瓜胶压裂液性能及在滨661块整体压裂中的应用
压裂液体系发展和高温压裂液体系
—耐温在120℃以内
（三）低分子瓜胶压裂液
1、基本原理
应用“分子设计”与缔合作用机 理，近年开发的全新理论的新型压 裂液体系，具有“低粘高弹、无需 破胶和回收再利用”等特点。
2001年Halliburton公司Weaver 等人提出：新型粘弹性压裂液技术
2002年Weaver等人提出：无需 破胶剂的新型压裂液技术
145
140
温度（℃）
高温压裂液的耐温耐剪切性能
0.6%HPG+0.75%ZB-2高温交联剂+0.5%DO-3温度稳定剂+
η (mPa.s)
600 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 200 180 160
η T
140 120 100 80 60 40 20 0
双自由基·O—O·是聚 合物降解的引发剂
提高压裂液的耐温性能的措施
3、除氧剂
硫代硫酸钠：还原剂，是目前高分子聚合物使用最广泛的稳定剂。 但也有文献证明，硫代硫酸根离子在室温下不是一种有效的除氧剂。 亚硫酸钠：比硫代硫酸钠更有效的硫酸盐与氧分子相互作用产生的产物或中间基团可能造成液体粘度 有一定的损失。
粘弹性表面活性剂结构
清洁压裂液的基本原理
（二）清洁压裂液
2、水基压裂液与清洁压裂液造缝特性对比
聚合物压裂
清洁压裂液压裂
页岩
砂 体
页岩
（二）清洁压裂液
3、实例
NTX2100 清洁压裂液的粘温曲线
（二）清洁压裂液
4、优点
—低伤害 —低滤失
—易返排
—缝高易控制
5、缺点 —成本普遍比植物胶压裂液成本高一倍以上
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。
超高温瓜胶压裂液加重性能研究
式 中 ： 井 目压 力 ；Ｒ 一 尸 一井 底压 力 ；ｒ 裂 液摩 擦 尸一压
深 井 的 温 度 大 多 超 过 １０ ， 的 甚 至 超 过 ２ ０ ７℃ 有 ０ ℃
即可提高 近 １ ａ ＭＰ 。
现 有 的压 裂 液 体 系并 不适 用 于 此 类 地 层 的 压 裂
液改造。
２ 常 用加 重 材 料
目前增 加压 裂液 密度 的方法 主要 是在压 裂液 中 加入 比重较 大且溶 解 能力较 高 的盐类 。常用 的盐 主
随 着 石 油 勘 探 技 术 的 进 步 ， 油 气 资 源 的 开 发
压 裂液 的静液 柱压 力 。 照此公 式计算 ， 裂液 的密度 压
每 提高０１／ｍ ， ． ｅ 井筒 中压 裂 液 的静 液柱 压力 每千 米 ｇ
不 断 向纵 深 发 展 。 发 的 深 井 越 来 越 多 。 这 些 开
＋广 Ｐ （） １
从 表 １ 以 看 出 ， ａ ｒ 密 度 和 溶 解度 均 为 四 可 Ｎ Ｂ的 种盐 中最 高 的 ， 重效 果最 为 明显 ， 加 国外 相关 报道 中 大多采 用Ｎ ｌ 作为 压裂 液的加 重材 料【 。由于价格 ａｒ ３ 】 太 高（ 目前Ｎ Ｂ 的市 场价 格 在 ｌ ０ 元／ 上）限制 ａｒ １ ０ ｔ ０ 以 ， 了其应 用 范围 ， Ｂ 也存 在类 似 的问题 。 Ｋｒ
２ ５
粘 度／ ａ ｓ （ ・ ｍＰ ）
９ ． ６０
１ ４
压裂液调研报告
压裂液的研究进展调研报告压裂已经广泛应用于增产当中，压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用。
压裂液存在着破胶难，污染环境，污染储层，抗温抗盐性能差的问题。
为此，在研究大量文献的基础上，回顾了压裂液技术的发展和现状，总结了适合不同地层条件的国内外压裂液新技术，以及现阶段存在的问题，展望了未来的发展方向。
研究结果表明，目前仍是以聚合物增黏剂为主的水基体系，并且研究出了抗高温清洁压裂液，微束聚合物压裂液，无聚合物压裂液以及新型原油基压裂液等等。
水基压裂液残液五步处理法，在现场应用效果明显，残渣，破胶性能，相容性，水锁伤害是储层伤害的主要原因。
压裂液将主要朝着地层伤害小，抗温抗盐，地层适应性强，环境友好的方向发展。
压裂液的类型：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液。
