压裂液的发展及应用分析
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。
2023年压裂液行业市场分析现状
2023年压裂液行业市场分析现状
压裂液是一种广泛应用于页岩气开发、油田增产和地下储层改造的化学品。
随着全球能源需求的增加，尤其是对非常规能源资源的开发需求，压裂液行业市场持续增长。
目前，压裂液行业市场处于快速发展阶段。
据市场研究报告，全球压裂液市场价值预计将从2019年的100亿美元增加到2027年的200亿美元。
这主要受到页岩气开发的推动，以及全球对能源安全和环保的关注。
在全球范围内，北美地区是压裂液市场规模最大的地区。
美国和加拿大是全球页岩气开发的领导者，对于压裂液的需求非常大。
在亚洲和欧洲等地区，随着非常规能源资源的开发，压裂液市场也在快速增长。
然而，压裂液行业市场也面临着一些挑战。
首先，环境问题是压裂液行业面临的主要问题之一。
压裂液中的化学品可能对地下水和土地造成污染，引发环境争议。
因此，压裂液行业需要加强环境管理和监管措施，减少对环境的影响。
另外，压裂液行业市场竞争激烈。
目前，全球有许多压裂液供应商，市场份额分散。
为了在市场中保持竞争力，压裂液供应商需要不断创新，提供高质量的产品和服务。
此外，压裂液行业市场还受到政策和法规的影响。
不同国家和地区对于压裂液开发有不同的政策和法规，这可能对市场的发展产生影响。
因此，压裂液行业需要密切关注政策和法规变化，及时作出调整。
总体来说，压裂液行业市场正处于快速发展阶段，由于全球对非常规能源开发的需求增加，市场前景看好。
然而，市场也面临一些挑战，包括环境问题、竞争激烈和政策影响等。
压裂液供应商需要合理应对这些挑战，以在市场中取得竞争优势。
新型压裂液概述
•压裂液固相堵塞
来源
—基液或成胶物质的不溶物 —降滤剂或支撑剂中的微粒 —压裂液对地层岩石浸泡而脱落下来的微粒 —化学反应沉淀物等固相颗粒。
作用
—形成滤饼后阻止滤液侵入地层更远处，提高了压裂液效率，减 少了对地层的伤害；
—它又要堵塞地层及裂缝内孔隙和喉道，增强了乳化液的界面膜 厚度而难破胶。
•压裂液浓缩
二、中原油田压裂技术现状
现有装备
机组型号
史蒂文森 压裂机组 哈里伯顿
-1000 哈里伯顿
-1400 哈里伯顿
-2000 史蒂文森CO2 泡沫压裂设备
哈里伯顿 -2500
投产 时间
1985 1985 1990 2002 2002 2008
主要设备情况
备注
仪表车 混砂车 主压车 （台） （台） （台）
成胶液
水冻胶压裂液添加剂
▲稠化剂
植物胶及衍生物 — 胍胶（羟丙基胍胶） — 田箐、香豆胶、魔芋胶等
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）
生物聚多糖 — 黄原胶
工业合成聚合物 — 聚丙烯酰胺（PAM） — 部分水解聚丙酰胺（PHPAM） — 甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）
水基压裂液
水基压裂液的发展经历了活性水压裂液、稠化水压裂液、水基冻胶 压裂液三个阶段。
(1)活性水压裂液:是表面活性剂的稀的水溶液。 (2)稠化水压裂液：是以稠化剂及表面活性剂配制的粘稠水溶液，即 增稠了的活性水压裂液。 (3)水冻胶压裂液：是用交联剂将溶于水的增稠剂高分子进行不完 全交联，使具有线性结构的高分子水溶液变成线型和网状体型结构混存 的高分子水冻胶。其中亦添加了表面活性剂。它实际上就是交联了的稠 化水压裂液。
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”。
清洁压裂液的研究与应用
随着粘弹性流体的出现，应用常规评价流体的方法来评价粘弹性流体就碰到 了困难。通过多年的研究，获得了较好的评价方法，即通过应用储能模量（’） 和耗能模量（”）来量度：储能模量是体系弹性效应的量度，而耗能模量则是粘 性效应的量度。同时还可以应用 tgδ 来表征溶液粘弹性的大小。
