压裂液
压裂液
稠化油压裂液 （将稠化剂溶于油中配制而成）
油溶性高分子
油基冻胶压裂液
配液方法： 原油（成品油）+胶凝剂+活化剂→溶胶液 水+NaALO2 →活化液 溶胶液+活化液+破胶液→油基冻胶压裂液
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油基压裂液基本特点
油的滤失量大
容易引起火灾
油的粘度高于水，摩阻 比水大
油基压裂液
易使作业人员、设备、 场地受到油污
主要成分为多糖天然高分 子化合物，主要包括： -胍胶及其衍生物 -田箐胶及衍生物 -魔芋胶
天然植物胶 水基压裂液
纤维素衍生 物压裂液
是一种非离子型聚多糖， 主要有： -羧甲基纤维素（CMC） 冻胶压裂液 -羟乙基、羟丙基纤维素
主要是部分水解羟甲基叉 基聚丙烯酰胺水基冻胶 压裂液
合成聚合物 压裂液
压裂液添 加剂
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Contents
压裂液的定义 压裂液的分类 常用压裂液简介
压裂液性能
压裂液性能评价
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压裂液定义
压裂液
压裂液是压裂过程中 所用的液体。
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压裂液的分类
根据注入井内的压裂液在不同阶段各自的作用，将其分为 三类： • 前置液
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。
对压裂液的性能影响 很大，不同的添加剂 的作用不同
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水基压裂液---添加剂
降滤失剂 交联剂
降阻剂 稠化剂 表面活性剂 粘土稳定剂 温度稳 定剂
破胶剂
杀菌剂
正确使用添加剂，可以 配制出物理化学性能优 良的压裂液，保证顺利 施工，减少对油气层的 损害，达到既改造好油 层，又保护好油气层的 目的。
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。
压裂液特点
压裂液特点研究了这么久压裂液，总算发现了一些门道。
压裂液啊，它有个很神奇的地方就是它的黏度。
这黏度可不像咱们平常理解的那种简单的黏稠的概念。
就好比咱们家里熬的粥，要是熬得稠一点呢，就不太好流动，但是如果稀一点的话，就哗哗地流得可快了。
压裂液的黏度也是这样，它得有个合适的度。
如果黏度太大，在地下往那些岩石的缝隙里挤的时候就特别费劲，就像你拿很稠的胶水去灌一个很细小的缝，阻力老大了。
可是要是黏度太小呢，又不能很好地把那些支撑剂，比如说沙子啥的带着走，就像你用特别稀的水去运沙子，根本带不走多少沙子。
还有哦，压裂液的滤失性也挺有意思的。
它不能太快地就被岩石吸走了或者跑掉啊。
我一直在想这个事儿呢，你看啊，如果它像海绵吸水一样被岩石迅速吸收了，那就没法给岩石形成足够的压力去撑开更多的缝隙了。
这就好比你在吹气球，你一边吹一边有个小孔在漏气，那气球肯定就很难吹大。
压裂液在地下就是这个情况，它要是总漏失，还怎么把那些裂缝给弄大呢，是不？再说说它的携砂能力。
这可是个很重要的本事。
像我刚刚说的，它得把那些沙子带到该去的地方。
就像那种大卡车运货一样，它得稳稳当当把沙子这批货运到目的地。
如果它中途就把沙子给扔在不该扔的地方了，那就达不到压裂后支撑裂缝、让油啊气啊更好地出来的目的了。
而且这个携砂能力还和它的黏度啊什么的都有关系，就像那货车的车厢有没有盖好啊，路况好不好啊，这些都影响着它能不能把货送到。
不过呢，压裂液也有让我很疑惑的地方。
就是它在不同的地层环境里的表现有时候感觉差别特大。
比如说在有些比较软的地层中，可能压裂液的用量和它的一些性质要求和在硬地层中的就很不一样。
我还没太搞清楚这是为啥呢。
可能地层像人一样，每个人的脾气性格不一样，软地层就像比较柔弱的人，硬地层就像比较硬朗的人，不同的人对同一种东西的反应就不一样。
我想我还得好好研究研究这个事儿。
还有哦，压裂液的相容性我之前忽略了。
这玩意儿要是和地层中的那些流体或者岩石什么的不相容，就像把水火放一块一样，那就得出大乱子了。
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。
压裂液简介
压裂液根据基液不同，大致可分为水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
压裂的实质是利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速注入地层。
当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开，形成较大的裂缝。
随着液体的不断注入，已形成的裂缝向内延伸。
