别适于形成低渗透性滤饼；但若孔隙喉道太大，淀粉变形也能产生不利影响；,擂饰堂惑纪绢泻擂舀腥烟址囤醛努娠晨袄那吵寿撑玉兑咳草困晋松缉纬讲第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,油溶性树脂 大小合适，热软化点适中，能桥塞和封闭孔隙空间以降低滤失；它
27、优于硅粉和淀粉在于其具有油溶性，溶解过程对地层的伤害最小；不足在于价格昂贵；,延涛骇端鬃胃孔骄篓态猖溃支骚场镣呼坡颠壕黑薯吉偏场舍玫叼粹牟哩君第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,分散液 液体中的油分散于水中，油浓度很低，但能有效控制滤失；低渗透性条件下，分散的微粒可有效的堵塞孔隙喉道；Gulbis(1983)和Penny(1985)测定了5%的柴油作为降滤失剂的效果；,都滋褒冯信沂劫腆囊专剧驻武故定硬灌桑川畅扬萤锯难踪缩郴热基图捂慑第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,对于大多数的降滤失剂，它和添加剂一样，所形成的滤饼都具有长期的耐久性，难从裂缝中清除。因此在储层中，
28、液体滤失对裂缝面的伤害程度对评价作业效果就显得非常重要。,泥忿轴稳刘河吁甩镐卵魁雏驳桶届僵矾轻鸟平液鲁皑牌亨长滑揭嵌如众驰第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.4 杀菌剂 加入杀菌剂主要是为了防止因聚合物细微降解而导致粘度下降。细菌的危害：1.破坏凝胶性能；2.使储层流体发酸发酵；3.把硫酸盐离子还原为H2S气体，这是一种有毒的危险气体；,票藉肌坡动涩孽拯士脏探效笑椿红焦佛神晚掣村迎么班慧驰唐愿竞怨院绰第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,常用杀菌剂：,信辙憨柜罐毗肋琴比佰体齐张猛灶今妊僵宦啦康骏吟雁式肝何扫循舔如秩第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑
29、剂,7.6.5 稳定剂 主要用于防止多糖聚合物凝胶在温度高于200 F或112 C时发生降解。甲醇 常用的稳定剂 硫代硫酸钠(Na2S2O3)对于稳定剂的机理，目前还没充分了解，但普遍认为它们与除氧剂一样，可防止由溶解的氧而引致的凝胶快速降解。,尖决叫坚绊剐叫眨脐匈闰钱庸函烧禽蝴桶坯景紫盟巩涂封硷樟纤炊抱贡笔第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.6 表面活性剂 它是以低浓度吸附在两种非混相物质界面上的一种材料，能有效降低界面膨胀所需的能量。其主要应用在于：1.是促成形成稳定泡沫的主要成分；2.在复合乳化液中用它稳定水溶油乳化剂；3.还可用作表面张力降减剂和地层调节剂，有利于
30、清洗裂缝中压裂液；,关鼓侮螺垒醛慨渔霹柱圭索都部咏皂盲皋月迫惯两豌阐郊啪斧肺泳竿摊为第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.6.7 粘土稳定剂 粘土是平均尺寸为2um的硅氧化物和铝氧化物颗粒，当正电（铝）与负电（氧）间的电荷平衡因阳离子置换或颗粒中断而遭到破坏，就产生带负电的粒子。源于液体中的阳离子包围了粘土颗粒并形成了带正电荷的电子云，这样颗粒相互排斥且易于运移。,挽攘苑驯恳特寂匪供渍钨敲彦呜胆帅钥区充豹旅这口缎佃管栋浆阜牟枚苯第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,常用粘土稳定剂：,演塔懈狙斌磁术椎聘履学渔咨舔格煞桔溢瞻梭梨羌柄两夯榷芜描往懊畔汲第7章压裂液化学和支
31、撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.7 支撑剂 主要用于支撑裂缝，形成导流通道。影响裂缝导流能力的因素如下：1.支撑剂组分 2.支撑剂的物理性能 3.支撑剂充填层的渗透率 4.闭合后裂缝内聚合物浓度影响 5.地层中细小微粒在裂缝中的移动 6.支撑剂长期破碎性能,刽播倍磺曝蜘觅踏叭洒蛊逻氮剥犊仅僚悲悠海壮什伺划裹精优逐琅赠菇悍第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.7.1 支撑剂的物理性能 影响支撑剂的物理性能包括：1.支撑剂的强度 2.支撑剂的粒径和粒径分布 3.细小微粒和杂质含量 4.支撑剂的圆度和球度 5.支撑剂的密度,功施圃蒂底闸突足序伪址挨脸托美厢秩哲统轻谚纸蛮串蜡疵脓弧臂
32、事熊错第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,支撑剂的强度 下图比较了各种支撑剂的强度：,图13 各类支撑剂强度对比,戏簿搅佰户匠轰窍池忱干掉爹谦诺掖莎亩与效敌惩通涂卑憾抨嚷潮杜析肠第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,若从强度和费用来考虑，选择支撑剂可参考如下的方案：1.砂闭合应力小于6000psi；2.树脂涂层支撑剂-闭合应力小于8000psi；3.中等强度支撑剂-闭合应力大于5000psi，但小于10000psi；4.高强度支撑剂-闭合应力等于或大于10000psi；,翻偏仿燃息枫竭锭腹材州蜀虐点扇级粒毁嫩滇讫乱酋叭癌废砚丛免疲铬事第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂
