环保型压裂液—可回收清洁压裂液技术
森瑞石油－环保型压裂液技术
1、可回收清洁压裂液技术
随着水平井压裂和体积压裂等大规模压裂方式逐渐成为油田开发的主体技术，但是压后返排废液处理已成为制约大规模压裂瓶颈，尤其是近年来环境保护法则对油田开发返排液已提出了较高的要求，我公司在清洁压裂液基础上通过一年半技术攻关，形成了可回收清洁压裂液技术。
可回收清洁压裂液摒弃了常规清洁压裂液中长链脂肪酸的季铵盐的强阳离子特性，采用DE DOVO从头设计法形成了多支链、多位点、双亲可逆两性表面活性剂，复合特有表面活性剂增强剂，形成了可回收清洁压裂液。该压裂液具有交联可逆、重复利用独特特性，优良的粘弹性，无残渣、低摩阻、低伤害，能实现直接混配方便快捷施工方式。尤其适用于丛式井密集的油田、大规模压裂改造（如水平井体积压裂，分层压裂等）以及环保要求高的地区。该技术在国内油田已应用10余井组超过40井次，节水、减排、增产效果明显。
可回收清洁压裂液特点：
可实现直接混配，无需配液，施工方便，节省作业周期
体系无残渣、无水不溶物
体系遇油、水均能自动破胶
携砂能力强，施工摩阻低
对储层伤害小，不影响裂缝导流能力
返排液回收利用率高，环保优势明显
适用储层温度≤90℃
2、可回收线性胶压裂液技术
针对油气田中高温储层（90~130℃）开发中压裂液在节水、环保方面缺点，结合瓜尔胶压裂液体系回收工艺复杂、成本高、效率低的问题，我公司在可回收清洁压裂液基础上研发出可逆交联的环保线性胶稠化剂，该稠化剂可降解，对环
境污染小，研发了可降解糖苷表面活性剂作为其配套添加剂，形成了可回收线性胶压裂液体系。
回收线性胶压裂液体系与可回收清洁压裂液相比在耐温上有大幅度提升，该体系可满足160℃耐温能力，多次回收液体系仍可满足130℃耐温能力。该体系具可逆交联特性，能实现返排液可回收，重复利用功能，同时有强悬砂性能，无水不容物，体系破胶彻底，破胶后无残渣，对储层伤害低，对裂缝导流能力无伤害，能够满足（130℃以内）储层改造要求。整个体系在配液与施工过程中和胍胶类压裂液相同，无须特殊设备。对水资源欠缺、残液排放严格区域能实现提高水利用率、零排放标准，该技术节水、减排、增产效果明显。
可回收线性胶压裂液特点：
体系满足可逆交联，可实现重复利用，
返排液回收利用率高，节水优势明显
原材料具有降解彻底，环保优势明显
体系无残渣，破胶彻底，对裂缝导流能力影响小
携砂能力强，抗温耐剪切性能好，能够满足（130℃以内）储层改造要求。
3、回注水压裂液技术
油田注水开发中，采出液处理后所得采出水因矿化度较高除了用于回注外，使用范围窄。在水资源欠缺、残液排放严格区域，合理使用回注水，能提高水资源利用率。回注水矿化度较高，与储层地层水相当，在采出水同储层改造中用作压裂液配液用水，入井液在储层中离子平衡状态，能减少地层粘土膨胀、水敏伤害。但高矿化度回注水对目前常规压裂有以下影响：植物胶压裂液在回注水中难以溶胀，无法交联携砂；聚合物压裂液耐盐剪切性差，破胶困难；会降低清洁压裂液交联CMC值、易分层、沉淀。
根据矿化度对压裂液特性，研发了多种回旋镶嵌型耐高矿化度小分子表面活性剂，组成回注水压裂液体系，该体系能在高矿化度快速溶胀，不分层、沉淀，高矿化度对体系耐温有促进作用，具备良好的耐剪切性能，遇油破胶彻底，对裂缝
导流能力伤害小，特别适应于水敏伤害严重储层压裂改造。该技术在国内油田应用超过20井次，增产效果明显。
回注水压裂液特点：
体系满足高矿化度回注水快速交联
具有良好的抗温耐剪切性能，悬砂性能强
破胶彻底，对裂缝导流能力影响小
同层改造离子平衡，水敏伤害小
无水不溶物，无残渣、储层伤害小
提高水资源利用率，能够满足（80℃以内）储层改造要求
清洁压裂液
压裂液: 地层水: 配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。风险大 水力压裂改造技术主要机理为： 通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。 这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题： ①由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响； ②由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。 ③对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点：强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差 清洁压裂液（ClearFRAC） 清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。VES压裂液