4.3 粘弹性
粘弹性是 VES 溶液的一个特殊性质。它是一种能在很多胶态体系尤其是很 多表面活性剂溶液中观察到的现象。通过简单的使溶液涡旋和观察捕集在样品中 空气泡的弹性碰撞，很容易发现溶液的粘弹性，VES 溶液在剪切下，不仅会产 生切向应力，同时还会产生法向应力，众多学者研究发现，法向应力的产生是溶 液弹性作用的结果。
3
清洁压裂液的研究与应用
4 清洁压裂液的流变特性
4.1 低粘度特性
在压裂施工中，即使其在很低粘度下（≤20mPa·s）也能对支撑剂达到悬浮稳 定作用，这一性质是聚合物无法比拟的。较低的粘度使其可以有较低的摩阻和低 泵注压力，避免了使用大功率的设备。
4.2 优良的剪切稀释特性
清洁压裂液是由表面活性剂胶束缠结而产生粘弹性，此结构在剪切作用下会 发生拆散，使缠结的胶束团重新转变为单个或较少胶束缠结结构，使粘度大幅下 降，当剪切消失，结构又自动恢复。由于这种特殊的性质，使其广泛应用在油田 开采作业和涂料等领域。
图 5-1 棒状胶束相互缠绕形成的网状结构示意图
5.2 抗剪切机理
清洁压裂液中不含任何高分子聚合物，其粘度是通过表面活性剂胶束的相互 缠绕而形成的，这与胍胶压裂液的粘度形成机理不一样。VES胶束的形成和相互 缠绕是表面活性剂分子之间和表面活性剂聚集体之间的行为，表现为清洁压裂液 的表观粘度不随时间变化以及通过高剪切后体系的粘度又能得到恢复[17]，而植 物胶压裂液不耐剪切，分子链的断开会使植物胶的粘度永久地丧失。
《压裂液与支撑剂》课件
关注返排液的处理，避免环境污染和资源浪费。
03
支撑剂的类型与选择
支撑剂的定义与分类
支撑剂的定义
支撑剂是一种用于油气井压裂作业的 陶瓷颗粒，具有良好的耐磨、耐压、 耐高温性能，能够支撑裂缝，增加油 气的渗透率和产量。
支撑剂的分类
根据材质和性能，支撑剂可分为天然 石英砂、人造陶粒、覆膜砂等类型。
资源循环利用
通过技术升级和改造，实现压裂液与支撑剂的循环利用 ，降低资源消耗和环境污染，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进可持续发展。
THANKS
感谢观看
支撑剂的作用与重要性
支撑剂的作用
在压裂作业中，支撑剂能够支撑裂缝，保持裂缝开启，防止裂缝闭合，增加油气的渗透率和产量。
支撑剂的重要性
由于油气井的压裂作业是提高油气产量的重要手段，而支撑剂是压裂作业中不可或缺的材料，因此， 选择合适的支撑剂对于油气井的增产具有重要意义。
支撑剂的选择标准与原则
支撑剂的选择标准
新技术的研发方向
要点一
智能压裂技术
结合物联网、大数据和人工智能等技术，实现压裂过程的 实时监测、智能控制和优化决策，提高压裂效果和油气开 采效率。
要点二
微生物压裂液技术
利用微生物发酵技术制备生物可降解的压裂液，降低对环 境的污染，同时具有较好的流变性和携砂能力。
环保与可持续发展要求
绿色生产
在压裂液与支撑剂的制备和使用过程中，应遵循绿色生 产和环保原则，减少对环境的负面影响。
01
02
03
早期
天然物质如滑石粉、粘土 矿物等被用作压裂液。
中期
随着石油工业的发展，合 成聚合物溶液开始广泛应 用于压裂作业。
现代
新型表面活性剂、纳米技 术等在压裂液中的应用， 提高了压裂效果和采收率 。
国内清洁压裂液的研究与应用
国内清洁压裂液的研究与应用一、介绍国内清洁压裂液的研究背景和现状1. 压裂技术的作用和发展历程2. 清洁压裂液的重要性和发展趋势3. 国内清洁压裂液的研究现状二、清洁压裂液的组成及性能要求1. 清洁压裂液的组成成分2. 清洁压裂液的性能要求3. 相关管控规范三、清洁压裂液的制备工艺1. 传统压裂液的制备2. 清洁压裂液的制备方法和工艺3. 清洁压裂液的配方设计和优化四、清洁压裂液在页岩气开发中的应用进展1. 清洁压裂液在页岩气开发中的优势和应用前景2. 清洁压裂液在国内页岩气开发中的应用现状3. 清洁压裂液在页岩气井生产中的应用效果五、清洁压裂液的未来发展方向和建议1. 清洁压裂液研究的挑战和机遇2. 清洁压裂液的未来发展方向3. 政策建议和技术创新的推广措施注：以上提纲只作参考，具体论文撰写需要根据实际情况进行调整和优化。
