新型压裂液概述

王栋，电话箱：1。压裂和压裂液基础知识2。中原油田压裂开发历史3。压裂液的研究进展。新型压裂液系统，目录，1。压裂和压裂液的基础知识，压裂被定义为通过使用地面高压泵车(组)以高于储层抽吸能力的速度向井中注入高粘度压裂液的过程，以增加井筒中的压力，直到克服地层的压应力和岩石的抗拉强度，并且岩石破裂并形成与井筒对称的裂缝。压裂的作用和目的是在注入压裂液时携带一定粒径的固体支撑物(天然石英砂或人工高强度陶粒，粒径为0.4 1.0 mm)，使其按照要求的方式留在裂缝中，使支撑裂缝保持一定程度的张开。压裂液破裂并回流后，这些裂缝为地层中的油气提供了具有高传导性的通道，从而增加了油气井的产量。压裂技术，后压力管理，压裂液，储层特征，天然气价格？压裂液及其作用压裂液是油气藏压裂改造过程中的全部工作液。它在传递压力、形成地层裂缝和沿开放裂缝输送支撑剂方面发挥作用。压裂液是一个通用术语。注入井内的压裂液在不同阶段有自己的任务。1.低滤失量；2.良好的悬挂性能；3.摩擦损失小；4.对地层渗透率损害小(配伍性好，残渣少，易回流)；5.稳定性能(热稳定性、剪切稳定性)；6.低成本。根据压裂液的性能要求，应对地层进行冷却和预处理，以减少后续主要工作液对地层的伤害。一般来说，它是活性水。传递压力，使地层破裂，产生裂缝供携砂流体进入。在温度较高的地层中，它可以进一步发挥冷却作用。一般来说，它是高粘度的果冻。支撑剂被带入裂缝中，砂被分布在预定位置。同时，裂缝可以延伸，地层可以连续冷却。它的压裂液用量最大。一般来说，它是交联的果冻。携砂液体将被送到预定位置。一般来说，它是活性水。压裂液的性能要求。常用压裂液的类型和特性。目前，国外广泛使用的压裂液包括前四种类型；20世纪50年代，油基压裂液是主要的压裂液。20世纪50年代末和60年代初，随着瓜尔胶增稠剂的出现，水基压裂液不断得到开发和完善。水力压裂在油田的应用日益广泛，增产效果更加显著。1969年，交联瓜尔胶压裂液首次被使用。20世纪70年代，由于瓜尔胶增稠剂化学改性的成功和交联剂体系的完善，水基压裂液发展迅速，在压裂液类型中占据主导地位。目前，水基压裂液仍广泛应用于生产，占70%以上。水基压裂液的发展经历了三个阶段：活性水压裂液、稠化水压裂液和水基凝胶压裂液。(1)活性水压裂液：是表面活性剂的稀水溶液。(2)稠化水压裂液：由稠化剂和表面活性剂配制而成的粘稠水溶液，即稠化活性水压裂液。(3)水基凝胶压裂液：溶解在水中的增稠剂聚合物被交联剂不完全交联，使得具有线性结构的聚合物水溶液变成混合有线性结构和网状结构的聚合物水基凝胶。还添加了表面活性剂。它实际上是交联胶凝水压裂液。由于剪切敏感性和温度稳定性差，仅适用于低温、浅井、低砂量、低砂率的小规模解堵压裂。它解决了线性压裂液高温深井压裂带来的剪切敏感性、温度稳定性差等诸多问题。水基压裂液、线性压裂液交联压裂液、活性水压裂液增稠水压裂液、水胶压裂液、水增稠剂(胶凝剂)添加剂1胶凝液水添加剂2交联剂交联液、水胶压裂液组成、水胶压裂液添加剂、增稠剂、植物胶及其衍生物-瓜尔胶(羟丙基瓜尔胶)-纤维素衍生物如田青、 香豆胶和魔芋胶-羧甲基纤维素钠(CMC)-羟乙基纤维素(HEC)-羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)生物多糖-黄原胶工业合成聚合物-聚丙烯酰胺(PAM)-部分水解聚丙烯酰胺(phpam)-亚甲基聚丙烯酰胺(MPAM)，常用增稠剂和水基压裂液的粘度性质，交联剂，两性金属(非金属)含氧酸盐-硼酸盐，铝酸盐，锑酸盐，钛酸盐和其他弱酸和强碱盐无机盐两性金属盐-如硫酸铝，氯化铬，硫酸铜，氯化锆和其他强酸和锆醛-甲醛、乙醛、乙二醛等水基压裂液添加剂、破胶剂，酶应用温度21 54，ph值范围ph=3 8，最佳ph=5氧化破胶剂适用ph=3 14。 普通氧化破胶剂的适用温度为54 93；延迟活化氧化破胶剂的适用温度为83 116，常用的氧化破胶剂是过硫酸盐。