油田化学 第8章 压裂液及压裂用添加剂
压裂液的特点与适用范围
压裂液的特点与适用范围一、水基压裂液水基压裂液是以水作为分散介质（溶剂），再添加多种添加剂配制而成的一种压裂液。
按稠化方式和稠化程度不同分为水基冻胶压裂液、线性胶压裂液和活性水压裂液。
1、水基压冻胶裂液主要由水、稠化剂、交联剂和破胶剂配制而成。
特点：粘度高，可调性好，易于控制，造缝性能好，携砂能力强；摩阻低，滤失量小，耐温、耐剪切能力好，能在指定的时间内破胶排液，配制材料货源广。
适用范围：除少数低压、油润湿，强水敏地层外，适用于大多数油气层和不同规模的压裂改造，可以完成高温、高压、深井、超深井、高砂比、大砂量等高难度压裂作业。
2、线性胶压裂液（稠化水压裂液）以稠化剂和表面活性剂配置而成的粘稠性水溶液。
特点：粘度较低，携砂性能差，降滤失性能略好，有一定造缝能力。
适用范围：主要用于压裂防砂、砾石充填、低温（小于60℃）、浅（小于1000）井的压裂改造；或用于低砂量、低砂比的煤层气或不携砂注水井压裂。
3、活性水压裂液加有表面活性剂的低粘水溶液。
特点：粘度几乎为零，滤失量大，依靠大排量可以携带较少支撑剂。
适用范围：适用于浅井低砂量、低砂比的小型解堵压裂和煤层气井压裂。
二、油基压裂液以就地原油或柴油作为分散介质与各种添加剂配制而成的压裂液称为油基压裂液。
稠化剂：磷酸酯交联剂：铝酸盐特点：粘度较高、耐温性能较好、携砂能力较强、对储集层伤害较小。
缺点：价格昂贵、施工困难、易燃。
三、泡沫压裂液泡沫压裂液是指在水力压裂过程中，以水、线性胶、水基冻胶、酸液、醇或油作为分散介质，以气体作为作为分散相（不连续相），与各种添加剂配制而成的压裂液。
按分散相类型不同，泡沫压裂液体系可以分为氮气泡沫压裂液、二氧化碳泡沫压裂液和空气泡沫压裂液。
优点：粘度高，携砂和悬砂性能好，摩阻损失小、滤失量小，液体效率高、在相同液量下裂缝穿透深度大；含水量小，密度低，气体膨胀能力强，易于压后返排，对油层污染小。
缺点：温度稳定性差，使用范围受到限制，由于井筒气—液柱的压降低，需要的施工泵压高，对于深度大于2000m以上的油气层施工难度大，设备特殊，成本较高。
油水井压裂酸化常用添加剂作用(麒庄技术)
2）与酸液及酸液添加剂配伍。
常用助排剂型号为：CF-5D、CF-5C等
2021/4/9
5
2、缓蚀剂
缓蚀剂是通过物理吸附或化学吸附而吸 附在金属表面，从而把金属表面覆盖，使其 腐蚀得到抑制。 因而凡是影响覆盖面积大小 的因素(如：缓蚀剂分子的大小、扁平吸附方 式还是直立吸附方式等)以及影响吸附易难的 因素都会对缓蚀效果有很大影响。
2）无机聚阳离子类粘土稳定剂 如羟基
铝及锆盐，氢氧化锆可加在酸液中使用，羟
基铝在酸处理后的后置液中，能起较好的防
2止021/粘4/9 土分散、膨胀作用。
9
3）聚季铵盐 兼有使酸稠化和缓速作用 ，或用于酸液的前置液或后置液中，该类粘 土稳定剂可用于温度高达200℃的井中，稳定 效果好。
4)其它类型的粘土稳定剂还有聚胺类粘 土稳定剂、季铵盐类，但因其可使岩石油湿 ，导致酸后产水量上升，已较少使用。
常用粘土稳定剂型号为：COP-1等
2021/4/9
10
5、表面活性剂
主要采用阴离子型或非离子型表面活性剂及其调配物 主要作用：
（1）降低酸液和原油之间的表面张力，降低毛管阻力，调整岩石润湿性， 帮助酸液返排，提高净井作业效果；
（2）抵消原油中原有的天然乳化剂的作用，防止酸与储层原油乳化； （3）酸液溶解不掉的粘土、淤泥等杂质颗粒会从原来的位置上松散下来， 形成絮凝团，这些团块移动并可能聚集，以致堵塞储层孔隙。加入表面活性剂可 使杂质可悬浮在酸液中，随残酸排出； （4）为了延缓酸岩反应速度，在酸液中加入表面活性剂，其在岩石表面吸 附，使岩石具有油湿性。岩石表面被油膜覆盖后，阻止了氢离子与岩面接触，降 低酸岩反应速度。
Fe3+＋6CH3COO- [Fe(CH3COO)6]-
压裂液添加剂在现场压裂中的作用及应用
长庆油田化工集团
3.4.3破胶剂
把高粘度压裂液留在裂缝中将降低支撑剂充填层 对油和气的渗透性，从而影响了压裂作业的效果。因 此压裂施工结束后，为了让施工液体能尽快的从井下
裂缝中通过井筒排出地面，必须使用破胶剂。
100
temperature(du)
80 60 40 20 0 0 6 12 18 24 30 time(min) 36 42 48 54
800 600 400 200 0
V-t T-t
长庆油田化工集团