压裂技术作为一种提高页岩气开采率的重要技术手段，在页岩气勘探和开发中得到了广泛应用。
随着页岩气产业的发展，越来越多的人关注到了压裂液的环保性和经济性问题。
为了避免污染环境和降低成本，国内开始加大清洁压裂液的研究和应用力度。
压裂技术的作用和发展历程：压裂是一种通过高压液体将石油、天然气等油藏内的裂隙扩大、连接起来，以提高油气开采率的工艺。
自1947年以来，压裂技术经历了长足的发展。
在过去的几十年里，压裂技术已经由浅部压裂发展成为深部压裂、多点压裂和水力喷射等多种技术方法，取得了重大的石油、天然气和地热能开采成果，并成为油气勘探和开发的重要技术手段之一。
清洁压裂液的重要性和发展趋势：随着页岩气开发的快速发展，压裂液的质量成为页岩气开发的一个重要问题。
传统压裂液存在环境污染和经济问题，如井下回收、长距离运输和废液处理等方面都存在一定的问题。
为了缓解这些问题，清洁压裂液逐渐成为了压裂液技术的一个热点问题。
清洁压裂液具有环保、经济、稳定等优点，因此在页岩气开发中的应用前景广阔，这也是为什么越来越多的国内研究机构和公司开始加大清洁压裂液的研究和应用力度。
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。
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4、前垫液
组成： 含有特殊处理剂的隔离液。 作用：对水敏、结垢或含蜡量高达地层，可提前泵入防膨剂、除 垢剂或清蜡剂，若配伍性好，此工序可省略。 5、携砂液
组成：高粘度交联的压裂液+支撑剂。
作用：扩伸裂缝，携带支撑剂，形成高导流能力的沙床。 6、顶替液 组成：水或加入破胶剂的水溶液。 作用：将携砂液全部替入地层。
羟丙基田菁：淡黄色粉末，粘度90-120 mPa.s，水不溶物4%18%。
羟丙基羧甲基田菁胶：淡黄色粉末，粘度50-110mPa.s，水不
溶物4%-12%。水溶速度快，不需提前配制，可实现连续施工。
羧甲基田菁胶：淡黄色粉末，粘度130-260 mPa.s，水不溶物 3%-16%。 羟乙基田菁胶：淡黄色粉末，粘度60-100 mPa.s，水不溶物 8%-17%。 皂仁胶：白色粉末，粘度500mPa.s，水不溶物<25%。 槐豆胶：淡灰黄色粉末，粘度200mPa.s，水不溶物<30%。
<2%。
羧甲基羟乙基纤维素：白色或淡黄色絮状粉末，粘度10-300 mPa.s，水不溶物2%-4%。
压裂液的发展及应用
大庆石油学院 2010.3
第一章 第二章
压裂液的分类及性能 压裂液的应用及发展趋势
第三章 压裂液对油气层的伤害
第四章 清洁压裂液的研究与应用
第一章 压裂液的分类及性能
第一节
一、按液体性质分类
1、水基压裂液
压裂液的类型
（1）活性水压裂液（2）稠化水压裂液（3）水基冻胶压裂液
2、油基压裂液
CV 0.1710 (
Kp
)
1 2
2、受油层流体压缩性控制的压裂液滤失系数Cc
受压缩性和油层本身流体粘度所控制的P(
3
KCf
)
1 2
3、受造壁性能控制的压裂液滤失系数Cw
添加降滤失剂，在裂缝面上形成暂时滤饼，防止压裂液滤失。
（1）纯油基压裂液（2）稠化油压裂液（3）油冻胶压裂液
3、乳状压裂液
（1）水包油乳状压裂液（2）油包水乳状压裂液 4、泡沫压裂液 （1）水泡沫压裂液（2）酸泡沫压裂液 （3）油泡沫压裂液（4）醇泡沫压裂液 5、酸基压裂液 （1）活性酸压裂液（2）稠化酸压裂液（3）酸冻胶压裂液
6、醇基压裂液
（1）稠化醇压裂液（2）醇冻胶压裂液
