压裂液简介
你所不知道的水力压裂技术（知识量巨大、烧脑、慎入！）
你所不知道的水力压裂技术（知识量巨大、烧脑、慎入！）
页岩气革命不仅提高了美国的能源自给水平，还改变了全球能源供需格局，甚至掀起了全球页岩气开发大潮，而其最大的技术因素，正是用于开采页岩气的水力压裂技术的出现。
△轰轰烈烈的美国页岩气革命 随着石油工业的发展，低渗透、超低渗透的非常规油气资源逐渐成为各国油气田的增产主体。
如果将开采常规油气藏比作挤海绵里的水，那么低渗、超低渗透油气藏则像是已经甩干的毛巾，很难再从中挤出水来。那么石油工程师们又是如何从这些储层中将油气资源“挤”出来的呢？ △全球页岩气储量分布
答案还是压裂技术！
< 压裂基础知识 >
一、什么是压裂？
压裂就是利用水力作用在油气层中形成人工裂缝，提高油气层中流体流动能力的一种储层改造技术。 △油层中的裂隙，可以增加油气渗流通道，大幅提高产量
二、压裂的原理
利用地面高压泵组，通过井筒向地层注入大排量、高粘液体，在井底憋起高压，当该压力超过地层承受能力时，便会在井底附近的地层形成裂缝。
继续注入携带支撑剂的液体，裂缝逐渐向前延伸，支撑剂起到支撑裂缝作用，形成了具有一定尺寸的高导流能力的填砂裂缝，使油气轻松地通过裂缝流入井中，达到增产增注效果。 △含支撑剂
△压裂基本流程
三、压裂液与支撑剂
1.压裂液压裂液是压裂施工的工作液，是一种具有一定黏度的流体，起到传递能量、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。 △压裂液
常用的压裂液有：水基、油基、乳化、泡沫、酸基等类型。其中，应用最广泛的为水基压裂液。
△水基压裂液：由水与天然或合成的聚合物配制而成
压裂液包括前置液、携砂液和顶替液三种。
前置液：用于造缝，在温度较高的地层里，还起到降温作用；
携砂液：携带支撑剂进入裂缝，将支撑剂填在裂缝内预定位置；
顶替液：用来顶替井筒内的携砂液，将携砂液送到预定位置，预防砂卡。
2.支撑剂支撑剂是指能够进入被压开的裂缝并使其不再重新闭合的固体材料。
压裂液性能及分类
压裂液性能及分类
压裂液提供了水力压裂施工作业的手段，但在影响压裂成败的诸因素中，压裂液及其性能极为重要。对大型压裂来说，这个因素就更为突出。使用压裂液的目的有两方面：一是提供足够的粘度，使用水力尖劈作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝沿程输送及铺设压裂支撑剂；再者压裂完成后，压裂液迅速化学分解破胶到低粘度，保证大部分压裂液返排到地面以净化裂缝。
压裂液是一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为：
(1) 前置液： 其作用是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。为提高其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶 ( 粒径 100~320 目，砂比 10%
左右 ) 或 5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。
(2) 携砂液： 它起到将支撑剂 ( 一般是陶粒或石英砂 ) 带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。
(3) 顶替液： 其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。
根据不同的设计工艺要求及压裂的不同阶段，压裂液在一次施工中可使用一种液体，其中含有不同的添加剂。对于占总液量绝大多数的前置液及携砂液，都应具备一定的造缝力并使压裂后的裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。这样它们必须具备如下性能：
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。
压裂液性能评价-粘土稳定剂
压 裂 液 总 结
压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。
压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。特别适于低渗透油气藏的整体改造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。
一、压裂液对油气层的损害
压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。
1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害
1）压裂液滤液对油层的损害
在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人储集层，滤液的侵人改变了储集层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁。故选择压裂液时首先应当考虑，当压裂液向储集层发生渗滤引起流动阻力增加时，储集层压力能否克服该附加阻力。另外使用压裂液添加剂不当时，会造成岩石润湿性反转，当油层由水湿转变为油湿时，可使油相渗透率大幅降低，压后产量减少。因此，要把降低表面张力与防止润湿反转结合起来。滤液在油层中滞留的时间越长，对油气层渗透率的损害越大。油气层渗透率越低，造成损害越严重。
