清洁压裂液用稠化剂
压裂液的特点与适用范围
压裂液的特点与适用范围一、水基压裂液水基压裂液是以水作为分散介质（溶剂），再添加多种添加剂配制而成的一种压裂液。
按稠化方式和稠化程度不同分为水基冻胶压裂液、线性胶压裂液和活性水压裂液。
1、水基压冻胶裂液主要由水、稠化剂、交联剂和破胶剂配制而成。
特点：粘度高，可调性好，易于控制，造缝性能好，携砂能力强；摩阻低，滤失量小，耐温、耐剪切能力好，能在指定的时间内破胶排液，配制材料货源广。
适用范围：除少数低压、油润湿，强水敏地层外，适用于大多数油气层和不同规模的压裂改造，可以完成高温、高压、深井、超深井、高砂比、大砂量等高难度压裂作业。
2、线性胶压裂液（稠化水压裂液）以稠化剂和表面活性剂配置而成的粘稠性水溶液。
特点：粘度较低，携砂性能差，降滤失性能略好，有一定造缝能力。
适用范围：主要用于压裂防砂、砾石充填、低温（小于60℃）、浅（小于1000）井的压裂改造；或用于低砂量、低砂比的煤层气或不携砂注水井压裂。
3、活性水压裂液加有表面活性剂的低粘水溶液。
特点：粘度几乎为零，滤失量大，依靠大排量可以携带较少支撑剂。
适用范围：适用于浅井低砂量、低砂比的小型解堵压裂和煤层气井压裂。
二、油基压裂液以就地原油或柴油作为分散介质与各种添加剂配制而成的压裂液称为油基压裂液。
稠化剂：磷酸酯交联剂：铝酸盐特点：粘度较高、耐温性能较好、携砂能力较强、对储集层伤害较小。
缺点：价格昂贵、施工困难、易燃。
三、泡沫压裂液泡沫压裂液是指在水力压裂过程中，以水、线性胶、水基冻胶、酸液、醇或油作为分散介质，以气体作为作为分散相（不连续相），与各种添加剂配制而成的压裂液。
按分散相类型不同，泡沫压裂液体系可以分为氮气泡沫压裂液、二氧化碳泡沫压裂液和空气泡沫压裂液。
优点：粘度高，携砂和悬砂性能好，摩阻损失小、滤失量小，液体效率高、在相同液量下裂缝穿透深度大；含水量小，密度低，气体膨胀能力强，易于压后返排，对油层污染小。
缺点：温度稳定性差，使用范围受到限制，由于井筒气—液柱的压降低，需要的施工泵压高，对于深度大于2000m以上的油气层施工难度大，设备特殊，成本较高。
压裂常用药剂
按化学性质分类常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳状压裂液、醇基压裂液以及酸基压裂液等六种类型。
1.水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，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，即植物胶及衍生物（脈尔胶、田菁胶、香豆胶等）、纤维素衍生物和合成聚合物。
这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。
2.油基压裂液是矿场原油或炼厂粘性成品油均可作油基压裂液，但其黏度较低、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。
目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。
稠化剂为脂肪酸皂（如脂肪酸铝皂，磷酸酯铝盐等），矿场最高砂比可达30% （体积比）。
稠化油压裂液遇地层水后会自动破乳，所以无需加入破胶剂。
3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。
基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液，气相为二氧化碳、氮气、天然气，发泡剂用非离子型活性剂。
其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等，它具有弱酸性，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。
缺点是砂比不能过高、井深不能过大。
适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。
4.乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。
由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定，性好，其悬砂能力强，滤失低。
由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。
主要有聚合物乳化压裂液和植物胶冻胶原油乳化压裂液。