压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来经历了巨大的演变。
早期的压裂液是向汽油中添加足以压开和延伸裂缝的黏性流体；后来，随着井深的增加和井温的升高，对压裂液的黏度提出了更高的要求,开始采用瓜胶及其衍生物基压裂液。
为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性，研究出了高温油基压裂液。
最初使用的压裂液是炼制油和原油，由于最初担心压裂液和含有非酸性水液的油气储层接触，可能产生不利影响，后来实验已经证明，用适当的添加剂（粘土控制物质，表面活性剂等），使用水基液能处理大部分油气储层，在一个已知储层的压裂液处理中，最好是通过实验室地层岩心实验（或者一贯的现场结果）来确定水基压裂液的可用性。
水基压裂液体系及技术包括：非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液技术、pac阳离子聚合物压裂液体系、有机硼交联水基压裂液技术、哈利伯顿微束聚合物压裂液体系、高黏度水基压裂液、无聚合物压裂液体系、低凝胶硼酸压裂液、无固相压裂液、无破胶剂压裂液技术压裂液。
油基压裂液体系及技术：低渗、低压、水敏性油气藏储量占每年探明储量的1/3而且有继续上升的趋势，有效合理地开发这部分油气藏对稳定增加油气产量意义重大。
压裂液分类及作用
压裂液分类及作用
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。
高温地层瓜胶压裂液裂缝处理实验研究
果表 明 ： 分别加入 ０１ 酯和 １０ｍｇＬ金属过氧化物对压裂液黏度 有一定影响 ，但能满足 压裂施工对黏度 的要求， ．％ ０ ／ ２种处理剂 同时加入 时，剪切 ４ ｎ后压 裂液，黏度为 １５ｍＰ －，能够满足压 裂液携砂 的黏度 要求 ； ０ｍｉ ８ ａ ｓ 加入处理剂
后破胶液 ５ ％ 特征粒径 由 １６５ｇ 降到 ９ ． ０ ３． ｍ ８ ６岬 减小 了 ２ ．％ ； 胶液填砂 管伤 害率 由４ ． 降低 为 ２ ．％，处 ７８ 破 ２１ ％ ７ ２ 理效果显著。
高温地层瓜胶压裂液裂缝处理 实验研 究
虞建业 ， 卢敏 晖， 姚文鸿 ， 沈飞
（ 中石化江苏油 田分公司石油工程技术研究 院，江苏扬州）
摘要 对 耐高温酯 、金属过氧化 物作 高温地 层 的裂缝处理 剂进行 了实验研究。进行 了裂缝处理 剂对压裂液流
变性能的影响实验 、破胶液特征 粒径对 比测试和加裂缝处理 剂的压裂液破胶液对砂柱 渗透率伤害率分析 。研 究结
关键词 水基压裂液 ； 压裂液添加 剂 ； 压裂裂缝 ； 流体携带能力 ； 低渗透 油气藏 ； 增产措施
中图分类号 ： Ｅ ５ ．２ Ｔ ３ ７１ 文献标识码 ： Ａ
目前 ，低渗 透 油气藏 压 裂 主 要使 用瓜 胶 类 压 裂 液 ［，瓜胶类 压裂 液对 地层及 裂缝 的损害主要 有 ［： １ ］ ２ ］
铵降解时，瓜胶的每个结构单元 中的 ｌ 个糖苷键 ８
都 可 以断 开 。
①在裂缝壁面形成滤饼，堵塞地层孔 隙 ； ②在支撑
孔喉半 径小 ，压裂 液中固相 易对地层形 成损害 ； ④在 生 产过 程 中压 裂 液残 渣 返 流堵塞 支 撑剂 填 充层 ，降 低 了裂 缝 导流 能力。 通常应 用 过硫 酸 铵对 压 裂液 进
压裂液介绍
4.压裂液添加剂的质检 压裂液添加剂的质检 （2）抽样 ）
分化工库和现场应用两种取样方式， 分化工库和现场应用两种取样方式， 采用多点平均取样方式， 采用多点平均取样方式，取样范围须包括 整个药品存放空间。 整个药品存放空间。将所取的试样装入清 干燥的取样瓶中，并粘贴标签， 洁、干燥的取样瓶中，并粘贴标签，标签 中标明：产品名称、代号、批号、 中标明：产品名称、代号、批号、取样日 取样人。 期、取样人。
3.压裂液添加剂 杀菌剂 压裂液添加剂-杀菌剂 压裂液添加剂