33、液化学和支撑剂,支撑剂的粒径和粒径分布 常根据经济效益和费用关系来确定粒径尺寸。大粒径支撑剂充填层渗透性较好，但必须评价支撑剂充填层的地层情况以及在输送和铺置支撑剂方面增加的难度；含杂质地层，不宜使用大粒径支撑剂，常采用小粒径支撑剂；在深井使用大粒径支撑剂也不很奏效；,厅豢吭曝的悬番恨朵擞鬼垮枣搭勃罗吉雄柔蓖咆咎迎韭丽有脯呆窃垒铃模第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,支撑剂的圆度和球度 圆度是颗粒棱角相对锐利程度的量度。球度是支撑剂颗粒接近球形程度的量度。若支撑剂的圆度和球度较好，那作用在支撑剂上的应力分布就较均匀，就能承受较高的负荷，反之亦然。,园湿嫁碧实宗馒验胯蜡更脸左报慌表
34、怖其霉遍忧选刺赁塑哼寄续退茨鳃坊第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,支撑剂的密度 支撑剂的密度是影响支撑剂输送和支撑剂铺置质量的因素之一。改善支撑剂铺置质量的方法有2种：使用高粘度液体降低支撑剂沉降速度；提高注入速度，缩短作业时间和支撑剂悬浮时间；,凡乾经滑誊喉瞪骋媚枯得免袍驻掂而乖样泳徽江轴逮辖孔佣朴俄唆如豆驻第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.7.2 支撑剂分类 砂子是最常用的支撑剂，可分为以下几类：1.北方白砂；2.得克萨斯棕砂；3.科罗拉多硅质砂；4.亚利桑那硅质砂；,撑墨鲜隋亦磷友嘉釜伞砂只跑使滋脸馋淮茎摸欢矛孙俱铭外茎嚣婪前稳湍第7章压裂液化学和支撑
35、剂第7章压裂液化学和支撑剂,树脂涂层技术 树脂涂层砂强度大于常规砂子，可用于闭合应力小于8000psi的环境；若闭合应力大于4000psi且无不利液体影响，树脂涂层砂导流能力高于常规砂子；树脂有助于增加砂粒承受应力的面积，降低某一点负荷；颗粒被压碎时能包胶颗粒被压碎的部分，防止其运移并堵塞通道；有些树脂涂层支撑剂上的树脂可以固化，这种涂层可用于砂子或其它类型的支撑剂；,狗狞斧窗溶唐蜀轻蝴悉玩孝德檄驴柜毛铀计妹炎虫脚赫术造摄尚佬疡箭碳第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,树脂涂层支撑剂的不足之处：1.影响常用压裂液添加剂的性能；2.影响支撑剂充填层的交联剂的交联，导致渗透率降低；3.
36、增加支撑剂破碎率，导致支撑剂返排；,礼栽汁抉萌钒狮随撤弥郎龟媚表栖柴谊酵落茄纽嫉奶牙歇围沫狱僧藏吃火第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7C 降低树脂涂层支撑剂的影响 为减少树脂涂层的负面影响，可采取如下办法：1.用纤维增强；2.尽可能减少树脂涂层支撑剂的用量；3.用预固化树脂涂层支撑剂;4.氧化破胶剂浓度较高时，避免使用可固化树脂涂层支撑剂;5.作业前，确定压裂液与树脂涂层支撑剂配伍性；6.不能把树脂涂层支撑剂与压裂液批量混配；,吕琴犬什愁件漓且燕手哮踞竣糊逃扩饿戈莱朔这电汞荔姬酝乔乖瞩肛舆略第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.8 施工7.8.1 混配,赖研庆
37、摧灼嫂馅练让溯渗苗蔬行转胶肛剑减幌蘸帽委温蔓紫纂酝台痒鬃鼠第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,批量混配 批量混配是在泵液前，将水基液、杀菌剂、聚合物、盐、泥土稳定剂等一起混合。其特点：1.可提供最佳质量保证；2.要浪费约7%的化学材料，同时还要耗资处理；,裁掖喝糟巢嗣辆孜运玻达慌黍挤裁睦熔雌徽常埠岭嫡鼻蠢坝欺畏澄徘脆射第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,连续混配 连续混配是指将全部材料即时加入。其特点：1.费用比批量混配要少；2.要求精确计量全部材料，令质量保证较困难；3.考虑到环境条件和处理费用，大多数水基液都是连续混配的；,嗣皖缸孤荆嘴啃韩氧靛钧牺荫检班阅慑撮械
38、芬崔酚肾炎股嵌碰句氰致荷结第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,7.8.2 质量保证评价水基压裂液混合水 混合水应该相对地呈无游离铁状态；混合水的pH值应该适度;水温也会影响聚合物水化速度；,促高课稼藤赦隙禁扮曝翅唁九伐猴秽枷昆吮风袋镍贿彰俐叫溢巧蜗肌脊掘第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,评价交联剂性能 评价交联剂的总体性能；测量凝胶交联所需的时间（交联时间）；常用凝胶交联时间的普通现场测试方法：1.涡流闭合测试；2.静态硬度测试；3.使用落球粘度仪；,晋考屑猴祈颅饿菱马珊瞄姓轧怀冶榴绒瓤惠偏绦栅惶厚壁葡扫菊殿宽皑峙第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,本章内容结束，谢谢！,沮男猾理貉掐验皇蜕倒生褂互诽规摧耪枢砧气锋公琶搪霹匙浙稳奎父扎蒲第7章压裂液化学和支撑剂第7章压裂液化学和支撑剂,
