压裂液材料技术现状及进展
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望随着页岩气的广泛开采和开发，水平井压裂技术作为其中非常重要的一环，也得到了广泛的应用。
水平井压裂工艺技术是指在水平井中采用射孔和流体压裂技术，将固体颗粒、流体或者气体等媒介推动到井壁中断层裂缝中，从而形成足够宽阔的裂缝，进而实现岩石破裂和油气的产生与流动。
本文将对水平井压裂工艺技术现状及展望进行探讨。
一、现状分析当前，水平井压裂技术在页岩气开采中发挥了非常重要的作用。
该技术成功应用于美国、加拿大、阿根廷、中国等多个国家，对于页岩气这一大众能源的储备和利用发挥了积极的促进作用。
同时，在页岩气储层中，水平井压裂技术可实现留存厚度及生产能力的最大化，增加有效井段长度，提高井产量和储量。
目前，水平井压裂技术已经经过长期的研究和发展，其技术不断成熟。
随着水平井和压裂技术的不断发展，水平井产量逐年提升，压裂效率也在不断提高。
在压裂流体方面，传统液体压裂主要采用水作为压裂流体，而现在则在传统基础上，加入了一些化学材料，如界面活性剂、纳米粒子和纤维素醚等，可增加压裂液黏度、强度和粘度，提升压裂效果。
同时，由于水平井的特殊性，对于井间距、压裂剂质量、井间压力和应力等参数的控制非常重要，可以通过数值模拟和数据采集等方式来实现。
此外，在压裂设备方面，目前主要采用液压式压裂设备和电动式压裂设备。
其中，电动式压裂设备可以实现更高的精准度和更好的自动化控制，被广泛应用在沙漠、高海拔、深海和环保等特殊领域。
二、展望随着页岩气开采的日益繁荣，水平井压裂技术的发展也面临着新的挑战与机遇。
未来，水平井压裂技术将继续发展和创新，主要表现在以下几个方面：1.新材料的研发与应用随着液体压裂越来越广泛应用，其固液混合物的粘弹性、破裂力和破坏能力将成为技术发展中的瓶颈。
为此，需要研发出高效可靠的增压剂、润滑剂和减阻剂。
此外，还需要探索利用纳米材料、超级材料等新型材料，改善压裂流体的防止泄漏、减少对环境的负面影响的特性。
最新压裂技术现状及发展趋势资料
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。
国内外水力压裂技术现状及发展趋势
国内外水力压裂技术现状及发展趋势国内外水力压裂技术现状及发展趋势1. 水力压裂技术的概述水力压裂技术是一种用于释放和采集地下岩石中储存的天然气或石油的方法。
该技术通过高压水将岩石破碎，使储层中的油气能够流动到井口并采集出来。
水力压裂技术的应用范围广泛，已经成为当今油气勘探和生产领域不可或缺的重要工艺。
2. 国内水力压裂技术的发展2.1 技术进展近年来，中国在水力压裂技术领域取得了长足的进展。
国内开展了一系列水力压裂试验和生产实践，并不断优化了水力压裂液的配方和压裂参数，提高了技术效果。
目前，国内已经具备了一定的水力压裂能力，大规模商业化的水力压裂项目也在逐渐增加。
2.2 技术挑战然而，国内水力压裂技术仍面临一些挑战。
由于我国地质条件复杂多样，水力压裂参数的优化和设计仍需进一步完善。
水力压裂过程中对水和化学药剂的需求量较大，对水资源的消耗和环境影响也需要引起重视。
国内水力压裂技术在环保、安全等方面的标准和规范也亟待完善。
3. 国外水力压裂技术的现状3.1 技术领先相比之下，国外水力压裂技术相对更为成熟和领先。
美国作为全球水力压裂技术的发源地和领导者，已经积累了丰富的经验和技术。
加拿大、澳大利亚、阿根廷等国家也在水力压裂技术领域取得了显著进展。
3.2 发展趋势在国外，水力压裂技术正朝着更高效、可持续的方向发展。
技术创新持续推动着水力压裂技术的进步，如改良水力压裂液配方、增加试验参数、提高水力压裂设备效率等。
另注重环境保护和社会责任意识也推动了水力压裂的可持续发展，包括减少用水量、降低化学品使用、加强废水处理等。
4. 对水力压裂技术的观点和理解4.1 技术应用前景广阔水力压裂技术作为一种有效的油气勘探和生产工艺，具备广阔的应用前景。
随着全球能源需求的增长和传统资源的逐渐减少，水力压裂技术有望成为我国能源领域的重要支撑。
4.2 重视技术创新和可持续发展为了更好地推动水力压裂技术在国内的应用，我们应加大技术创新力度，不断优化水力压裂方案，提高资源利用效率，并探索更环保、可持续的水力压裂技术路径。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂技术是一种用于增加地下油气储层产能的有效工艺，已经被广泛应用于油气勘探与开采领域。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状进行综述，并展望其未来发展趋势。
