压裂液
压裂液通用技术条件
压裂液通用技术条件
一、压裂液概述
压裂液是在井中注入的一种特殊液体，用于增加裂缝渗透性以增加油气井产量。
压裂液主要由基础液体、添加剂和颗粒物组成。
二、压裂液技术要求
1. 基础液体要求
(1) 基础液体应具备良好的可控性和溶解性，以便满足不同地质条件下的需要。
(2) 基础液体应具备一定的低温稳定性和高温稳定性，在井口温度变化较大的情况下保持稳定。
(3) 基础液体应具备较低的粘度，以便能够快速在裂缝中传递压力和形成压裂裂缝。
2. 添加剂要求
(1) 添加剂应具备较好的生物降解性，以减少对环境的影响。
(2) 添加剂应具备良好的稳定性，能够在高温高压条件下保持活性。
(4) 添加剂应具备较高的溶解度，以便与基础液体充分混合。
3. 颗粒物要求
(1) 颗粒物应具备较好的流动性，能够在压裂液中均匀悬浮。
(2) 颗粒物应具备较高的破裂压力，以便在注入过程中能够产生足够的裂缝压力。
(1) 密度范围：0.8-2.5 g/cm³
(3) pH范围：5-10
(4) 低温稳定性：-20℃至井口温度
(1) 生物降解性：符合地方环保标准
(3) 黏滞度增强剂用量：0.1-1.0%
(2) 流动性：流动性良好
(3) 破裂压力：>5000 psi
以上为压裂液通用技术条件，具体参数可根据不同油气井地质条件和工艺需求进行调整。
压裂液的主要成分
压裂液的主要成分
压裂液的主要成分包括以下几种：
1. 水：压裂液中的主要成分是水，占据了整个液体的大部分。
2. 砂：砂是压裂作业中添加的固体颗粒物，通常称为“支撑剂”。
砂的作用是在压裂过程中填充裂缝，防止它们重新关闭。
3. 添加剂：压裂液中添加剂的种类很多，具体根据特定的作业需求而定。
添加剂可以包括分散剂、乳化剂、防腐剂、pH调节剂等，旨在改善压裂液的性能和效果。
4. 表面活性剂：压裂液中的表面活性剂具有较强的降低液体表面张力的作用，可以帮助液体更好地渗透到裂缝内部。
5. 酸化剂：酸化剂用于腐蚀岩石和矿物质，以增加液体进入裂缝中的能力。
需要注意的是，不同的压裂液配方可能会有所不同，具体的成分可能会因作业需求、地质条件等因素而异。
压裂液
压裂液大体作用:1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。
压裂液分类及作用压裂液可分为：A 水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）；B 油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。
C乳化压裂液；D纯气体压裂液1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。
在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。
有造缝及冷却地层的作用。
3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。
中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用。
压裂液的性质压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。
①滤失小。
这是造长缝、宽缝的重要性能。
压裂液的滤失性，主要取决于它的粘度，地层流体性质与压裂液的造壁性，粘度高则滤失小。
在压裂液中添加降滤失剂能改善造壁性大大，减少滤失量。
在压裂施工时，要求前置液、携砂液的综合滤失系数≤ 1 × 10 -3 m/min 1/2 。
②悬砂能力强。
压裂液的悬砂能力主要取决于其粘度。
压裂液只要有较高的粘度，砂子即可悬浮于其中，这对砂子在缝中的分布是非常有利的。
但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。
一般认为压裂液的粘度为50~150mPa·s 较合适。
由表3-1 可见液体粘度大小直接影响砂子的沉降速度。
表3-1 粘度对悬砂的影响粘度，mPa·s 1.0 16.5 54.0 87.0 150砂沉降速度,m/min 4.00 0.56 0.27 0.08 0.04③摩阻低。
煤层气行业压裂液-相当经典
02
煤层气行业压裂液的应 用
煤层气开采中的压裂液应用
压裂液在煤层气开采中起到关键作用 ，通过向煤层中注入压裂液，能够使 煤层产生裂缝，增加煤层气的渗透性 ，从而提高煤层气的产量。
压裂液的选择需要根据煤层的特点和 开采条件进行优化，以确保压裂效果 和煤层气的开采效率。
煤层气增产中的压裂液应用
高效化
随着煤层气开采技术的发展，对压裂液的效率要求越来越 高。未来压裂液的发展将更加注重高效化，以提高煤层气 开采效率。
环保化
环保要求日益严格，未来压裂液的发展将更加注重环保性 能，开发低毒、低污染、易降解的压裂液体系，以及压裂 液的循环利用技术。
个性化
不同煤层地质条件对压裂液的要求不同，未来压裂液的发 展将更加注重个性化，根据不同煤层地质条件定制适合的 压裂液体系。
和维护较为复杂。
压裂液的作用
造缝作用
压裂液在高压下将煤层 压开并形成裂缝，增加 煤层气渗透面积，提高
开采效率。
支撑作用
压裂液在裂缝中起到支 撑作用，防止裂缝闭合， 保持煤层气渗透通道的
通畅。
携砂作用
压裂液将破碎的岩石颗 粒携带至地面，保持井 筒通畅，便于后续排采
作业。
降低摩擦作用
压裂液在泵送过程中可 降低管路和泵的摩擦阻
在煤层气增产过程中，压裂液的注入能够扩大煤层裂缝，提高煤层气的渗透性， 从而增加煤层气的产量。
针对不同的增产需求，需要选择不同类型的压裂液，如低粘度、高粘度、泡沫压 裂液等，以达到最佳的增产效果。
煤层气排采中的压裂液应用
在煤层气排采过程中，压裂液的注入能够提高煤层气的解吸 速度和采收率。
压裂液在排采过程中起到调节地层压力的作用，有助于控制 煤层气的生产速度和采收率。同时，合理的排采制度也是提 高煤层气采收率的关键因素之一。
第四章 压裂液.
