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目录 一 压裂液介绍二 压裂液概述三 压裂液添加剂四 压裂液性能测试五 压裂液的现场质量控制 一 压裂液介绍 1 压裂液 fracturingFluid 定义 压裂施工中用到的工作液 压裂液是由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定化学体系 按泵注顺序和所起的作用不同 压裂液分为预前置液 前置液 携砂液和顶替液 一 压裂液介绍 2 压裂液应用必备的条件 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 二 压裂液概述 1 压裂液按化学性状分类 分散介质 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 1 水基压裂液体系水基压裂液 交联冻胶压裂液和线性胶压裂液 交联冻胶压裂液 是目前压裂液应用的主要类型 发展的方向是低成本 低伤害 交联冻胶在上世纪60年代末开始使用 被认为是压裂液技术上的重大进步 交联冻胶在使用上表现出很强的粘弹性和塑性 在水力造缝与携砂能力等方面优于线性胶压裂液 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 3 乳化压裂液体系适用于水敏 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 二 压裂液概述 美国不同压裂液类型发展趋势对比 1950 1960 1970 1980 1990 2000 二 压裂液概述 三 压裂液添加剂 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 1 构成水基交联冻胶压裂液体系主要包括 三 压裂液添加剂 2 压裂液添加剂应用的基本要求 每种液体需要最少的添加剂 检查所有添加剂的配伍性 添加剂对温度和pH的敏感性 按设计的配比加入 3 压裂液添加剂 稠化剂 水溶性聚合物作为稠化剂 增稠剂 是水基压裂液的基本添加剂 植物胶 如胍尔胶 香豆胶 田菁胶 皂仁胶 槐豆胶 魔芋胶和海藻胶 及其衍生物纤维素的衍生物 如羧甲基纤维素 羟乙基纤维素等 合成聚合物 如聚丙烯酰胺 甲叉基聚丙烯酰胺 羧甲基聚丙烯酰胺等 以及生物聚合物 黄胞胶 胍胶是一种由甘露糖和半乳糖组成的长链高分子聚合物 原料是生长在巴基斯坦和印度的胍胶豆胚乳 胍胶粉有15 18 的不溶残余物 利用丙烯氧化物可将胍胶改性为羟丙基胍胶 HPG 可去除聚合物中大量的植物成分 水不溶残余物最小时仅含2 4 按行业标准SY T5764 1995和SY T5766 1995检测七项 重要的 直接影响压裂液性能的指标是水不溶物和粘度 常用稠化剂性能 3 压裂液添加剂 交联剂 交联剂是能通过交联离子 基团 将溶解于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接起来形成三维网状冻胶的化学剂 常用交联剂一般分为无机和有机两类 无机类有十水合四硼酸钠 俗成硼砂 一般为非延迟交联 有机类包括有机硼络合物 JL系列 多为可延迟交联 交联时间为线性胶溶液加入交联剂至呈现刚性结构所需要的时间 3 压裂液添加剂 交联剂 延迟交联有利于交联剂的分散 产生更高的粘度并改善压裂液的温度稳定性 同时 延迟交联使管路中流动的大部分是线性胶 而能形成低的泵送摩阻 行业标准SY T6216 1996规定交联剂检测8项指标 关键是交联时间 耐温能力和破胶能力 有机硼交联压裂液具有可控制的延迟交联作用 耐高温和自动破胶三大特性 3 压裂液添加剂 破胶剂 使压裂液交联冻胶发生化学降解 由大分子变成小分子 有利于压后返排 减少储层伤害 水基交联冻胶压裂掖常用的破胶剂有酶 氧化剂 常用过硫酸盐 和酸 生物酶和催化氧化剂适应于21 54 一般氧化剂适应于54 93 低温破胶活化剂 针对过硫酸铵分解温度较高而开发的还原性化学品 有效降低了破胶剂活化温度 3 压裂液添加剂 pH值调节剂 pH调节剂可控制稠化剂水合增粘速度 交联剂所需的pH值范围和交联时间 当pH值较低时 大多数液体迅速破胶 当pH值较高时 压裂液的温度稳定性好 破胶时间较长 压裂液的pH值应控制在合理的范围 3 压裂液添加剂 表面活性剂 破乳剂 