有机弱酸很少用作水基压裂液的破胶剂，适用温度大于93。水胶压裂液添加剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂、防膨剂由于不同阶段的粘度控制直接影响最终的压裂效果，因此不同阶段对压裂液粘度特性的要求不同。压裂液关键对应阶段的压裂液粘度控制应满足以下要求：压裂液在泵送阶段的初始粘度应控制在中等水平，满足悬浮砂和低摩阻的要求。压裂液在裂缝形成阶段的粘度尽可能达到最高裂缝形成能力水平；排液阶段水合液体的粘度降至最低水平。从而获得最佳压裂效果。中原油田压裂技术现状、现有设备、普通压裂液体系、水基凝胶压裂液、清洁压裂液、二氧化碳泡沫压裂液、凝胶酸酸压体系、普通压裂液体系、水基凝胶压裂液，1985年引进亚甲基聚丙烯酰胺压裂液，1994年因耐温性差、摩阻高、配制复杂而淘汰。1990年，以有机钛/锆或硼酸盐为交联剂，使用羟丙基田菁胶压裂液，耐温性可达150。由于产品质量和供应不稳定，压裂液在20世纪90年代中期被淘汰。1993年，羟丙基瓜尔胶压裂液与有机硼、有机锆、固体硼等交联剂一起使用，耐温性达到170。目前，压裂液大面积使用。目前常用的压裂液体系清洁压裂液于2004年在中原油田进行了试验和应用，但由于高温成本高，无法大规模推广应用。2002年引进二氧化碳装置后，文23气田进行了三口井的测试，由于技术和供应方面的问题，无法推广。与.一起二氧化碳泡沫压裂液，胶凝酸压裂系统。水基凝胶压裂液常用化学品、胶凝剂交联剂破胶剂、羟丙基胍胶(山东大王、李三化工等。)，C-200有机硼C-150有机硼锆复合交联剂C-150H有机硼锆复合交联剂固体高温硼交联剂OB-99系列有机硼交联剂ZB-03高温有机硼锆复合交联剂过硫酸铵胶囊破胶剂支撑断裂处理剂，常用交联剂的性能指标、3。压裂液的研究进展。传统聚合物压裂液的伤害特征分为地层基质伤害支撑裂缝伤害，液体伤害固体伤害压裂液滤饼和浓缩凝胶，根据流体性质，压裂液对储层的伤害，压裂液在地层中的滞留导致流体堵塞，地层粘土矿物水化膨胀和分散迁移，压裂液和原油乳化造成的地层伤害，润湿性反转造成的地层伤害， 压裂液残渣引起的地层损害、压裂液对地层的冷却作用引起的地层损害、压裂液滤饼引起的地层损害和浓缩引起的地层损害、压裂液的固相堵塞、固相颗粒如源基液或成胶物质的不溶物、降滤失剂或支撑剂中的颗粒、压裂液浸泡在地层岩石上落下的颗粒、化学反应沉淀等。 作用防止滤饼形成后滤液进一步侵入地层，提高压裂液效率，减少地层伤害；-它还会堵塞地层和裂缝中的孔隙和喉道，增加乳状液的界面膜厚度，使凝胶难以破裂。压裂液的浓度、压裂液的连续过滤和裂缝闭合导致支撑裂缝中交联聚合物的浓度越来越高(即浓度)。支撑剂的浓度对压裂液的浓度因子有很大的影响。随着放砂浓度的降低，压裂液的浓度系数增大。此时，常规破胶剂无法完全破开高浓度压裂液的凝胶，形成大量残余凝胶，严重影响支撑裂缝的导流能力。常规瓜尔胶压裂液的损害机理是，除水不溶性物质外，半乳糖支链破胶过程被切除，导致额外的残渣，侧基被去除，主链转化为纤维素的螺旋结构，导致聚合物的水溶性降低，产生二次残渣，瓜尔胶残渣对电导率的损害如图1电导率与孔隙率的关系，图2电导率对初始瓜尔胶浓度的关系。压裂液滤失中残余胍胶的分布易形成定向排列、胍胶残余物对电导率的损害、随着对常规聚合物压裂液损害特征认识的加深，开发新型低损害甚至无损害压裂液体系已逐渐成为现实。低浓度瓜尔胶压裂液低分子瓜尔胶压裂液(可重复使用)疏水缔合聚合物压裂液清洁压裂液无伤害压裂液、4、新型压裂液体系，(1)低浓度瓜尔胶压裂液，如何减少瓜尔胶在地层中的残留，最直接的方法是减少瓜尔胶的用量。不仅要保证压裂液的粘度，还要降低胍胶的用量。怎么做？通过将带电基团引入瓜尔胶分子，并利用带电基团之间的静电排斥力，可以将原来的瓜尔胶收缩线圈变成膨胀线圈，从而减少形成交联网络所需的瓜尔胶量。