（一）水基压裂液 水基压裂液是以水作为分散体系，添加水 溶性聚合物和其它添加剂形成具有压裂工艺所 需的较强综合性能的工作液， 一般有两种形式：①水溶性聚合物加入活 性添加剂的水溶液被称为线性胶或稠化水压裂 液；②线性胶稠化水加入交联剂后形成的具有 一定粘弹性的交联冻胶则称为交联压裂液。 特点：水基压裂液具有安全、清洁、价廉 且性质易于控制等特点二得到广泛应用。除了 对少数水敏地层易造成伤害外，适用于大部分 油气层的压裂改造，是压裂液技术发展最快也 最全面的体系。
延迟交联压裂液 b.无机硼延迟交联压裂液 无机硼延迟交联压裂液包括包裹无机硼延迟 压裂液和过交联延迟释放高温压裂液。 包裹无机硼延迟压裂液：指对无机硼采用包裹技 术，达 到延迟交联的目的，改善了无机硼压裂液的耐高温性 能。 过交联延迟释放高温压裂液：所使用的交联剂是 以硼酸盐植物胶过交联，经脱水、烘干、粉碎制得的 固体缓溶延迟硼交联剂，这种固体颗粒交联剂在施工 时可直接加入，与植物胶及其改性产品均可形成粘度 稳定，耐高温，交联速度可控的延迟交联压裂液，其 耐温性能达到165℃以上。
（二）油基压裂液
油基压裂液是以油为溶剂或分散介质，加入各种各添 加剂形成的压裂液。 1.稠化油压裂液：将稠化剂溶于油中配置而成。 目前较通用的是铝磷酸酯与碱的反应物，这类稠化剂在 油中形成“缔和”，将油稠化。
2.油基冻胶压裂液 将有机脂肪酸醇与无机非金属氧化物五氧化二磷生成的 膦酸酯均匀混入基油中，用铝酸钠进行交联，可形成膦酸 酯铝盐的网状结构，使油成为油冻胶。 膦酸酯铝盐油基冻胶压裂液是目前性能最佳的油基压裂 液。其粘度较高，粘温性好，具有低滤失性和低摩阻。适 用于水敏、低压和油润湿地层的压裂，砂比可达30%。
油田化学——压裂液及压裂用添加剂
前言
3、本节内容
压裂液选择 压 裂 技 压裂添加剂 术
酸化工艺
特点：
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
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
能用在比较高的温度（ 160℃ ）下；
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）
一、水基压裂液
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
联剂和破胶剂配成。
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。
聚丙烯酰胺的醛冻胶 （甲醛）
部分水解聚丙烯酰胺的锆冻胶 （锆的多核羟桥络离子）
pH4~6
部分水解聚丙烯酰胺的铬冻胶
pH4~6
硼酸对GM的交联反应
3.粘弹性表面活性剂压裂液
竞争络合的机理
三、减阻剂 （1）定义：
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。
机理 通过储藏紊流能量，减少压裂液的流
动阻力。
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
过氧化物 酶
常用的破坏剂：
潜在酸 潜在螯合剂
压裂液
压裂液编辑词条流体矿(气、汽、油、淡水、盐水、热水等)在开采过程中，为了获得高产而借用液体传导力(如水力等)压裂流体层时所用的液体。
目录∙1基本内容∙2分类∙3使用条件∙4添加剂∙5未来发展方向1基本内容英文名称： fracturing fluid封隔液分为两种类型：第一种是以水作分散介质的水基压裂液如稠化水、水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等。
第二种是以矿物油作分散介质的油基压裂液如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。
压裂液[1]的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染。
压裂就是利用压力将地层压开，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。
其中的支撑剂又称为压裂液。
压裂液是[2]一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为：（1）前置液：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。
为提高其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶（粒径 100～320 目，砂比 10% 左右）或 5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。
（2）携砂液：它起到将支撑剂（一般是陶粒或石英砂）带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。
携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。
（3）顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。