1. 技术原理：水平井压裂技术是通过在油气储层中钻探一根水平井管，然后通过高压液体将压裂剂注入井孔中，从而形成裂缝网络，增加储层的渗透率，促进油气的流动。
2. 应用领域：水平井压裂技术主要应用于非常规油气储层的开发，如页岩气、页岩油和煤层气等。
水平井压裂技术也被应用于传统油气田的增产。
3. 技术难点：水平井压裂技术面临的主要难题包括压裂剂的选择、裂缝网络的设计和优化、裂缝扩展和稳定性等。
目前，针对这些问题已经有了一些解决方案，但仍需进一步研究改进。
4. 技术发展：水平井压裂技术自20世纪80年代开始应用于油气勘探与开采，经过几十年的发展，已经取得了显著的成果。
特别是在美国，在页岩气开发中取得了巨大的成功，成为美国能源革命的关键技术之一。
1. 提高效率：目前，水平井压裂技术在工艺效率上仍有提升空间。
未来，可以通过改进压裂剂的性能，优化裂缝网络设计和优化压裂参数等措施，提高压裂效果，提高产能和采收率。
2. 精细化设计：由于地下油气储层的复杂性，水平井压裂技术还面临着很多挑战。
未来，可以通过引入计算模拟、导向钻井等先进技术，精细化设计水平井和压裂工艺，提高压裂效果和经济效益。
3. 环境友好化：在水平井压裂过程中，压裂液中的化学物质可能对地下环境造成一定的影响。
未来，可以通过研究和应用环境友好的压裂剂，减少对环境的影响，并开展相关环境保护技术的研究。
4. 多学科融合：水平井压裂技术是一个涉及地质学、工程学、化学等多学科的综合技术。
未来，需要进一步加强不同学科之间的交流与合作，共同推动水平井压裂技术的发展。
水平井压裂技术是一项广泛应用于油气勘探与开采领域的有效工艺。
虽然在技术原理和应用领域上已经有了明确的进展，但仍面临一些技术难点。
石油压裂行业现状分析报告
石油压裂行业现状分析报告# 石油压裂行业现状分析报告## 引言石油压裂是一种提高油井产能和提取石油资源的重要技术手段。
随着能源需求的不断增长，石油压裂行业也逐渐兴起，并取得了显著的发展。
本报告将对石油压裂行业的现状进行分析，并展望其未来发展趋势。
## 1. 石油压裂技术的发展与应用石油压裂技术最早是在20世纪40年代开发出来的，当时主要用于增加油井产量。
随着技术的不断发展和完善，石油压裂技术在短时间内能够释放大量的石油和天然气资源，因此成为了石油产业的重要工具。
石油压裂技术在陆上和海上油气田开采中都有广泛的应用。
在陆上油气田中，通过注入高压液体和人造颗粒物，将岩石层中的裂缝扩大，从而增加油气的产出。
在海上油气田中，石油压裂技术可以帮助开发者更有效地提取海底储藏的油气资源。
## 2. 石油压裂行业的发展现状（1）市场规模持续扩大随着对能源的需求不断增长，全球石油压裂市场规模也在不断扩大。
根据市场调研数据显示，石油压裂市场在近几年内年均增长率超过10%。
此外，亚洲地区对石油压裂技术的需求也在迅速增长，成为全球石油压裂市场的主要增长动力。
（2）技术创新与进步石油压裂技术在过去几十年间不断创新与进步。
新型压裂液和颗粒物的引入，使得压裂效果大幅提高。
此外，3D地震勘探技术以及数据分析技术的突破，为石油压裂行业带来了更多的机遇和挑战。
（3）环保压力与可持续发展石油压裂行业在发展的同时也面临着环保压力。
压裂过程中使用的化学品和大量水资源的消耗，给环境带来了不可忽视的影响。
因此，如何在保证发展的同时注重环境保护，成为石油压裂行业亟需解决的问题。
## 3. 石油压裂行业的未来发展趋势（1）技术升级与集约化石油压裂技术将继续推动技术升级和集约化发展。
新一代压裂液的研发和应用将进一步提高石油开采效率。
同时，对压裂操作的优化和智能化监控将成为发展的重要方向。
（2）环保与可持续发展的关注随着环保意识的不断提高，石油压裂行业将加大环境保护和可持续发展的力度。
压裂液技术现状与发展趋势
液粘度大幅度增加并具有了一定的弹性，粘弹性表面活性剂压裂液由
此得名。国外的商品名是 ClearFRAC(Schlumberger ) ，国内将其译 为清洁压裂液。
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
（5）清洁压裂液-粘弹性表面活性剂
▲加入表面活性剂，在水中形成棒状胶束结构
McBain小胶团（C≺CMC）
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
压裂液按化学性状分类
-水基--交联冻胶、线性胶 -油基--稠化柴油（原油）、油冻胶
-乳化--水包油、油包水（水基-线性、交联）
-泡沫--氮气、二氧化碳、双元2008-5-27 -醇基--甲醇
-表活剂—清洁压裂液
其它：气体、酸性、低分子、自生热压裂液等
May 23, 2013
一、压裂液综述
不同压裂液对支撑裂缝导流能力保持率对比
压裂液类型