0.55%CJ2-6 交比100:0.6 1400 1200
Viscosity(cp)
1000 800 600 400 200 0 0 6 12 18 24 30 time(min) 36 42 48 54 60
井的吸收能力及驱替中的扫油效率。
长庆油田化工集团
二、压裂液现状
压裂液是压裂工艺技术的一个重要组成部分。
压裂液的选择、施工设计及整套操作步骤都有助于
确定油气井水力压裂后的产量。
从历史上来看, 压裂液研制主要侧重两个方面,
即提供充足的支撑剂运移, 减少砂粒充填的伤害。
长庆油田化工集团
2.1压裂液的主要功能
变成线型和网状体型结构混存的高分子水冻胶，其中 应添加必要的添加剂。水基冻胶压裂液是交联了的稠 化水压裂液。
特点：粘度高，造缝性能好，携砂性能强，粘度的可调和可控性好。
滤失系数低，液体效率高，高速流动时摩阻低于清水。
适用性：普遍适用于油气井增产、水井增注的作业。特别可以完成 高砂比、大砂量、宽造缝、深穿透的高难度压裂。
油田用压裂增强剂_有机碱类_化学成分_概述及解释说明
油田用压裂增强剂有机碱类化学成分概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在全面介绍和解释油田用压裂增强剂中有机碱类的化学成分。
随着油田开发的不断深入，传统的压裂技术已经不能满足地下资源的获取需求。
因此，研究人员开始致力于开发更高效、更环保的增强剂，以提高油井的产出能力和生产效率。
1.2 文章结构文章主要包括引言、正文、结论三个部分。
在引言部分，我们将简要介绍本文的目的和结构；在正文部分，将详细呈现有机碱类化学成分在油田用压裂增强剂中的应用；最后，在结论部分将对研究结果进行总结，并针对研究工作的局限性提出后续工作建议。
1.3 目的本文旨在探讨有机碱类化学成分在油田用压裂增强剂中的重要性和应用价值。
通过系统整理相关文献资料，归纳总结有机碱类化学成分对于改善井壁渗透性以及提高储层岩石孔隙中原油流动能力的作用机制。
对于压裂增强剂的设计和性能改进提供参考，同时促进行业间的技术交流与合作。
以上是文章"1. 引言"部分的内容。
2. 正文在油田勘探和开发过程中，压裂技术是一项关键的工艺，旨在增加原油或天然气从地下储层流动到井筒的速度。
而为了实现更高效的压裂作业，常常需要使用一种特殊的化学剂——油田用压裂增强剂。
本文将着重介绍其中一种常见类型：有机碱类增强剂。
有机碱类增强剂以其优异的性能在油田压裂过程中发挥着重要的作用。
它们主要通过提供氢离子或电子给予体系带来优化效果，从而改善压裂液在地下储层中的表现。
这些化学物质通常具有以下几种主要成分。
首先，醇胺类化合物是一类常见的有机碱类成分。
它们以其良好的溶解性、可调节pH值及与多种酸性物质反应形成盐等性质而被广泛使用。
醇胺类增强剂能够对储层岩石表面进行缓蚀作用，并有效改善液相与固相颗粒之间的黏附性。
其次，碱金属盐类也是油田用压裂增强剂中常见的一类成分。
这些化合物通常以钠、钾、锂等元素的盐形式存在，并能在压裂液中起到化学助剂的作用。
碱金属盐类增强剂通过调节液相中阴离子浓度，进而影响液相与固相之间的界面张力和黏附行为。
压裂液(2)
20
图6-8 滤失系数与缝长关系曲线
曲线分析： 从1、2曲线可看出，在相同条件下，排量大，则裂缝 延伸长；
从3、4曲线可看出，在压裂液性能好的情况下，滤 失量减少比提高排量效果好。（需查原著： 3、4曲线 的压裂液性能是否相同？）
滤失过程： 所谓低粘压裂液（压裂液粘度与地层流体粘度接近）
C2 4.3103 P
K..C f a
Cf ── 储层综合压缩系数，（KPa）-1；
μa ── 储层流体粘度，mPa·S。
16
3.受造壁性控制的滤失系数C3
在压裂液向地层的渗滤过程中，压裂液中的水和 细粉沫就通过孔隙进入地层，而粗颗粒物质则聚 集在裂缝面上，形成防滤失阻挡层，通常称为滤 饼。 滤饼的形成，有效地降低了滤失速度。 C3采用试验确定:
通过对压裂液综合滤失系数和排量对缝长的影响的研 究，得到图6-8所示的一组曲线。
条件：压裂液80m3，缝宽5mm
曲线1表示排量Q＝0.4m3/min时，压裂液滤失系数 C与缝长L的关系曲线。
曲线2表示排量Q＝4.0m3/min时，压裂液滤失系数 C与缝长L的关系曲线。
曲线3表示排量Q＝4.0m3/min时，压裂液滤失系数 C与滤失体积百分比之间的关系曲线。
应用受到一定的限制。
7