所有的水含有细菌； 所有的水含有细菌； 水基液必须加有杀菌剂； 水基液必须加有杀菌剂； 杀菌剂能控制厌氧菌或喜氧菌繁殖； 杀菌剂能控制厌氧菌或喜氧菌繁殖； 细菌侵袭有机聚合物，损坏其链和降低粘度。 细菌侵袭有机聚合物，损坏其链和降低粘度。 加入杀菌剂主要是为了防止因聚合物降解 导致粘度下降，影响交联、携砂。 导致粘度下降，影响交联、携砂。
常用稠化剂性能
稠化剂 香豆胶 田菁胶 胍尔胶（巴基斯坦） 羟丙基田菁胶 羟丙基胍尔胶（国内） 羟丙基胍尔胶（美国） 含水量 （%） 4.5-9.0 8.0-14.0 9.5 6.0-11.0 7.0-12.0 8.2 水不溶物 含量(%) 6.0-13.0 20.0-35.0 20.0 7.5-16.0 8.0-15.0 4.4 1%溶液粘度
二、压裂液概述
（2）油基压裂液体系 ）
适用于低压、偏油润湿、强水敏的储层。 适用于低压、偏油润湿、强水敏的储层。
（3）乳化压裂液体系 ）
适用于水敏、低压地层。 适用于水敏、低压地层。
（4）泡沫压裂液体系 ）
适应于低压、水敏性储层，特别是气藏。 适应于低压、水敏性储层，特别是气藏。
二、压裂液概述
100 90 80
不同类型的胍胶压裂液
不同类型的胍胶压裂液
胍胶压裂液是一种用于岩石裂缝增强和增加裂缝带宽的液体。
它由多种不同类型的胍胶组成，可根据不同的地质条件和需求进行配方调整。
以下是几种常见的胍胶压裂液类型：
1. 水基胍胶压裂液：由胍胶和水混合而成，具有与地下水环境兼容性好和废水处理容易的特点。
2. 油基胍胶压裂液：由胍胶和石油基质混合而成，具有高温高压下稳定性好和耐腐蚀性强的特点。
3. 多组分胍胶压裂液：由多种不同类型的胍胶和助剂组成，可根据具体需求进行定制配方，以满足特定的地质条件和工程要求。
4. 高温胍胶压裂液：含有特殊的热稳定剂，能够在高温环境下保持稳定性和性能。
5. 低粘度胍胶压裂液：具有较低的黏度和表面张力，能够更好地渗透和填充岩石裂缝。
这些胍胶压裂液类型可以根据油田地质特征、油井条件和生产需求进行调整和组合，以实现最佳的压裂效果。
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瓜胶压裂液性能及在滨661块整体压裂中的应用张虎贲【摘要】压裂液的流变性是影响其压裂效果的重要因素之一。
针对胜利油田滨661块研制的瓜胶与交联剂FYC-160形成的压裂液体系 GRJ-11,研究其流变性、耐温性和抗剪切性,并利用扫描电镜观测了其微观结构。
结果表明,此压裂液体系具有良好的增黏能力和抗剪切效果,170 s-1、剪切40 min后,体系黏度仍在90 mPa·s 左右,且内部形成了稳定的三维交联网络结构。
对此压裂液在滨661块沙四段12口井进行了整体压裂投产,平均每口井日产油5.53 t,平均含水率为39.74%,压裂后单井获得较高产能,满足于地层压裂的要求。
%The rheology of fracturing fluid is one of the important factors that influence the fracturing effect.The rheology, heat resistance and shear resistance of fracturing fluid (GRJ-11 )were studied which was consisted with guar gum and crosslinking agent(FYC-160)in Shengli oilfield.Its microstructure was observed by scanning electron microscopy (SEM).The results of experimental tests showed that,the fracturing fluid system had higher property of viscosifying ability,shear resistance and more perfect three-dimensional cross-linked network structure.The viscosity of the fracturing fluid could keep