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。
压裂液
压裂液
1油层造缝机理 ............................................................................................................................ 2
1.1 油层压裂原理 ............................................................................................................... 2
1.2裂缝形成 ......................................................................................................................... 3
1.3影响裂缝形成的因素 .................................................................................................... 5
1.4油层水力压裂的作用 .................................................................................................... 5
2压裂液性能及分类.................................................................................................................... 6
3水基压裂液 ................................................................................................................................ 8
压裂液 2
第二节 压裂液
一、 教学目的
掌握各种压裂液的类型，了解压裂液的类型，学会计算压裂液的几种滤失系数，掌握压裂液的流变性。
二、 教学重点、难点
教学重点
1、压裂液的类型
2、压裂液的流变性
教学难点
1、压裂液的滤失系数
三、 教法说明
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表
四、 教学内容
本节主要介绍三个方面的问题：
一、 压裂液类型
二、 压裂液的滤失性
三、 压裂液的流变性
概况：
在影响压裂成败的各种因素中，除了压裂设备外，重要的是压裂液及其性能。
压裂液的类型及其性能对能否造出一条足够尺寸的、具有高的FRCD的填砂裂缝有密切的关系（压裂液类型、滤失性、流变特性）。
压裂液是一个总称。在压裂施工过程中，注入井内的压裂液在不同施工阶段有着各自的任务，所起的作用是不同的，可分为：
1、前置液（加砂前的压裂液），其作用（功能）为：
①破裂地层
②造成一定几何形态的裂缝，以便让其后的携砂液进入缝中（要求缝宽W≧(2～2.5)pd←砂子直径）
③延伸裂缝（使裂缝在长、宽、高三个方向上延伸）
④冷却地层与裂缝
通常前置液的用量占总液量的20%～40%。
2、携砂液（携带砂子的压裂液），其作用：
①携砂入缝，并在缝中保证布砂的要求，防止压开的裂缝闭合
②延伸和扩展裂缝
③冷却地层及裂缝
通常携砂液的用量更大，占总液量的60%～80%。
3、顶替液（把携砂液顶替入地层的压裂液），其作用：
①中间顶替液用来将携砂液送到预定位置
②最后顶替液将井筒中的携砂液全部替入裂缝
③也起延伸裂缝的作用
一般只用清水、溶性水就行了，顶替量为（1～2）倍油管体积。
压裂液的性能要求：
①造缝能力强、滤失量少：
这是造长缝、宽缝的重要条件，压裂的造缝能力取决于压裂液的
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍
目录
一、压裂工艺概述............................................2
1. 压裂工艺定义及重要性..................................3
2. 压裂工艺发展历程......................................3
3. 压裂工艺应用领域......................................4
二、压裂原理与基本流程......................................5
1. 压裂原理简介..........................................6
（1）岩石破裂理论........................................7