5.醇基压裂液由彳氐碳醇、稠化剂、水、PH调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。
醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。
能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。
压裂液
压裂液分类
• 煤层气井压裂液特点： • (1)由于煤岩的表面积非常巨大，具有较强的吸附 能力，要求压裂液同煤层及煤层流体完全配伍， 不发生不良的吸附和反应
• (2)煤层割理发育，要求压裂液本身清洁，除配液
用水应符合低 渗层注入水水质要求外，压裂液破 胶残渣也应较低，以避免对煤 层孔隙的堵塞； 对 于交联冻胶压裂液，要求其快速彻底破胶。 (3)压裂液应满足“三防一减”（防速敏，防水敏， 防水锁，减小摩阻）
清洁压裂液
粘弹性表面活 性剂，胶束促 进剂和盐
携砂能力强， 配液质量质量 滤失低和易破 要求高，受环 胶，对煤层伤 境温度限制 害低，易返排
酸，甲醇和水 黏度高，滤失 返排难度大，
活性水压裂液
煤 层 气 常 用 压 裂 液
冻胶压裂液 清洁压裂液 泡沫压裂液
压裂液种类
组成
优点
缺点
清水，活性剂，黏度低，伤害 携砂能力弱， 活性水压裂液 防膨剂和助排 低和易返排， 水锁 剂 污染小
冻胶压裂液
稠化剂，交联 携砂能力强， 剂，破胶剂， 滤失低和相对 防膨剂，助排 造缝长 剂
破胶不彻底， 残渣吸附伤害
压裂液
邻位顺式羟基
钠羧基、酰胺基、邻位 反式羟基
邻位顺式羟基
邻位顺式羟基
酰胺基团
聚合物举例
耐温能力 交联特性
优点 缺点
植物胶及衍生物
羧甲基植物胶、羧甲基 纤维束
植物胶及衍生物
植物胶及衍生物
聚丙烯酰胺及其衍生 物
小于100℃ 快速交联 清洁无毒，成本低
耐温能力差
小于120℃ 锆酸盐（碱性）：
100～150℃
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
2.1交联剂的主要作用 交联剂是决定压裂液粘度性质的主要因素之一。 交联剂与稠化剂发生交联反应，使体系进一步增稠 形成冻胶，成为典型的粘弹流体，粘弹性能的好坏 直接影响压裂液的造缝能力，与形成的裂缝长度密 切相关。
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2、2常用的交联剂类型
庆阳破胶后的残渣率影响比较大，当压裂完成
，压裂液破胶后，稠化剂中的不溶物质都将变为残渣，容 易在填砂裂缝中沉淀，造成二次伤害，使填砂裂缝的导流 能力降低。 • 因此，选取水化性能好，稠化能力强，水不溶物含量低 且易于与多种交联剂交联成冻胶的稠化剂是保证压裂液理 想性能和压裂效果的先决条件。
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2、交联剂
• 交联剂是通过交联离子（基团）将溶解于水中的聚合物 线性大分子链上的活性基团以化学键或配位键连接起来 形成三维网状结构的化学剂。
• 交联剂的选用由聚合物可交联的官能团和聚合物水溶液 的pH值决定，比较常用的且形成工业化的交联剂为硼砂 、有机硼、有机锆和有机钛等。
稠化剂的主要作用是增粘，次要作用是降低滤失和减少压 裂液摩阻等作用。
它的水溶液通过与交联剂的交联作用，形成高分子网架结 构的高粘弹冻胶，使其达到悬浮支撑剂和高裂缝粘度的要 求。
压裂稠化剂的合成及性能评价
２１ ０ ２年 ５月
广
州
化
工
Ｖｏ． ０ Ｎｏ． ０ １４ １ Ｍ ａ ． ０１ ｖ２ ２
Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｈ ｍｉａ ｎ ｕ ｔ ａ ｇ ｈ ｕ Ｃ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓ ｙ ｒ
压 裂 稠 化 剂 的 合 成 及 性 能 评 价
赵建华 ，柯耀斌 ，游成凤 刘 ， 炜
（ ｏ ｅｅｏ Ａ ｐ ｅ ｅｈ ｉ ｅ Ｓ ｕｈ ｅｔ ｅ ｏ ｕ ｎｖｒｉ ， ｉ ｕｎＮ ｎｈ ｎ ３ ０ １ ２Ｂ ｚｏ ａｔｓ １Ｃ ｌ ｇ ｆ ｐ ｌ ｄＴ ｃｎｑ ， ｏ ｔｗ ｓ Ｐ ｔ ｌ ｍ Ｕ ｉ ｓｙ Ｓｃ ａ ａ ｃｏ ｇ６ ７ ０ ； ａｈｕＦ ｎａｙ ｌ ｉ ｕ ｒｅ ｅ ｔ ｈ Ａ ｐｉ ｔ ｎＣ ｅ ｉ ｌ ｅｈ ｏｏｙＣ ． Ｌｄ ， ｉ ｉ ｇｋ ｅｌ ８ １ ０ ； ｉ ｇ ａ ｉｉ ｄＢ ａｃ ， ｐ ｌ ａｉ ｈ ｍ ｃ ｃｎ ｌ ｏ ， ｔ． Ｘ ｎ ａ ｕ ｒ ４ ０ １ ３Ｊ ｎｈ ｎＯ ｌｅ ｒｎ ｈ ｃ ｏ ａＴ ｇ ｊｎ ｅ ａ ｆｌ