与原油之间配伍性好 有效破除油液乳化 助排剂 降低表 界面张力 增大接触角 减小毛管力 有利于压裂液返排 互溶剂 可与烃和水互溶的化合物 降低水溶液的表面张力 促进残液的返排 3 压裂液添加剂 粘土稳定剂 防止粘土膨胀 分散和运移无机盐KCl 提高压裂液矿化度 有效压缩使粘土膨胀的双电层 并且钾离子大小恰能进入粘土的硅氧四面体的六角空间 防止粘土膨胀 分散和运移 阳离子聚合物 带正电的表面活性剂被带负电的粘土吸附 造成电荷中和并降低粘土的离子交换能力 使粘土不再因吸附水合阳离子而发生膨胀 3 压裂液添加剂 杀菌剂 所有的水含有细菌 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 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 3 压裂液添加剂 简述 4 4 压裂液添加剂质检 1 采油 采气工程方案要求 加强压裂液体系质量和技术监督管理 保证添加剂质量稳定合格 性能符合标准要求 加大压裂液体系中增稠剂 各种添加剂的随机抽检力度 进行定期不定期抽样 每个产建区 每季度送样至油田公司指定部门质检一次 4 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 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 将所取的试样装入清洁 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 取样日期 取样人 4 压裂液添加剂的质检 3 质量检查 1 在油气工艺研究院油田化学与防腐实验室设有压裂酸化添加剂和支撑剂质检中心 负责油田公司规定的定期和抽查质检工作 2 在油气院靖边支撑组和陇东支撑组设有压裂液添加剂和支撑剂现场质检点 每月定期和抽查现场压裂液添加剂和支撑剂的质量情况 1 压裂液特性 粘度 控制缝宽 近井地带 影响支撑剂传输液体滤失 控制总的液体滤失 影响裂缝的几何尺寸密度 控制静水压梯度 影响支撑剂传输 摩阻 控制施工压力 影响注入排量pH值 控制交联反应时间 影响液体性能 四 压裂液性能测试 1 粘度测试 Q或剪速率 牛顿流体 牛顿流体常数 p Q Q Q p 1 粘度测试 马达 转子 测试液体 转筒 六速粘度计测试粘度示意图 1 粘度测试 表观粘度的测量 用现场配液用水和所用添加剂混合配制的压裂液在现场应用六速粘度计实时测试 在低速100转 min下 测试的读速乘3为表观粘度 测试交联冻胶交联时间和破胶时间 在恒温 时间 剪切速度的条件下测试液体 2 压裂液滤失效率 低效压裂液 短缝 高滤失 长缝 高效压裂液 低滤失 3 压裂液的粘温曲线 五 压裂液的现场质量控制 1 压裂液现场质量 控制内容 1 空压裂罐到位时 应进行检查 确认清洁度 如果罐中存在锈 油 土和作业残留物等时 应在装水前清洗干净 2 从到位罐内取水样 进行配液前的水分析 保证用水来此地表水 而非地面水 水质检查包括测试pH值和目测 是否有油膜 悬浮颗粒或浮动碎屑等明显的污染物 3 配液前对罐进行计量 确保各罐中按比例加入添加剂 配液中形成的 鱼眼 和非水化聚合物块 主要原因是向配液漏斗中加入稠化剂与水流冲刺的速度不相匹配 五 压裂液的现场质量控制 2 压裂液现场质量 控制内容 4 用六速粘度计测试各压裂液罐从顶部到底部的基液粘度 目测基液中的 鱼眼 量 应自各罐的顶部和底部取出压裂液样品 进行粘度 pH等的分析 将分析结果进行比较 以便发现可能存在的问题 确定基液粘度后 检查基液的交联能力 5 确定压裂液与交联剂的交联比和交联时间 6 作业前对罐进行计量 确保到位的压裂液数量符合设计要求 7 作业期间 检测加入压裂液的交联剂 破胶剂及支撑剂的用量 保留交联液样品以验证破胶时间 五 压裂液的现场质量控制 2 压裂液现场可能存在的问题分析 1 压裂液不交联或交联差 交联剂里的活性成分存在沉析现象 可通过搅拌循环得到合格的交联剂 2 现场压裂罐未清洗干净 从罐底取出砾石 胶凝球 凝胶残渣等 要求运水工在压裂罐未清洗干净前不要往里面加水 3 基液粘度比正常值高8mPa s以上 水量缺失或稠化剂加入不均衡 4 压裂液顶部和底部基液粘度的变化达到20 或更高 在配液的过程中循环不够 进行循环 使上下基液粘度的差别减小到10 以下 3 不合格的现场质量