环保型压裂液—可回收清洁压裂液技术
森瑞石油－环保型压裂液技术 1、可回收清洁压裂液技术 随着水平井压裂和体积压裂等大规模压裂方式逐渐成为油田开发的主体技术，但是压后返排废液处理已成为制约大规模压裂瓶颈，尤其是近年来环境保护法则对油田开发返排液已提出了较高的要求，我公司在清洁压裂液基础上通过一年半技术攻关，形成了可回收清洁压裂液技术。 可回收清洁压裂液摒弃了常规清洁压裂液中长链脂肪酸的季铵盐的强阳离子特性，采用DE DOVO从头设计法形成了多支链、多位点、双亲可逆两性表面活性剂，复合特有表面活性剂增强剂，形成了可回收清洁压裂液。该压裂液具有交联可逆、重复利用独特特性，优良的粘弹性，无残渣、低摩阻、低伤害，能实现直接混配方便快捷施工方式。尤其适用于丛式井密集的油田、大规模压裂改造（如水平井体积压裂，分层压裂等）以及环保要求高的地区。该技术在国内油田已应用10余井组超过40井次，节水、减排、增产效果明显。 可回收清洁压裂液特点： 可实现直接混配，无需配液，施工方便，节省作业周期 体系无残渣、无水不溶物 体系遇油、水均能自动破胶 携砂能力强，施工摩阻低 对储层伤害小，不影响裂缝导流能力 返排液回收利用率高，环保优势明显 适用储层温度≤90℃ 2、可回收线性胶压裂液技术 针对油气田中高温储层（90~130℃）开发中压裂液在节水、环保方面缺点，结合瓜尔胶压裂液体系回收工艺复杂、成本高、效率低的问题，我公司在可回收清洁压裂液基础上研发出可逆交联的环保线性胶稠化剂，该稠化剂可降解，对环
境污染小，研发了可降解糖苷表面活性剂作为其配套添加剂，形成了可回收线性胶压裂液体系。 回收线性胶压裂液体系与可回收清洁压裂液相比在耐温上有大幅度提升，该体系可满足160℃耐温能力，多次回收液体系仍可满足130℃耐温能力。该体系具可逆交联特性，能实现返排液可回收，重复利用功能，同时有强悬砂性能，无水不容物，体系破胶彻底，破胶后无残渣，对储层伤害低，对裂缝导流能力无伤害，能够满足（130℃以内）储层改造要求。整个体系在配液与施工过程中和胍胶类压裂液相同，无须特殊设备。对水资源欠缺、残液排放严格区域能实现提高水利用率、零排放标准，该技术节水、减排、增产效果明显。 可回收线性胶压裂液特点： 体系满足可逆交联，可实现重复利用， 返排液回收利用率高，节水优势明显 原材料具有降解彻底，环保优势明显 体系无残渣，破胶彻底，对裂缝导流能力影响小 携砂能力强，抗温耐剪切性能好，能够满足（130℃以内）储层改造要求。 3、回注水压裂液技术 油田注水开发中，采出液处理后所得采出水因矿化度较高除了用于回注外，使用范围窄。在水资源欠缺、残液排放严格区域，合理使用回注水，能提高水资源利用率。回注水矿化度较高，与储层地层水相当，在采出水同储层改造中用作压裂液配液用水，入井液在储层中离子平衡状态，能减少地层粘土膨胀、水敏伤害。但高矿化度回注水对目前常规压裂有以下影响：植物胶压裂液在回注水中难以溶胀，无法交联携砂；聚合物压裂液耐盐剪切性差，破胶困难；会降低清洁压裂液交联CMC值、易分层、沉淀。 根据矿化度对压裂液特性，研发了多种回旋镶嵌型耐高矿化度小分子表面活性剂，组成回注水压裂液体系，该体系能在高矿化度快速溶胀，不分层、沉淀，高矿化度对体系耐温有促进作用，具备良好的耐剪切性能，遇油破胶彻底，对裂缝
压裂液,基本知识,对储层伤害的评价
酸性交联压裂液伤害性评价实验报告 1 压裂液基础知识 水力压裂是油气层改造与油井增产的重要方法，得到广泛的应用，对于油气的生产起着不可代替的作用。几十年来,国内外油田对压裂液技术方面进行了广泛的研究。该技术发展是越来越成熟，目前压裂液体系的发展更是日新月异，国内外均出现了天然植物胶冻胶压裂液、泡沫压裂液、酸基压裂液、乳化压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等先进的压裂液进一步为油气的勘探开发和增储上做出了重大贡献。我们对一些国内外先进的压裂液体系做了一些介绍，并了解了国内外压裂液的发展方向和概况。同时为了更清楚地认识压裂液中各种化学添加剂性能优劣对地层伤的害性，对其伤害性的评价就显得十分重要和必要了。 