ห้องสมุดไป่ตู้
（ １西 南石 油大 学应 用技 术 学院 ，四川 南充 ６７０ ；２巴 州畅想应 用化 学技术 有 限公 司， ３０ １ 新疆 库 尔勒 ８ １０ ；３ 中国石化 江汉 油 田分 公 司采 油工 艺研 究院 ，湖北 向 阳 ４ ３ ２ ） ４０ １ ３ １ ３
摘 要 ： 压裂施工是油气田增产的重要措施， 随着高温、 深井压裂作业需求， 急需耐高温 耐剪切、 耐盐的压裂液。本文采用 Ａ Ｍ
ｔ ｒｎ ｕｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｆｒ ｕ ａ ｏ ａ ｔ ｒｎ ｕ ｄ，ａ ｎ ｗ ｉｃ ｎ ｕ ｃ ｏ ｓｉ ｋ ｎ ｒ ｃ ｕ ｎ ｕｄ ｗａ ｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｆ ｉ ｎ ｈ ｏ ｌ ｍ ｌ ｆｆ ｃ ｕ ｇ ｆ ｉ ｒ ｉ ｌ ｅ ｚｒ ｏ ｉ ｍ ｒ ｓ ｌｎ ｉ ｇｆａ ｔ ｒ ｇ ｆ ｉ ｓｆｒ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒｏ — ｉ ｌ ｍ ｎ ｈ ｅ ｆｒ ｍ ａ ｃ ｆｆａ ｔ ｒｎ ｕｉ ｓ ｅ ａｕ ｔｄ． ｎ ｅ ｏ ｒ ｃｕ ｇｆ ｄ ｗａ ｖ ｌ ａ ｅ ｉ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ：ｆａ ｔ ｒｎｇ ｆ ｄ；ｓ ｎ ｈ ｓｓ；ａ ｄ ｔ ｎ ａ ｅ ；ｚｒ ｏ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｒ ｃｕ ｉ ｕｉ ｌ ｙ ｔｅｉ ｄ ｉｉ ｇ ｎｔ ｉｃ ｎｕｍ ｒ ｓ ｌｎ ｉ ｇ ｏ ｃ ｏ ｓｉ ｋ ｎ
第四章 压裂液.
（一）水基压裂液 水基压裂液是以水作为分散体系，添加水 溶性聚合物和其它添加剂形成具有压裂工艺所 需的较强综合性能的工作液， 一般有两种形式：①水溶性聚合物加入活 性添加剂的水溶液被称为线性胶或稠化水压裂 液；②线性胶稠化水加入交联剂后形成的具有 一定粘弹性的交联冻胶则称为交联压裂液。 特点：水基压裂液具有安全、清洁、价廉 且性质易于控制等特点二得到广泛应用。除了 对少数水敏地层易造成伤害外，适用于大部分 油气层的压裂改造，是压裂液技术发展最快也 最全面的体系。
延迟交联压裂液 b.无机硼延迟交联压裂液 无机硼延迟交联压裂液包括包裹无机硼延迟 压裂液和过交联延迟释放高温压裂液。 包裹无机硼延迟压裂液：指对无机硼采用包裹技 术，达 到延迟交联的目的，改善了无机硼压裂液的耐高温性 能。 过交联延迟释放高温压裂液：所使用的交联剂是 以硼酸盐植物胶过交联，经脱水、烘干、粉碎制得的 固体缓溶延迟硼交联剂，这种固体颗粒交联剂在施工 时可直接加入，与植物胶及其改性产品均可形成粘度 稳定，耐高温，交联速度可控的延迟交联压裂液，其 耐温性能达到165℃以上。
（二）油基压裂液
油基压裂液是以油为溶剂或分散介质，加入各种各添 加剂形成的压裂液。 1.稠化油压裂液：将稠化剂溶于油中配置而成。 目前较通用的是铝磷酸酯与碱的反应物，这类稠化剂在 油中形成“缔和”，将油稠化。
2.油基冻胶压裂液 将有机脂肪酸醇与无机非金属氧化物五氧化二磷生成的 膦酸酯均匀混入基油中，用铝酸钠进行交联，可形成膦酸 酯铝盐的网状结构，使油成为油冻胶。 膦酸酯铝盐油基冻胶压裂液是目前性能最佳的油基压裂 液。其粘度较高，粘温性好，具有低滤失性和低摩阻。适 用于水敏、低压和油润湿地层的压裂，砂比可达30%。
压裂液
压裂液编辑词条流体矿(气、汽、油、淡水、盐水、热水等)在开采过程中，为了获得高产而借用液体传导力(如水力等)压裂流体层时所用的液体。
目录∙1基本内容∙2分类∙3使用条件∙4添加剂∙5未来发展方向1基本内容英文名称： fracturing fluid封隔液分为两种类型：第一种是以水作分散介质的水基压裂液如稠化水、水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等。
第二种是以矿物油作分散介质的油基压裂液如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。
压裂液[1]的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染。
压裂就是利用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。
其中的支撑剂又称为压裂液。