about 90 mPa·s after shearing at 170 s-1 for 40 min.The guar gum fracturing fluid system was applied to the field successfully for 12 oil wells,and the average oil production was 5.53 t/d and the average water cut was 39.74% after dealing with 12 wells. The GRJ-1 1 system could match the need of the well with the low reservoir permeability of Es-4 of Bin 6 6 1 black.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P48-51)【关键词】瓜胶压裂液;流变性;抗剪切性;整体压裂【作者】张虎贲【作者单位】胜利油田东胜集团股份公司，山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+4压裂作为改造低渗透油藏的一项重要增产措施，其压裂液的好坏直接影响着压裂效果，是决定压裂成功与否的关键之一［1－3］。
对于不同的油藏条件，一种好的压裂液，应具有交联比的范围大、体系的黏度高、抗剪切能力强等特点，因此研究适合的压裂液是十分必要的。
其中油基压裂液是研究最早的压裂液体系，但其适用的油藏条件较窄，随着压裂技术的不断进步，为了适应不同的压裂要求，经过深入的探索和改进，水基压裂液成为目前应用最为广泛的压裂液体系。
其中瓜胶压裂液的研究最多，此类压裂液能够适用于地层温度为100～150℃的高温地层的要求，瓜胶压裂液的研制成功，极大地促进了我国低渗透油藏压裂技术的进步［4－5］，其中使用最多的增稠剂是羟丙基瓜胶，其特点是增稠能力强、容易交联、性能稳定［6］。
压裂液体系流变特性、耐温能力以及剪切稳定性等指标是证实压裂液是否能起作用的关键，决定着压裂效果、压裂液的携砂等作用［7－8］。
本文针对胜利油田滨661块沙四段的整体压裂进行了研究，对瓜胶压裂液的流变性能和微观结构进行了评价，并探讨了其在滨661块沙四段的整体压裂效果。
1 实验部分1.1 实验材料瓜尔胶原粉（GRJ），山东东营鲁源公司提供；交联剂FYC－160，南京奥佳化工有限公司；杀菌剂SLP，甲醛；纯碱，支撑剂：陶粒0.425～0.850mm，破胶剂过硫酸铵；实验中使用的化学剂均为分析纯。
沙四段地层水为MgCl2型，地层水总矿化度为19 077.0mg／L。
1.2 实验仪器和方法1.2.1 瓜胶压裂液流变性将瓜尔胶与交联剂FYC－160及其一定浓度添加剂混合后，其中交联比即瓜尔胶与交联剂的质量比为100∶0.7，形成瓜胶压裂液体系（GRJ－11）pH 为9.5～10；恒温116℃下，利用RS600型哈克流变仪测定在剪切速率范围为0.01～1 000s－1下黏度随剪切速率变化的流变曲线。
1.2.2 瓜胶压裂液耐温及抗剪切能力评价首先将GRJ－11体系加入流变仪的样品杯中，根据标准SY／T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》，开始试验并升高温度，其升温的速率为（3±0.2）℃／min，在升温的过程中，一直不停的对GRJ－11体系进行剪切，研究其耐温能力，通过分析剪切过程中的温度、GRJ－11体系的黏度等参数的变化，进而探索GRJ－11体系的抗剪切等性能。
同时，为了进一步研究GRJ－11体系的耐温特性，将GRJ－11体系升至不同的温度，恒温稳定30 min后，恒定剪切速率为170s－1条件下，测定其黏度随温度的变化曲线。
1.2.3 压裂液微观结构观测利用扫描电子显微镜（JMS－6380LV，日本电子），用微量注射器取交联前后的GRJ－11体系，采用液氮冷冻的方式，真空放置2d 后，观测其结构。
2 结果与讨论2.1 GRJ－11压裂液体系微观结构研究图1为压裂液体系交联前后的电镜照片。