（2）水力压裂基本原理....................................8
2. 压裂基本流程..........................................9
（1）前期准备...........................................10
（2）压裂施工...........................................11
（3）后期评估...........................................13
三、压裂设备与技术参数.....................................14 1. 压裂设备组成.........................................15
（1）压裂泵.............................................15
低温破胶体系压裂液在新疆油田的应用
新 疆 石 油 科 技 ２００８年第２期（第１８卷） ．３１．
低温破胶体系压裂液在新疆油田的应用
郑克祥①王玉斌袁文义
新疆油田公司采油工艺研究院，８３４０００新疆克拉玛依
摘要 低温破胶体系压裂液就是在常规压裂液的基础上，加入一种激活剂，激发ＡＰＳ活性，加速ＡＰＳ释放过氧基的历程，从而
达到快速破胶的目的。通过室内研究、现场实验发现，该压裂液体系从破胶时间、破胶液粘度以及返排率都优于常规压裂液。 主题词压裂液低温破胶激活剂影响因素应用
１前言
随着油藏开采的持续，地层能量降低，产量下降，
势必要对储层进行压裂改造。要想取得好的压裂效 果，不仅要求压裂液具有良好的流变性、悬砂性、降滤
失性等，还必须具有良好的破胶水化性，以提高压裂
液的返排率，减少对储层的伤害。但是，一些浅层井 （不足８００ｍ），井温比较低，一般在２０￣４０％，用常规的
压裂液破胶困难，返排率低，这就势必对储层产生较
大的伤害。为了解决这一问题，国内外专家和学者都
进行了大量的研究与现场实验。其中具有代表性的为 酶类破胶剂的研究，但酶类破胶剂成本较高难以推广
使用。而且常规酶破胶剂虽然在低温下是一种较好的
压裂液破胶剂，但它要求较低的ｐＨ值，一般酶在 ｐＨ＝６时活性最大，高ｐＨ值会使酶失去活性。因此，
酶只能在ｐＨ值为３．５～７．５的条件下进行破胶。而目
前常用的压裂液体系的ｐＨ值都要求在７．５以上，二 者之问存在严重的矛盾。低温破胶体系压裂液就是在
常规压裂液的基础上，加入一种激活剂ＤＪ，激发ＡＰＳ 活性，加速ＡＰＳ释放过氧基的历程，从而达到快速破
胶的目的。
２新型低温破胶体系反应机理
压裂液的破胶速度取决于过硫酸盐的分解速度，
而低温破胶激活剂ＤＪ在反应中起着催化剂的作用， 缩短了反应时间。在低温下，少量过氧化物再加入激 活剂，通过引发过氧化物使其在低温下释放游离氧，
以破坏冻胶的结构，使大分子降解。过程如下（ＤＪ与氧 分子反应，生成Ｒ—Ｏ一０・自由基）： Ｒ—Ｏ—ＯＨ＋Ｍｎ『＋）— Ｒ—Ｏ・＋Ｍ（叶 ＋ＯＨ Ｒ—ＣＨ—Ｏ—Ｏ—Ｈ＋Ｍｎ（＋）—｝Ｒ—ＣＨＯ一十ＨＯ．＋Ｍ（ｎ＋１ Ｒ—ＣＨ—Ｏ—Ｏ—Ｈ＋・ＯＨ—｝Ｒ—Ｃ・一Ｏ—Ｏ—Ｈ＋Ｈ２Ｏ Ｒ—Ｃ＝０＋Ｈ０・— Ｒ—ＣＨ—Ｏ—Ｏ—Ｈ＋・ＯＨ
HBP返排液处理工艺简介zxp
华油惠博普科技股份有限公司
压裂返排液处理工艺介绍
压裂返排液为压裂施工作业后剩余及从井口返排出的残余压裂液，由于在压
裂时加入众多添加剂，故压裂废液残存着瓜尔胶、悬浮物、原油、返排时所带出
地层中的部分盐水及其他有机添加剂等多种有毒有害难降解物质，致使其成分复
杂多变，氯化物含量高，往往也呈现有“三高”（高COD 值，高稳定性，高粘度）
特征。若将压裂返排液直接进入现有污水处理系统进行处理，会对现有设备产生
较强冲击，所以，有必要单独针对压裂返排液进行单独处理，降低其处理难度。
据统计，以大庆某采油厂为例，压裂返排液废水一般就近存放在井场周边，
由于废水具有分散和不连续的特点，难以统一集中处理。研发撬装式处理设备能
同时满足分散和集中处理需求，具有一定的市场。
经前期调研，目前油田现有的污水处理技术不能针对性的解决压裂返排液的
问题，无论是回注还是重复配液，现有的处理技术并没有完全实现达标，对其存
在认识不够明确的现象，再结合一定的市场需求，有必要针对压裂返排液回注处
理技术开展撬装式处理技术的研发工作，本着简易、高效、便利的原则，实际解
决油田对压裂返排液处理的难题。
1、压裂返排液处理技术
适用范围：重复配液处理技术针对各种交联型（包括弱交联）体系的压裂返
排液处理，处理后的水可根据客户要求重复配压裂液；回注处理技术针对各类压
裂液体系进行处理，处理后可达标回注或进污水站。 2、工作原理
该系统模块化设计，主要包含预处理、除油、氧化、固液分离、过滤、脱水
等单元，不同的成分的废水可用不同的处理单元。 压裂返排液处理技术工艺图 3、技术特点
（1）适用范围广，能适用各种体系的压裂返排液；
（2）撬装化设备，模块化设计，方便运输；
（3）药剂添加少，更环保；
（4）主要进、出水指标：
进水：含油含悬浮物1000 mg/l；
粘度﹤5 mPa·s；
出水：PH：6-9
含油、含悬浮物﹤10 mg/l； 细菌﹤100个/ml；钙镁﹤150mg/l