压裂液是[2]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。
2分类压裂液 -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-醇基--甲醇-气体--纯二氧化碳3使用条件-与地层岩芯和流体配伍性良好；-能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝；-造缝并沿涨开的裂缝输送支撑剂；-耐温、耐剪切；-施工完成后能够破胶，迅速返排； -易于控制、安全；-经济可行4添加剂添加剂稠化剂杀菌剂破胶剂pH值调节剂表面活性剂粘土稳定剂发泡剂温度稳定剂转向剂降滤剂交联剂5未来发展方向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。
含双子表面活性剂酸性清洁压裂液的合成与性能
１ １ 试 剂 ．
度， 可以降低滤失， 减缓氢离子 的活动， 是提高酸
化效果最有效 的手段 ， 因此 酸化压裂 中需加入酸 液稠化剂 一 。但是 目 国内的酸液稠化剂普遍 ｊ 前 存在易水解 、 抗剪切性能差 、 用量大等缺点 ， 限制
了酸化压 裂 的推广应 用 。黏 弹性表 砥活性 剂溶 液 具有 独特 的流 变性 ， 到一 定 浓 度 时 可 以形 成 空 达
Ｃ２ ＯＮａ Ｈｓ
笔者结合酸化与压裂的增产机理 ， 合成 了一 种具有 良好黏弹性的阳离子双子表面活性剂 ，
Ｈ ３
ＣｖＩ３ ＣＯＯＨ ＋ Ｈ２ Ｈ２ －ｓ Ｉ ＮＣ ＣＨ２ － Ｎ — ＣＩ２ Ｉ ＣＨ
—
—
￣ ｃ…
１２２ 黏 弹性 阳离 子双 子表面 活性 剂 的合成 ．．
异丙醇与水的混合溶剂 ， 加热搅拌回流 ， 待反应物 完全溶解 ， 升温至 ７ ８ ０— ０℃并反应 ６ｈ 停 止搅 ， 拌， 经处理后得到淡黄色固体 ， 即为具有 良 好黏弹 性的阳离子双子表面活性剂。反应式如下 ：
硬脂酸 ， 工业级 ， 质量分数 ９ ％ ， ８ 山东博兴华 润油 脂化 学有 限公 司 ； Ⅳ一二 甲基 一１３一丙 二 Ⅳ， ， 胺， 工业级， 质量分数 ９ ％ ， ９ 浙江希尔化工有限公 司； ， ｌ ３一二 氯 一２一丙 醇 ， 业 级 ， 量分 数 工 质 ９％ ， ９ 苏州亿翔化工有限公司。
子表面活性剂用量 ， 可使表观黏度进一步增大 。
３ 酸性 清洁压 裂 液的性 能评 价
３ １ 热 稳定 性 ．
稳定性进行了评价， 结果如图 ２ 和图 ３ 所示。
通常酸化压裂过程 中使用的酸液稠化剂为聚 合物 ， 而高分子聚合物在热作用下 ， 尤其是在热酸 作用下常发生化学降解 ， 使聚合物 的一些性能发
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
压裂液(1)
23
压裂液滤失性小结
压裂液滤失机理 1.滤饼与初滤失 2.压裂液滤失的三个过程 压裂液滤失系数 1. 2.压裂液粘度影响的滤失系数 3.地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数 4. 综合滤失系数
24
三、 压裂液添加剂
破胶剂 降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 ｐＨ值调节剂 稳定剂
25
1.某油层深600米，油层孔隙度0.25，渗透率0.15 平方微米。目前油层压力8820千帕，地层流体粘 度5×10-3帕秒，地层流体压缩系数 3.57×1081/千帕，该地区地层破裂压力梯度16.56千帕/ 米，若采用本层原油作压裂液，试求压裂液的滤 失系数?
2.某油层深1500米，地层渗透率5×10-2平方微米， 孔 隙 度 0.25 ， 地 层 原 油 粘 度 2×10-3 帕 秒 ， 地 层 流 体 压 缩 系 数 7×10-61/ 千 帕 ， 该 地 区 地 层 破 裂 压力梯度为19.6千帕/米，目前油层压力15680千 帕 ， 若 用 在 地 层 条 件 下 粘 度 为 5×10-2 帕 秒 的 压 裂液进行压裂，其中由实验得出该压裂液的 C3=5×10-4米/√分，试求综合压裂液滤中系数?
•
μf ── 裂缝内压裂液的粘度，
• mPa·S；
•
V ── 压裂液滤失速度，m/min；
•
t ── 滤失时间，min。
• 当压裂液的粘度大大超过地层原油的粘度时， 压裂液的虑失速度主要取决于压裂液的粘度。
Hale Waihona Puke 152.受地层岩石和流体压缩性控制的滤失系数C2
假设: 地层岩石和流体可压缩，其压缩系数为Ｃf（等 于常数）； 渗滤前缘的位置不随时间变化。