-COHBJ公司的胍羧甲基化-VISTAR型低浓度胍压裂液、BJ公司的VISTAR型低浓度胍压裂液、该类型胍的用量可减少30-50%。(2)低分子瓜尔胶压裂液。低分子瓜尔胶是一种通过严格控制实验c将常规瓜尔胶降解至分子量仅为1/10 1/20的产品超低分子量，小分子材料25-30倍小分子常规聚合物，来源3360 SPE 77746，75690，交联图，粘温性能，优点：分子量为170，000-300，000，比常规压裂液至少低210万，易于形成良好的交联液；流体过滤得到很好的控制。滤饼对裂纹表面的损伤较小；施工中不使用破胶剂，返出率高，对地层的伤害大大降低；液体回收利用，减少环境污染，节约成本。低分子量压裂液体系：一种具有巨大发展前景的新型压裂液体系。(3)疏水缔合聚合物压裂液疏水缔合聚合物是一种在亲水大分子链中引入少量疏水基团的新型聚合物。这类聚合物主要在稀溶液中以分子形式缔合，当浓度大于临界缔合浓度时，形成以分子间缔合为主要成分的超分子结构，形成网络结构，增加流体力学体积，表现出良好的增粘效果。特别是在一定浓度的盐水中，疏水缔合进一步加强。这种聚合物溶液在强剪切下可以降低其粘度，在低剪切速率下，它将再次形成疏水基团相互作用缔合，形成高粘度流体。该井满足了压裂液不同阶段不同抗剪强度的要求，能够很好地满足压裂液携砂的要求。疏水缔合聚合物的优点是：1。性能稳定，不易变质。2.易于溶解，可根据现场情况进行调整。3.压裂液变性好，降低了设备的工作负荷。4.价格低廉，压裂液成本可以接受。5、残留杂质含量很低，危害小，增产效果好。6.地层水可以降低粘度并回流，破胶剂可以更彻底地使用。在压裂液中具有广阔的应用前景。从上图可以看出疏水缔合聚合物的剪切稀释特性，在1400s-1的高剪切速率下，压裂液的粘度约为25mpa.s，当剪切速率降至170s-1时，粘度恢复到55 80 MPa s。这与压裂液的网络结构有关。缔合结构是可逆的，具有剪切稀释性。清洁压裂液是对传统聚合物/破胶方法的挑战。它使用粘弹性表面活性剂代替聚合物，也称为清洁无聚合物压裂液。特点：VES压裂液粘度低，弹性好，能有效输送支撑剂，降低摩擦。压裂液制备简单，主要由盐水中的VES制备。不需要交联剂、破胶剂和其他化学添加剂。无残留物，支撑裂缝能保持良好的导电性。(4)清洁压裂液，清洁压裂液的理论基础，原清洁压裂液主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐阳离子表面活性剂组成。这种表面活性剂是一种具有粘弹性的小分子。它的分子大小比胍胶分子小5000倍。它包括亲水基团和长链疏水基团，链上带有正电荷和负电荷。在盐的存在下，它们形成扩展的胶束聚集体。当该表面活性剂在溶液中的浓度高于临界胶束浓度时，这些胶束相互缠结并形成空间网络结构。该流体表现出粘弹性，并能有效携带支撑剂。清洁压裂液的形成机理，CCMC，树状米歇尔，网间结构，表面活性剂自组装结构的特点，不同于聚合物，蠕虫胶束可以在外力(如高剪切力)去除后恢复。因此，在现场施工过程中，清洁的压裂液可以以非常高的速度注入地层，而不会导致其性能下降。两种压裂液的差异-温粘度、清洁压裂液剪切粘度-时间图、胍胶压裂液剪切粘度-时间图，两种压裂液的差异-流变性、胍胶压裂液低温粘度为References:SPE38622，50652，59478，60322，Time，number of fracturing，clearfrac，a comparisonofjobparameters and fractureregulationsforpolymanandvesluid，SOURCE : SPE 60322，THREIDENTICALOFFSETWELSATHEMESAVEREFORMATIONATORATROCKSPINGS，WYOMING，与常规压裂液相比，清洁压裂液携砂能力强，适合制作低