（3）酸基压裂液 １．酸基压裂液的特点 酸基压裂液基液为酸，能溶解地层中的堵塞物，
能溶蚀岩石中的颗粒及其胶结物，增加缝的导流能力。 但滤失量大，对地面设备及井下管住有强烈的腐蚀作 用，施工中易对人体产生伤害。
２．适应范围 适应于碳酸盐类油气的酸化压裂及含灰质较多的 砂岩地层的解堵酸处理。
油化基础绪论
绪论
2）相关工艺和作用对象
一般情况下，油田化学工作液通过地面管线等设备，由井口注入井筒、
井底或地层（油层）；
根据施工环境、条件的不同，需解决的工程问题不同，要求工作液具有 不同的性能特点；
要对工作液的作用，化学助剂或材料结构性质之间的关系有效了解掌握，
通过全面的实验评价达到改造工作液或建立新型工作液体系，更好地完 成油气井钻探和开采的目的。
绪论
3）油田化学工作液的评价项目 各种不同的油气井工艺技术设计对工作液的性能要求各不一样。但 总的来说它们具有以下几种共同常用的性能参数： 体系的粘度、流变性、滤失性； 体系对温度、盐、细菌、剪切等外界条件的适应性； 体系的稳定性以及对固体微粒的悬浮稳定性； 体系对油气层伤害程度及评价； 另外不同工艺对油田化学工作液还有一些特殊要求。 油田化学工作液的其它功能，保护油气层，安全、环保、高效以实现经 济效益最优化。
学理论。
研究过程：油田问题的提出→化学原因、化学原理的分析→一般化学 剂的筛选→特殊化学剂的合成→化学方法和手段对选择化学剂的评价
→油田化学剂或化学方法和手段的使用→效果评价→作用机理的研究
→油田化学理论的提出→油田化学剂或化学方法和手段的改进。
4、油田化学的发展历史和发展趋势
绪论
发展历史：从石油勘探开发产生之日起，石油勘探开发就一刻也离不开 化学问题，但是，油田化学成为一门专门的学科，大约开设于二十世纪 七十年代初。二十世纪七十年代初美国石油工程师协会出版了《油田化 学论文集》才正式提出油田化学这一概念。1973年，我国在北京石油化 工研究院成立了油田化学室。80年代后石油高校陆续成立了油田化学专 业等。通过30多年的发展，油田化学成为了化学中的一门重要应用分支 学科——油田应用化学。
压裂液的组成部分
压裂液的组成部分压裂液是在页岩气、煤层气等非常规能源开采过程中使用的一种重要液体。
它主要由水、添加剂和颗粒物组成。
本文将从这三个方面对压裂液的组成部分进行详细介绍。
一、水水是压裂液中最主要的成分，通常占据了压裂液的大部分体积。
水的选择和使用对于压裂作业的效果具有重要影响。
首先，水必须是纯净的，不含有对地层产生不良影响的杂质。
其次，水的硬度要控制在一定范围内，过高的硬度会导致与地层岩石的反应，产生沉淀物。
此外，水的酸碱度也需要进行调整，以适应不同地质条件下的压裂作业。
二、添加剂添加剂是压裂液中起到调节性能、增加稳定性和改善作业效果的重要组成部分。
根据不同的需求，添加剂可以分为以下几类：1. 破胶剂：破胶剂主要用于破除水在压裂作业中形成的胶体物质，以提高液体在地层中的渗透性。
常见的破胶剂有酶解剂和氧化剂等。
2. 分散剂：分散剂可以有效地降低颗粒物的聚集程度，使其分散均匀。
这有助于增加颗粒物与地层的接触面积，提高压裂效果。
常见的分散剂有聚乙烯亚胺等。
3. 乳化剂：乳化剂主要用于调整压裂液的黏度和表面张力，以增加压裂液在地层中的渗透性和润滑作用。
常见的乳化剂有磺化胺盐等。
4. pH调节剂：pH调节剂用于调节压裂液的酸碱度，以适应不同地质条件下的压裂作业。
常见的pH调节剂有碳酸钠和硫酸等。
三、颗粒物颗粒物是压裂液中的固体颗粒，主要用于增加液体的黏度和改善压裂效果。
颗粒物的选择要根据地层的特点和需求来决定。
常见的颗粒物有以下几种：1. 砂粒：砂粒是一种常用的颗粒物，它可以增加液体的黏度和流动性，提高压裂液在地层中的渗透性。
砂粒的大小和形状对于压裂效果有着重要影响。
2. 陶粒：陶粒是一种轻质颗粒物，主要用于减轻液体的密度，降低压裂液对地层的压力，防止地层破裂过度。
3. 硬质颗粒：硬质颗粒主要用于增加液体的黏度和改善流变性能，以提高压裂液在地层中的润滑效果。
常见的硬质颗粒有岩石粉和玻璃微珠等。
在实际的压裂作业中，压裂液的组成可以根据地层的特点和工艺要求进行调整。
压裂液添加剂的作用及现场应用(长庆化工)综述
西安长庆油田化工集团有限公司