2分类压裂液 -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-醇基--甲醇-气体--纯二氧化碳3使用条件-与地层岩芯和流体配伍性良好；-能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝；-造缝并沿涨开的裂缝输送支撑剂；-耐温、耐剪切；-施工完成后能够破胶，迅速返排； -易于控制、安全；-经济可行4添加剂添加剂稠化剂杀菌剂破胶剂pH值调节剂表面活性剂粘土稳定剂发泡剂温度稳定剂转向剂降滤剂交联剂5未来发展方向目前国内外压裂液的研究趋势是开展具有低残渣或无残渣、易破胶、配伍性好、低成本、低伤害等特点压裂液配方体系的研究，减小压裂液对储层的伤害成为压裂液研究的热点。
压裂液
五、压裂液发展的趋势
目前应用最广泛的是水基压裂液约占总用量的 70%，但是天然植物胶压裂液、纤维素压裂液 和合成聚合物压裂液存在一个共同的缺点：压 裂液破胶不完全，而且破胶后残渣将残留在裂 缝内，残留在裂缝中的聚合物将严重的降低支 撑剂充填层的渗透率，从而伤害产层,导致压裂 效果变差。 清洁压裂液VES由于破胶彻底，破胶后分子量 小，无残渣，克服了这一缺点，但VES依然不 是最理想的压裂液。
泛，约占整个压裂 液用量的70%。
水基压裂液
水 基 压 裂 液
线型压裂液
活性水压裂液 稠化水压裂液
因为剪切敏感、温度稳定性差 只适用于低温、浅井、低砂量 和低砂比的小型解堵性压裂。
交联压裂液
水冻胶压裂液
解决了线型压裂液进行高温深
井压裂施工引起的剪切敏感、 温度稳定性差等许多问题。
水基压裂液
水冻胶压裂液组成：
泡沫压裂液始于80年代，主要用于衰竭地层提 高压裂的返排率和水敏地层的增产。 泡沫压裂液由气相、液相、表面活性剂和其他 化学添加剂组成。 泡沫压裂液是一个大量气体分散于少量液体中 的均匀分散体系。其组分主要有： - 气相，约70%，为内向 - 液相，约30%，为外向 - 表面活性剂（发泡剂） - 泡沫稳定剂
压裂液：压裂过程 中所用的液体。它 起着传递压力、形 成地层裂缝和沿着 张开的裂缝输送支 撑剂的作用。
二、压裂液发展史
1947年首次使用压裂液用于裂缝增产； 20世纪50年代以油基压裂液为主； 50年代末60年代初，胍尔胶稠化剂问世，水基 压裂液不断地发展，应用广泛，增产效果显著； 1969年首次使用交联胍胶压裂液； 80年代水基压裂液采用了延迟交联技术； 80年代研发出泡沫压裂液； 1997年Schlumberger公司开发出粘弹性表面活 性剂压裂液（VES）。
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邻位顺式羟基
钠羧基、酰胺基、邻位 反式羟基
邻位顺式羟基
邻位顺式羟基
酰胺基团
聚合物举例
耐温能力 交联特性
优点 缺点
植物胶及衍生物
羧甲基植物胶、羧甲基 纤维束
植物胶及衍生物
植物胶及衍生物
聚丙烯酰胺及其衍生 物
小于100℃ 快速交联 清洁无毒，成本低
耐温能力差
小于120℃ 锆酸盐（碱性）：
100～150℃
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2.1交联剂的主要作用 交联剂是决定压裂液粘度性质的主要因素之一。 交联剂与稠化剂发生交联反应，使体系进一步增稠 形成冻胶，成为典型的粘弹流体，粘弹性能的好坏 直接影响压裂液的造缝能力，与形成的裂缝长度密 切相关。
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2、2常用的交联剂类型
庆阳破胶后的残渣率影响比较大，当压裂完成
，压裂液破胶后，稠化剂中的不溶物质都将变为残渣，容 易在填砂裂缝中沉淀，造成二次伤害，使填砂裂缝的导流 能力降低。 • 因此，选取水化性能好，稠化能力强，水不溶物含量低 且易于与多种交联剂交联成冻胶的稠化剂是保证压裂液理 想性能和压裂效果的先决条件。
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2、交联剂
• 交联剂是通过交联离子（基团）将溶解于水中的聚合物 线性大分子链上的活性基团以化学键或配位键连接起来 形成三维网状结构的化学剂。
• 交联剂的选用由聚合物可交联的官能团和聚合物水溶液 的pH值决定，比较常用的且形成工业化的交联剂为硼砂 、有机硼、有机锆和有机钛等。
稠化剂的主要作用是增粘，次要作用是降低滤失和减少压 裂液摩阻等作用。
它的水溶液通过与交联剂的交联作用，形成高分子网架结 构的高粘弹冻胶，使其达到悬浮支撑剂和高裂缝粘度的要 求。
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评价指标
• 稠化剂的增稠能力及热稳定性和剪切稳定性是评价其质量 性能的主要指标，也是影响压裂液性能和压裂效果的最主 要因素之一。
碱性介质≤180℃； 酸性介质80～ 120℃
≤160℃
快速交联
可延迟交联
可延迟交联
易与生物聚合物等交联
苏里格水平井压裂液介绍
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司 2011年12月
内容 一、水力压裂 二、压裂液性能及分类 三、水平井压裂液体系 四、现场液体配制