生物聚合物 清洁压裂液 泡沫压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶
导流能力保持率（%）
95
2008-5-27
92～94 80～90 65～85 45～70 45～55 10～50
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
发展方向：低残渣、低伤害、低成本、配置简单、可操作性强
美国不同压裂液类型发展趋势对比
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 60 70 年代 80 90 100
2008-5-27 油基压裂液 水基压裂液 泡沫压裂液 清洁压裂液
压裂液的基本功能之一是将支撑剂由井筒经孔眼携带到裂缝前沿 指定位置，因此压裂液的悬浮和携带(压裂砂的)能力是其基本要 求，这就要求它必须具有必要的”有效粘度”。
压裂液技术现状与发展趋势
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。
清洁压裂液的研究现状及发展趋势
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｃｌ ｅ ａ ｎ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｒｉ ｕ ｎ ｇ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ； Ｓ ｒｆ ｕ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ｔ ； Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ； Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ
水力压裂技术作 为提高油气层产率 的有效 办 法 ，在油 气井 增产 、水 井 增 注 、提高低 渗 透率 方面 发挥 了巨大的作用 ， 并且得到了快速的发展和非常 广泛 的应 用 。
液大 部分 是 以原 油 （ 柴 油 ）为基 液 或分散 介质 与添 加剂 相互 混合 而得 ，因此 它与油 气藏 地层 具有 极佳
的配伍性 ， 特别适合用于压力低 、 渗透率低的储层。 由于是 以油品为基液 ，该体系不包含有任何水相 ，
可 以解 决在压 裂 作业 过程 中出现 的粘土 的膨胀 的问 题 ，又能容 易返 排 ，尽 可能 的降低 了对 油气 藏地层 的伤害 。由于油 基压 裂体 系 的独特 的性 能 ，使其在 那 些不 适合 水基 及其 它 压裂体 系 的低压 、 低 渗透率 、
关 键 词 ：清 洁压 裂液 ；表面活性剂 ；性能 ；发展趋势
中图分类号 ：Ｔ Ｅ ３ ５ ７
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ６ ０（ ２ ０ １ ４）０ ８ — １ ５ ０ ７ — ０ ４
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1.4 压裂液添加剂
降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 ｐＨ值调节剂 稳定剂
1.5 压裂液的流变性
各类压裂液的流变曲线 幂律液的视粘度 摩阻计算
1 压裂液的流变曲线
牛顿型液体 非牛顿型液体
宾汉型液体 屈服－假塑性液体
触变性液体 流凝性液体 粘弹性液体
油基压裂液特点：
（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）油的滤失量大。
（6）油的粘度高于水，摩阻比水大。
（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。
1.1 压裂液的组成
•前置液 •携砂液 •顶替液 （完整的压裂泵注程序中还可以有清孔液、前垫液、预前 置液）
1.2 对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少； (4) 低摩阻； (5) 低残渣、易返排； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
–氮气、二氧化碳、空气、天然气等
泡沫质量 泡沫质量＝泡沫中气体体积/
特点 –在压裂时的井底压力和温度下，泡沫质量 一般为６ ０％～８５％ –随着泡沫质量的增加，泡沫压裂液的粘度增加、摩阻
–滤失少（气体本身就是降滤剂） –排液较彻底，对地层伤害小 –悬砂能力强，砂比可高达７０％