(4)细菌的腐败性： 瓜尔胶是从瓜尔豆中提取的天然聚糖，因此与淀粉一样易受到细菌的 侵蚀，被破坏掉原分子链，变为小分子。 室内试验表明：含有10%以下水分的瓜尔胶系列在存放过程中，未见腐败 变质的情况，只有含有高比例水份的瓜尔胶粉及其溶液腐败变质。 瓜尔胶溶液腐败变质后可闻到明显的瓜尔胶特有的腐臭味，溶液的pH值略 有降低，经细菌分解的瓜尔胶成片状漂浮在液体表面或吸附杂质沉降在罐 底。 现场和室内均表明，瓜尔胶溶液的腐败速度是温度、pH值和细菌含量的函 数，气温超高，pH值越低（pH值低于7.5以下）、细菌含量超高，其腐败 速度越快，甚至现场出现边配液边快速腐败的现象，加入的稠化剂立即被 腐败破坏掉，瓜尔胶基液没有一点增稠效果。三个影响因素中，温度是决 定性因素，只有在适宜的温度下，低pH值促进了细菌对瓜尔胶的腐败。因 此瓜尔胶压裂液在配方中应调整其pH值在8.5以上。
淡黄色粉末 ≥99 ≥92 6.5～7.5 ≤10 ≤8 96
淡黄色粉末 ≥99 ≥90 6.5～7.5 ≤8 ≤3 96
交联好，能用玻璃摔挑挂 粘度高， 抗温抗 剪切性优于瓜 尔胶，不易腐 败，残渣低，对 地层伤害小， 适 合于低渗透率 地层的压裂。 目 前应用最广泛。 抗温抗剪切性 好，不易腐败， 水不溶物极小， 基本无残渣， 特 别适合于特低 渗透率地层的 压裂。 是目前瓜 尔胶的一种新 型改性产品。 抗温抗剪切性 好，不易腐败， 起粘速度快， 3min 内可达到 最 终 粘 度 的 90% ，特别适合 于边配边注压 裂施工。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、压裂用添加剂 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
1、支撑剂
（1）定义
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。
（2）支撑剂的要求 密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。
4、降滤失剂
（3）常用的降滤失剂：
水溶性降滤失剂 油溶性降滤失剂 酸溶性降滤失剂 水溶性聚合物 蜡、松香 碳酸钙粉
降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。
本章完
1、支撑剂
(3)常用支撑剂
天然支撑剂 高强度的支撑剂 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
2、破坏剂
（1）定义： 在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够 低的化学剂。由于破坏后的压裂液易从地层排 出，因此可减小压裂液对地层的污染。 （2）常用的破坏剂： 压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。
常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。 合成高分子 改性天然高分子 生物高分子 部分水解聚丙烯酰胺 羧甲基纤维素、瓜尔胶 黄胞胶
1、水基压裂液
（1）稠化水压裂液 稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。
常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。 配稠化水压裂液时，可利用协同效应。
1、水基压裂液
（2）水基冻胶压裂液 水基冻胶压裂液主要由水、成胶剂、交
过氧化物 酶 潜在酸 潜在螯合剂
过氧化物破坏剂
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。
胶囊
酶类破坏剂
破坏机理 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3.5～8范 的条件下。
潜在酸类破坏剂 定义
潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。
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。
2、油基压裂液
（3）油包水压裂液 油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。
1、水基压裂液
（4）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。