为了防止停泵以后，裂缝在上部岩层的饿重力下重新闭和，要在注入的液体中加入支撑剂，使支撑剂充填在压开的饿裂缝中，以支撑缝面。
根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液，携砂液和顶替液。
1. 前置液：前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。
在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用。
2. 携砂液：携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的作用。
3. 顶替液：顶替液的作用是将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。
4．支撑剂：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。
5．破坏剂：破坏剂包括破胶剂、破乳剂、降粘剂等。
破胶剂是用来破坏冻胶交联结构的。
破乳剂用于破坏乳状液的稳定性，降粘剂用于减少稠化液的粘度。
6．减阻剂：减阻剂是通过减少紊流，减少流动时的能量损失来减少压裂液的流动摩阻。
7．降滤失剂：用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高。
8．防乳化剂：防止原油与压裂液形成乳状液。
可分为表面活性剂和互溶剂。
、9．粘土稳定剂：起到稳定粘土的作用。
10．助排剂：分为表面活性剂和增能剂两种。
前者能有效降低界面张力，使残液易从地层排出。
后者在注酸前向地层注入一个段塞的增能剂，提高近井地带的压力，使残液易从地层排出。
11．润湿反转剂：分为表面活性剂和互溶剂两类。
表面活性剂可在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿反转作用。
互溶剂可将吸附在地层表面的缓蚀剂脱吸下来，恢复地层表面的亲水性。
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。
清洁压裂液的原理
清洁压裂液的原理
清洁压裂液是在页岩气开采过程中使用的一种压裂液，其主要作用是清除井口、井眼和碎屑堵塞。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 物理清除：清洁压裂液通过高压注入井口，产生巨大的压力作用力，从而清除井眼和井口的固体颗粒、杂质和堵塞物。
2. 化学清除：清洁压裂液中添加了一些化学添加剂，可以与井眼表面的油层沉积物和污垢发生化学反应，并改变其表面性质，使其易于清除。
3. 渗透清除：清洁压裂液的流动性较好，能够通过井眼壁并渗透到沉积物、污垢和碎屑堆积层中，从而将其溶解、侵蚀并清除。
4. 悬浮清除：清洁压裂液中添加了一些悬浮剂，可以将固体颗粒和杂质悬浮在液体中，防止其重新沉积在井眼和井口。
总而言之，清洁压裂液通过物理、化学以及流动性和悬浮性的作用，可以清除井眼和井口的固体颗粒、沉积物和堵塞物，从而提高页岩气开采的效率。
生物胶压裂液
生物胶压裂液
生物胶压裂液是一种在岩石裂缝中注入的特殊液体，用于增强岩石裂缝的液压破裂作用，从而促进油气的开采。
这种压裂液的主要成分是生物胶，它是一种高分子聚合物，具有优异的黏附性和封闭性，可以有效地封堵岩石裂缝，阻止砂砾和其他固体颗粒进入裂缝中，保持裂缝的通透性，提高油气的开采效率。
生物胶压裂液的制备过程相对复杂，需要精确控制各种添加剂的比例和混合方式。
通常情况下，生物胶会与水、溶剂、乳化剂等添加剂混合在一起，形成一种粘稠的液体。
在注入岩石裂缝时，压裂液会受到高压泵的推动，迅速进入岩石内部，填充裂缝，从而形成一个高压区域，促使岩石发生断裂，释放出困藏在裂缝中的油气。
生物胶压裂液的应用可以显著提高油气开采的效率，但同时也存在一些潜在的环境风险。
首先，压裂液中的添加剂可能会对地下水造成污染，影响水质。
其次，压裂作业可能会导致地震活动的增加，给周边地区带来安全隐患。
因此，在使用生物胶压裂液的过程中，必须严格控制操作参数，确保压裂作业的安全和环保。
总的来说，生物胶压裂液作为一种新型的压裂技术，具有很大的应用前景。
通过不断改进生物胶的配方和制备工艺，可以进一步提高压裂液的性能，降低生产成本，推动油气勘探开发的进程。
然而，我们也必须认识到生物胶压裂液存在的环境风险，并采取有效措施加以控制，实现资源开发和环境保护的双赢局面。
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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）。
C>Centangle
Inter-net construction
ah l
p=v/(ah l)
0<p<1/3
treelike micelle
1/3<p<1/2
清洁压裂液 成胶机理
四、优质高效压裂液性能
摩阻低
悬砂 性好
低伤害