5 酸基压裂液
适用范围 碳酸盐储层
4 摩阻计算
圆管中压降-------摩阻 裂缝中压降-------摩阻 孔眼中压降-------摩阻
1.6 压裂液滤失的三个过程
滤饼区的流动 滤饼控制过程
侵入区的流动 压裂液粘度控制过程
地层流体的压缩 地层流体粘度及压缩控制过程
压裂液滤失系数
压裂液粘度影响的滤失系数 地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数
(G HPG CMHPG)
—田菁 Sesbania (T HPT HPCMT)
纤维素衍生物
— 羧甲基纤维素钠盐（CMC）
— 羟乙基纤维素（HEC）
— 羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）
工业合成聚合物 聚丙烯酰胺(PAM)：有胶体、乳液、粉剂三种 部分水解聚丙酰胺（PHPAM） 甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）
本构方程
KD n
宾汉型液体
在一定的剪切应力作用下才能流动，并且流动以后， 随着剪切速率的增大，剪切应力增加的程度逐渐降低，最 后接近牛顿液体，剪切应力与剪切速率成线性关系。
• 本构方程
Y PD
• 典型压裂液: 泡沫压裂液
粘弹性液体
流体特征： 当除掉剪切力时，这种流体会恢复或部分恢复原来
生物聚多糖(黄原胶)
(2) 交联剂
两性金属（非金属）含氧酸盐
硼酸盐、铝酸盐、锑酸盐和钛酸盐等弱酸强碱盐 无机盐类两性金属盐
如硫酸铝、氯化铬、硫酸铜、氯化锆等强酸弱碱盐 无机酸脂
如钛酸脂、锆酸脂 醛类
甲醛、乙醛、乙二醛等
(3) 破胶剂
生物酶体系 适用温度21~54℃，pH值范围pH=3~8，最佳pH=5。
氧化破胶剂 适用于pH=3~14。普通氧化破胶剂适用温度54~93℃， 延迟活化氧化破胶剂适用温度83~116℃。常用氧化破 胶剂是过硫酸盐
有机弱酸 很少用作水基压裂液的破胶剂 适用温度大于93。
油基压裂液中典型的破胶剂是醋酸盐、氧化钙和/或氨 水溶液。
2 油基压裂液
适应性: 水敏性地层、有些气层 发展: 矿场原油 稠化油 冻胶油 基液: 原油、汽油、柴油、煤油、凝析油 稠化剂: 脂肪酸皂(脂肪酸铝皂、磷酸脂铝盐等)
压裂液材料技术现状及进展
压裂液材料技术现状及进展
压裂液基础知识 压裂液的伤害机理 压裂液的优化设计 压裂液现场质量控制与评估 国外压裂液新型材料研究进展 采油院已有压裂液体系 应用实例
1 压裂液基础知识
✓ 压裂液的组成 ✓ 压裂液及其性能要求 ✓ 压裂液类型 ✓ 压裂液添加剂 ✓ 压裂液的流变性 ✓ 压裂液滤失的三个过程
受到剪切作用期间所具有的形变。这种具有部分弹性恢 复效应，也具有非牛顿性和与时间有关的全部粘性性质
目前使用的水基冻胶压裂液大部分都表现出具有部
分或全部粘弹特征
2 幂律液的视粘度
管流 地面管线 井筒
缝流 裂缝中流动 孔眼
3 流变性测定
旋转粘度计、小直径管道、盘管式粘度计、摆 动式流变仪。
RV系列或FANN系列旋转粘度计应用最广泛
（2）滤失量低，液体效率高，对地层渗透率伤害小。
（3）乳状液摩阻一般高于水和油。
（4）乳状液用油两低于油基液，因而成本较油基液低。
4 泡沫压裂液
适用范围
K<1mD， 粘土含量高的砂岩气藏
低压、低渗浅油气层压裂
组成 液相:
液相 + 气相 + 添加剂泡沫液
–清水、盐水、冻胶水、原油或成品油、酸液 气相
1 压裂液粘度影响的滤失系数Cv
（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。
3 乳化压裂液
类型：水外相型 油外相型
常用： 两份油 + 一份稠化水度太低 >80%， 不稳定或粘度太高
适用范围： 水敏，低压地层
乳化压裂液特点：
（1）乳化作用使体系具有一定的粘度，粘度大小因乳 化材料和所加入的比例而差异较大。施工中，油水比 波动影响砂比的稳定。
(1) 牛顿型液体
流变模型或称本构方程
D
(2) 非牛顿型液体
定义 凡是流动时剪切应力与剪切速率之间的关系不是线 性关系的液体，统称为非牛顿型液体。
主要特征 粘度随剪切速率的变化而改变，剪切应力与剪切速 率之间有多个参数。
假塑性（幂律）液体
假塑性液体的特征： 在很小的剪切应力作用下就能流动，并且随着剪 切速率的增加，剪切应力的增大速度有所降低。
1.3 压裂液类型
水基压裂液 油基压裂液
泡沫压裂液 液化汽压裂液 酸基压裂液
1 水基压裂液
✓ 发展 活性水压裂液稠化水压裂液水基冻胶压裂液 ✓ 水基冻胶压裂液组成
水＋稠化剂（成胶剂） 成胶液（基液） 水＋交联剂 ＋添加剂 交联液 (冻胶)
(1) 稠化剂
植物胶及衍生物
— 胍胶 Guar