图1 压裂液体系GRJ－11交联前后SEMFig.1 The photograph of GRJ－11 before and after crosslinking从图1中可以看到，对于没有交联的瓜胶体系，溶液中并未观察到网络结构的存在，而图1（b）中形成的已交联的GRJ－11压裂液体系，可以明显的看到交联的网络结构，这种网络结构的形成能够增加压裂液体系的黏度，对于提高GRJ－11体系的携砂作用是十分有益的。
2.2 GRJ－11压裂液体系流变性研究图2为压裂液体系的流变曲线，可以看到此压裂液体系具有明显的剪切变稀行为，为了更好的研究压裂液的流变特性，对此体系的本构方程进行了研究，通过对比不同本构方程的拟合结果，发现利用Carreau数学模型进行拟合后的相关系数最大，Carreau模型的表达式见公式1。
图2 压裂液体系GRJ－11的流变曲线Fig.2 The rheology curve of GRJ－11 system图2中实线即为利用Carreau模型拟合后的曲线，其相关系数R2为0.987，模拟值和实验值吻合良好。
式中η为剪切黏度，mPa·s；η0为零剪切黏度，mPa·s；η∞为极限剪切黏度，mPa·s；n为幂率指数；λ为时间常数；γ为剪切速率，s－1。
零剪切黏度和极限剪切黏度是定值，与剪切速率无关，压裂液体系黏度介于二者之间，即η0＞η＞η∞，零剪切黏度是指，溶液在临界剪切速率之前是牛顿流体，其黏度是一定值，很小的剪切力无法超越分子链与链之间形成的稳定的结构强度，结构依然保持稳定。
此体系的零剪切黏度为13 763mPa·s，零剪切黏度的大小与压裂液体系形成的凝胶结构强度有关。
2.3 温度对压裂液体系剪切黏度的影响图3为压裂液体系黏度随时间的变化曲线。
由图3可见，随着时间延长，压裂液体系的黏度逐渐降低，最后趋于稳定；在温度达到116℃时，170s－1的剪切速率下，连续剪切40min后，压裂液体系的黏度仍然稳定在90mPa·s左右，满足标准SY／T 6376—2008中指出压裂液通用技术条件大于50 mPa·s的指标［9］，说明该体系在116℃下具有良好的耐温能力，适用于高温低渗油藏。
且抗剪切性较好，说明流变稳定性好，能够满足携砂要求，可满足现场压裂施工造缝和携砂的要求。
图3 压裂液体系GRJ－11耐温耐剪切曲线Fig.3 Heat resistance and shear resistance curve of GRJ－11 system图4为不加任何高温稳定剂的压裂液体系在170s－1时，不同温度下测得的黏度，可以看到，在温度低于120℃时，体系的黏度随温度的变化很小，均高于90Pa·s，但进一步提高温度，体系的黏度急剧降低，说明此瓜胶压裂液体系在温度高于120℃时，内部的三维网络结构发生了破坏，导致体系的黏度降低，因此为了满足不同油藏条件的需要，对于温度较高的油藏，为了进一步增强压裂液体系的耐温性，提高其黏度稳定性，应在压裂液研发的过程中，考虑加入高温稳定剂，从而获得高温甚至超高温压裂液体系。
3 压裂液体系现场试验及应用滨661块位于山东省滨州市境内，构造位于东营凹陷西北边缘，滨南－利津断裂带西段，北依滨县凸起，东南临利津洼陷。
沙四计算地质储量64.27×104 t，属于中深、中产能、中丰度油藏。
砂岩中等分选性；中等磨圆度；颗粒支撑方式，线－点接触关系，孔隙胶结类型。
沙四段地层主要为一套灰色、褐灰色泥岩油页岩与粉砂岩，下部为紫红色泥岩与粉砂岩互层。
其储层分布范围广，但横向变化大。
储层岩性为粉砂岩。
滨661井沙四段岩心分析孔隙度平均值为18.3%，渗透率平均值为6.7×10－3μm2。
图4 压裂液的耐温性能曲线Fig.4 The heat resistance curve of GRJ－11 system3.1 综合效果分析使用此瓜胶压裂液体系在滨661块沙四段进行了压裂措施，共施工12口井，成功率100%，取得了较好的效果。
统计了12口压裂投产井，如图5所示为各井初期稳定产能对比，可以看到，压裂初期日产液4.59～15.63t，平均日产液8.99t，初期日产油2.6～9.2t，平均日产油5.53t，初期含水率8.23%～60.41%，平均含水率39.74%。