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一、水力压裂
压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能 力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压，此压力超过井底 附近地层应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝，继续将 带有支撑剂的液体注入缝中，使缝向前延伸，并填以支撑剂，这 样在停泵后即可形成一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂 缝，从而改善油气层的导流能力。
• 热稳定性与剪切稳定性： • 两者是衡量稠化剂分子在井底温度和高速搅拌及泵送的机
械剪切作用下是否容易产生分子链断裂降解减粘的性质。 • 稠化剂的热稳定性与剪切稳定性真实的反映了压裂液体系
粘度的稳定性。 • 普通瓜胶压裂液可用于80℃以下的地层，而羟丙基瓜胶与
有机钛、锆、硼交联，因其独特的延缓交联作用，可减少 温度和剪切作用对压裂液粘度的影响。
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二、压裂液性能
1、压裂液的组成 （1）前置液：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。 （2）携砂液：它起到将支撑剂（一般是陶粒或石英砂）带 入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。携砂液和其它 压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。 （3）顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝 中。
• 此外，稠化剂的水溶性和不溶物含量也会影响压裂液的综 合性能。
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稠化能力： 稠化剂的稠化能力越强，达到同一粘度要求的
稠化剂用量就越小，破胶的负荷减小，也就最大限 度地较少了由稠化剂本身产生残渣对储层及填砂裂 缝渗透率的影响。
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尤其是气井等深井，储层温度高，高 剪切时间和施工时间长，压裂液要 有足够的粘度，以确保携砂和造缝。
交联剂类型
两性金属（或非金属） 含氧酸的盐
无机酸的两性金属盐
无机酸酯（有机 钛或锆）
有机硼
醛类
交联剂举例
硼砂、偏铝酸钠、焦 硫酸铝、氯酸铬、硫酸
锑酸钾
铜、氯化锆
有机锆、有机钛
有机硼
甲醛、乙醛、乙二醛
pH值范围
硼酸盐：8～12；锑 酸盐：3～6
4～7
7～13 锆酸盐：3～10
7～13
6～8
交联聚合物官 能团
采价值的探井和评价井进行压裂改造，扩大渗油面 积或对油气井作出实际评价。
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2、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。
（2）变径向流动为线性流动；
（3）解除污染
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内容 一、水力压裂 二、压裂液性能及分类 三、水平井压裂液体系 四、现场液体配制
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2、对压裂液的性能要求
①滤失小，前置液、携砂液的综合滤失系数≤1×103m/min1/2；
②悬砂能力强。一般认为压裂液的粘度为 50~150mPa·s较合适；
③摩阻低； ④稳定性好； ⑤与地层岩石及流体配伍性好； ⑥低残渣； ⑦易返排； ⑧货源广，便于配制，价格便宜。
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1、水力压裂的作用
• （1）压裂能改造低渗透储层的物理结构，变径向 流动为线性流动，降低流动阻力，增大渗滤面积， 达到油气井增产、水井增注的目的；
• （2）减缓层间矛盾，改善中低渗透层的开采状况 ；
• （3）解除近井地带的堵塞； • （4）对储层物性差，自然产能低，不具备工业开
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3.水基压裂液的主要添加剂
粘土 稳定剂
助排剂
杀菌剂
起泡剂
消泡剂
破乳剂
助剂
交联剂
稠化剂
主
破胶剂
剂
降滤失剂
pH 调节剂
温度 稳定剂
低温 破胶 激活剂
辅剂
因使用条件和性能要求的区别，添加剂的加入种类和浓度是可变化的。
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1、稠化剂
稠化剂（增稠剂）是水基压裂液的主剂，用以提高压裂液 的粘度，降低压裂液的滤失，悬浮和携带支撑剂，一般为 水溶性高分子聚合物。