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
2、油基压裂液
（1）稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。
常 用 的 稠 化 剂 脂肪酸皂 磷酸酯 油溶性聚合物
破坏机理
通过改变条件（pH值），使冻胶交联结构破坏 而起作用。
潜在螯合剂破坏剂
(1)定义
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。
(2)破坏机理
低于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。
竞争络合的机理
3 、减阻剂 （1）定义：
脂肪酸皂
稠化机理
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。
脂肪酸皂
脂肪酸皂
磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、 氯化铝）活化。
磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、 氯化铝）活化。
2、油基压裂液
（1）稠化油压裂液 （c）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。
第八章
压裂液及压裂用添加剂
1
前
（1）什么是压裂？
言
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。
前
3、本节内容
压裂液选择 压 裂 技 术 压裂添加剂 酸化工艺
言
一、压裂液
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： 粘度高
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。 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。
水基压裂液用水减阻剂
油基冻胶减阻剂
4、降滤失剂
（1）定义：
能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。
（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。
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
特点：
与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系
1、水基压裂液
（3）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
能用在比较高的温度（ 160℃ ）下； 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）
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
1、水基压裂液
（3）水包油压裂液 水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。 配制：
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
压裂液的分类
稠化水压裂液
水基压裂液：
水基冻胶压裂液
水基泡沫压裂液 水包油压裂液
水为溶剂或
分散介质
稠化水包油压裂液
稠化油基压裂液 油基冻胶பைடு நூலகம்裂液
油基压裂液：
油为溶剂或
分散介质
适宜压裂水敏地层
1、水基压裂液
（1）稠化水压裂液 稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。
优点
粘度高、悬砂能力强、滤失量低、对油层伤害小。 缺点： 流动摩阻很高。
2、油基压裂液
（3）油包水压裂液
油包酸压裂液
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。
2、油基压裂液
（4）油基泡沫压裂液 油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。