5）压裂液的管路流动特性及摩阻压降。
（4）破胶液粘度
在油层条件下压裂液破胶后的粘度，控制在10mPa.s以下。
四、压裂液对基岩渗透率的伤害
1、岩心渗透率的测定方法
SY5336-88《常规岩心分析推荐作法》
2、压裂液添加剂对渗透率的伤害
3、压裂液破胶液对渗透率的伤害
五、压裂液的溶解性
1、压裂液及其添加剂的溶解性
Cw 0.005M / A
M：滤失曲线斜率，无因次；
聚合物压裂液滤失性测定结果表明，造壁性滤失系数CW都在 10-4数量级，见表。
三、压裂液的流变性
1、流体的类型
（1）牛顿流体（2）宾汉流体（3）幂律流体
（4）触变性流体（5）粘弹性流体 2、测量方法 （1）旋转粘度计对粘度的测量 （2）锥板旋转粘度计的测量 （3）管路流动仪的测量 （4）动态模量的测量
第二节
压裂液的基本性能
一、压裂液性能评价考虑因素 1、压裂液在工程中的应用 （1）高速率传递压力，克服地层应力，使岩石破裂。 （2）高砂比携带支撑剂，完成裂缝填砂。 2、压裂液对油层的伤害 （1）油层的物化性质对压裂液的性能要求。 （2）储层流体物化性质对压裂液的性能要求。
二、压裂液的滤失性
1、受粘度控制的压裂液滤失系数Cv 压裂液粘度大大超过油层内原有流体的粘度，滤失量Cv小。
（1）水溶性（2）油溶性
2、破胶液的溶解性
3、破胶液与地层流体的相容性
（1）沉淀性（2）乳化性
第二章 压裂液的应用及发展趋势
第一节 压裂液的应用
一、水基压裂液 1、组成 水+稠化剂+交联剂+破胶剂+PH调节剂+杀菌剂+粘土稳定剂+破 乳剂+消泡剂+降滤失剂+助排剂等。 2、特点 （1）水是最好的溶剂，安全，清洁，易得，成本低。 （2）水溶液粘度低，密度较大，反排困难。 （3）孔吼中易形成乳状液，产生水锁。 （4）引起粘土的水化膨胀。 3、应用范围 适用于大多数油气层和不同规模的压裂，除少数低压、油润湿和 强水敏地层。
4、常用的添加剂
（1）稠化剂 1）植物胶及其衍生物
瓜胶：白色略呈黄褐色粉末，粘度187-351 mPa.s （25℃，
1%水溶液，以下同），水不溶物19%-25%。 羟丙基瓜胶：淡黄色粉末，粘度255-300mPa.s，水不溶物2%4%。 羧甲基羟丙基瓜胶：淡黄色粉末，粘度196-243mPa.s，水不溶 物1.5%-4%。 田菁胶：淡黄色粉末，粘度120-220mPa.s，水不溶物24%32%。
二、按压裂过程中作用分类
1、清洗液
组成： 5%盐酸+0.2%表面活性剂水溶液。 作用：疏通压裂井段射孔孔眼，若孔眼畅通，此工序可省略。 2、前置液 组成：不含支撑剂的压裂液，一般占携砂液的25%-50%。 作用：造缝，降低地层温度，延伸裂缝。 3、预前置液
组成：低粘度未交联的原胶液。
作用：降低地层温度，满足高温油层的应用，若压裂液抗温性好， 可省略。
香豆子胶：灰黄色粉末，粘度150-320 mPa.s，水不溶物<20%。
魔芋胶：淡褐色颗粒，粘度500mPa.s，水不溶物6%-30%。
海藻胶：褐色颗粒，粘度80-110mPa.s，水不溶物12%-26%。
2）纤维素衍生物
羧甲基纤维素：白色或淡黄色絮状粉末，粘度50-1500mPa.s，
水不溶物3%-6%。 羟乙基纤维素：白色絮状粉末，粘度200-400mPa.s，水不溶物
3、压裂液的流变性
（1）基液粘度 各种高分子稠化水溶液、矿物油、原油的粘度。 代表基液的品质和稠化溶解速度。 （2）压裂液初始粘度 基液交联15s-2min内的粘度。 代表压裂液的携砂粘度， 要求170s-1下，表观粘度在100-
200mPa.s。
（3）压裂液的流变性
1）压裂液的流变曲线：用粘度计测定室温至油层温度的流变曲 线。 2）压裂液粘温曲线：压裂液表观粘度随温度变化曲线。 3）压裂液剪切稳定性：170s-1下，表观粘度与测定时间曲线。 4）压裂液的粘时、粘温叠加效应：可以得出初始粘度、最高粘 度、最低粘度等。