1.1 压裂液在压裂施工中基本的作用： （1）使用水力劈尖作用形成裂缝并使之延伸； （2）沿裂缝输送并辅置压裂支撑剂； （3）压裂后液体能最大限度地破胶与反排，减少裂缝与地层的伤害，并使储集层中存在一定长度的高导流的支撑带。 1.2 理想压裂液应满足的性能要求： （1）良好的耐温耐剪切性能。在不同的储层温度、剪切速率与剪切时间下，压裂液保持有较高的黏度，以满足造缝与携砂性能的需要。 （2）滤失少。压裂液的滤失性能主要取决于压裂液的造壁滤失特性、黏度特性和压缩特性。在其中加入降滤失水剂将大大减少压裂液的滤失量。 （3）携砂能力强。压裂液的携砂能力主要取决于压裂液的黏度与弹性。压裂液只要有较高的黏度与弹性就可以悬浮与携带支撑剂进入裂缝前沿。并形成合理的砂体分布。 一般裂缝内压裂液的黏度保持在50~100mpa*s。
（4）低摩阻。压裂液在管道中的摩阻愈小在外泵压力一定的条件下用于造缝的有效马力就愈大。一般要求压裂液的降阻率在50%以上。 （5）配伍性。压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体接触，不应该发生不利于油气渗率的物理或化学反应。 （6）易破胶、低残渣。压裂液快速彻底破胶是加快压裂液反排，减少压裂液在地层中的滞留时间的必然要求。降低压裂液残渣是保持支撑裂缝高导流能力，降低支撑裂缝伤害的关键因素。 （7）易反排。影响压裂液反排的因素有：压裂液的密度、压裂液的表面、界面张力和压裂液破胶液黏度。 （8）货源广、便于配制与价格便宜。随着大型压裂的发展，压裂液的需求量很大，其是压裂成本构成的主要部分，所以压裂液的可操作性和经济可行性是影响压裂液选择和压裂施工的重要因素。 2国内外先进压裂液的发展趋势与研究概况： 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。 2.1清洁压裂液 粘弹性表面活性剂压裂液（VES）是在盐水中添加表面活性剂形成的一种低粘阳离子胶凝液，又被称为清洁压裂液（clear FRAC）。它由长链脂肪酸衍生的季胺盐组成，在盐水中季胺盐分子形成蚯蚓状或杆状胶束，这些胶束类似于聚合物链，能够卷曲，形成一种粘弹性的流体，其粘度是通过表面活性剂杆状胶束的相互缠绕而形成的，这与瓜胶等植物胶压裂液的粘度形成机理不一样。植物胶压裂液不耐剪切，由于分子链的断开，剪切过程中植物胶的粘度会永久的丧失。而清洁压裂液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，其变化的速率远远的大于流体的流动速率，表现为清洁压裂液的表观粘度不随时间而变化以及通过高剪切后体系的粘度又能够得到恢复。当压裂液暴露到烃液中或被地层水稀释时发生破胶，无需另外添加破胶剂。清洁压裂液中不含任何高聚物，它主要
压裂液使用指导
压裂基本知识 地层水:配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。风险大 水力压裂改造技术主要机理为： 通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题： 由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响； 由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不
一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。 对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点：强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差 清洁压裂液（ClearFRAC） 清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。VES压裂液粘度低，但依靠流体的结构粘度，能有效地输送支撑剂，同时能降低摩阻力。与传统聚合物压裂液（包括天然的胍胶，田青胶，黄原胶，半天然的HPG,HEC,全人工的可交联聚丙烯酰胺，低分子量的国内也自称是清洁压裂液）相比，该压裂液配制简单，不需要交联剂（理论上没有可在砂体中形成聚合物堵塞的可能）、破胶剂和其他化学添加剂，因此，几乎无地层伤害并能使充填层保持良好的导流能力。
压裂液国内外研究现状