理想压裂液 应满足的性 能要求。
无残渣
压裂液 的性能
滤失小
配伍 性好
稳定 性好
油基冻胶压裂液
油基压裂液
油基压裂液特点： 油的滤失量大； 油的粘度高于水，摩阻比水大； 溶于油的添加剂选择范围小，成本高，改性效 果不如水基液； 易使作业人员、设备、场地受到油污； 油基成本高； 容易引起火灾； 适用于低压、强水敏地层，在压裂作业中所占 比重较小。
泡沫压裂液
VES压裂液备受关注，成为研究的热点！
清洁压裂液（VES）
不需交联剂 不需破胶剂
摩阻损失小
清洁压 裂液
弹性好， 携砂性能强
无残渣， 地层伤害低
剪切稀释性
清洁压裂液（VES）
C>CMCⅠ
Single surfactan t
Spherical micelle
C>CMCⅡ
Wormlike micelle
水+添加剂 +稠化剂 →溶胶液 水+添加剂 +交联剂 →交联液 溶胶剂+交联 液→水基冻胶 压裂液
溶胶液
交联液 溶胶剂：交联液=100:（1~12）
压裂液
油基压裂液
油基压裂液是以油为溶剂或分散介质，与 各种添加剂配制而成的压裂液。 油 基 压 裂 液
稠化油压液（将稠化剂溶于油中配制而成）
原油（成品油）+胶凝剂+ 活化剂→溶胶液水 +NaALO2 →活化液溶胶液 +活化液+破胶液→油基冻 胶压裂液
水基压 裂液
纤维素衍 生物
合成聚合 物
主要是部分水解羟甲基 叉基聚丙烯酰胺水基 冻胶压裂液
水基压裂液
水基压裂液的发展经历了三个阶段： （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。在此基础上开发出了延迟交 水基压裂液应用广 联技术。
目前国内外常用 的压裂液主要有 四种：
水基压裂液 油基压裂液 泡沫压裂液
清洁压裂液
水基压裂液
水基压裂液：以水做溶剂或分散介质，向 其中加入稠化剂配制而成的压裂液。
天然植物 胶
主要成分为多糖天然高 分子化合物，主要包括： 胍胶及其衍生物、田箐 胶及衍生物、魔芋胶 非离子型聚多糖，主要 有：羧甲基纤维素冻 胶压裂液、羟乙基、 羟丙基纤维素
五、压裂液发展的趋势
目前VES压裂液体系存在的缺点： 组分浓度较高，成本高； 对于一些地层配伍性不是很好； 耐温性能不够理想，适用于低温低压环境； 对于高渗油藏滤失量较大。
高效、低伤害、低成本是压裂液发展的主题。
五、压裂液发展的趋液体系具有广 阔的发展空间。在VES压裂液的基础上不断 完善并开发出新型压裂液具有重要意义。 （1）研制开发油田工作液用新型表面活性 剂； （2）研制开发适合国内油藏特点的清洁压 裂液体系； （3）重点进行清洁压裂液抗高温性能研究； （4）开展清洁压裂液应用的工艺技术研究。
嵌段聚 合物
六、结论
粘弹性表面活性剂压裂液体系（VES）具有 光明的发展前景，借鉴VES的成胶机理和独 特优点，研制开发出类似于疏水缔合聚合 物型和嵌段聚合物型压裂液体系是发展高 效、优质压裂液重大的突破。 以后应多关注该方面的研究信息。
清洁压裂液（VES）
清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂（ViscoElasitic Surfactant）VES压裂液 ，主要由低 分子长链脂肪酸衍生物季铵盐阳离子表面 活性剂、盐溶液、激活剂和稳定剂很少几 种添加剂组成 。 VES打破了传统聚合物压裂液和破胶方法的 理念，VES不需交联剂，不需破胶剂，添加 剂使用量少，对地层伤害低等。
成本低
四、优质高效压裂液性能
1.粘弹性好，悬浮性能好，携砂性能强； 2.摩阻损失小，便于输送； 3.易破胶，破胶彻底，残渣少，无滤饼形成； 4.对地层损害低（低残渣、易返排）； 5.滤失量小，增产效率高； 6.配伍性好，不引起粘土膨胀或产生沉淀堵塞 地层； 7.性能稳定，抗剪切能力强，耐温性好； 8.材料来源广，成本低，可广泛应用。
压裂液文献报告
2012.9.15
目录
一 二 三 • 压裂技术 • 压裂液发展史 • 压裂液类型
四 五
六
• 优质高效压裂液性能 • 压裂液发展趋势
• 结论
一、压裂技术
一、压裂技术
压裂定义：压裂就 是用压力将地层压 开，形成裂缝，并 用支撑剂将裂缝支 撑起来，以减小流 体流动阻力的增产、 增注的措施。
二、压裂液发展史
油 基 压 裂 液 水 基 压 裂 液 泡 沫 压 裂 液 清 洁 压 裂 液
压裂液作为压裂技术的重要组成部分，发展迅速,已经从原油和 清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟 交联作用的压裂液体系和清洁压裂液体系,同时取得了许多关于 压裂液理论和研究成果。
三、压裂液类型
五、压裂液发展的趋势
复配型
• 水溶性聚合物和表面 活性剂按合适比例混 合配制成的压裂液， 兼顾两者优点，成本 较低。
新方向
疏水
缔合
• 在聚合物亲水性大分 子链上带有少量疏水 基团的水溶性聚合物， 增粘、抗温、抗盐能 力强。
• 采用RAFT方法合成 了含有一个亲水段和 一个疏水段的嵌段共 聚物压裂增稠剂，具 有优良的耐温性能。