1. 压裂液国内外发展概况 压裂技术是我国油气田开发必不可少的重要措施之一，它在增加产量和储量动用方面起到了重要的作用。压裂的目的主要是形成具有一定几何形状的高导流能力裂缝，改善油气通道，从而增加油气产量。而压裂液在压裂中起着非常重要的作用，压裂液体系的性能是关乎整个压裂施工作业成败及压裂效果的关键点之一，性能好的压裂液不但能够保障压裂施工的顺利进行，而且能够保护储层，获得理想的增产效果[1]。压裂液通常是由各种化学添加剂按一定比例配制成具有良好粘弹性的冻胶状物质，主要分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液[2]。 1947年，水力压裂首次在现场成功应用的初期，主要使用以原油、成品油所配成的油基压裂液，原因是水基压裂液会对水敏地层造成损害。五十年代，出现了控制水敏地层损害的方法以后，水基压裂液才被应用在压裂作业中，但油基压裂液仍为主要的压裂液。到六、七十年代，增稠剂瓜胶及其衍生物的出现，使水基压裂液迅速发展并占据主要地位。到了八十年代，由于致密气藏开采和部分低压油井压后返排困难等问题，出现了泡沫压裂液。到九十年代及以后，为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油藏渗透率造成很大伤害的问题，又开发研制了粘弹性表面活性剂压裂液，即清洁压裂液。 1.1 水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的，主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶（瓜胶、田菁、香豆、魔芋等）、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有低摩阻、稳定性好、携砂能力强、低损害、施工简单、货源广、廉价等特点。通常，水基压裂液按加入稠化剂种类大致可分为三种类型: 天然植物胶压裂液、纤维素压裂液以及合成聚合物压裂液。 1.1.1 天然植物胶压裂液 国内外最先研究和应用的是天然植物胶压裂液，因而这类压裂液使用最多，其中瓜胶及其改性产品为典型代表[3]。美国BJ公司开发了一种新型低聚合物浓度的压裂液体系，稠化剂是一种高屈服应力的羧甲基瓜胶，一般使用浓度是0.15-0.30%，可适用底层温度为93-121℃。该压裂液体系具有较高的粘度，良好的携砂能力。目前，国外已经进行了350口井以上的压裂施工，获得了较理想的缝长和较彻底的清洁返排，增产效果好于使用HPG交联冻胶的结果。田菁胶是国内植物胶中大分子结构与瓜胶十分相似的一种，最早于20世纪70年代末由胜利油田开发应用。继田菁胶之后而出现的香豆胶最早由石油勘探开发科学研究院
水基压裂液现场配制及质量要求
Q/YCSY 1002-2010 I
水基压裂液现场配制及质量要求 1 范围 本标准规定了现场水基压裂液所用清水的标准、配制方法和应达到的质量标准。 本标准适用于水基压裂液的现场配制。 2 规范性引用标准 SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法 SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件 SY/T 5764-2OO7压裂用植物胶通用技术要求 3 现场配液罐 3.1 配液罐上要有明显的标记（注明液体类型、数量）。 3.2 配液罐内外要清洁干净。 3.3 配液罐要根据标记配液，不能混用。 3.4 配液罐的摆放要前低后高，有利于清洗和排出液体。 3.5 施工后要立即用清水洗配液罐至进出口水质一致。 4 配液用水 4.1 配液用水要清洁、无污物、无异味的清水，机械杂质≤0.2%，PH=7±0.5。 4.2 配液用水要达到施工设计对水质要求。 5 压裂液基液配制 5.1 基液配制必须按设计要求进行，依次按质按量均匀加入所需添加剂，绝不允许有结块或鱼眼发生。 5.2 基液配制完后按不低于500L/min的排量循环到罐内液体均匀为止。 5.3 四点取样（罐前、后，液体上部和下部），测粘度、PH值、作交联比，并作好记录。 6 交联剂配制 6.1 按设计要求的品种、数量加入添加剂。 6.2 按设计要求循环均匀。 7 破胶机的加入 7.1 按设计要求的质量、数量加入（两种方法加入）。 7.2 破胶剂的原料（过硫酸铵）应呈粉状，不结块。 7.3 配制好后放置不应超过24小时。 8 压裂液基液质量 8.1 基液质量按SY/T 5764-2007、SY/T 6376-2008执行。 8.2 液体配好后取样监测性能并填写记录，按SY/T 5107-2005执行。