油田化學(xué)壓裂液及壓裂用添加劑

1、1第八章第八章壓裂液及壓裂用添加劑壓裂液及壓裂用添加劑前前 言言 （1）什么是壓裂？）什么是壓裂？ 壓裂就是用壓力將地層壓開，形成裂縫并用支壓裂就是用壓力將地層壓開，形成裂縫并用支撐劑將它支撐起來，以減小流體流動阻力的增產(chǎn)、撐劑將它支撐起來，以減小流體流動阻力的增產(chǎn)、增注措施。增注措施。 （2）壓裂的地位）壓裂的地位 是低滲透油藏、碳酸鹽油藏主要的是低滲透油藏、碳酸鹽油藏主要的增產(chǎn)、增注措增產(chǎn)、增注措施。施。前前 言言 壓裂液選擇壓裂液選擇 酸化工藝酸化工藝3、本節(jié)內(nèi)容、本節(jié)內(nèi)容壓裂添加劑壓裂添加劑壓裂技術(shù)壓裂技術(shù)一、壓裂液一、壓裂液 l粘度高粘度高l摩阻低摩阻低l濾失量少濾失量少l對地層無傷

2、害對地層無傷害l配制簡便配制簡便l材料來源廣材料來源廣l成本低成本低壓裂液的定義：壓裂液的定義：壓裂液是壓裂過程中所用的液體。壓裂液是壓裂過程中所用的液體。對壓裂液要求：對壓裂液要求：壓裂液的分類壓裂液的分類稠化油基壓裂液稠化油基壓裂液油基凍膠壓裂液油基凍膠壓裂液水基壓裂液：水基壓裂液：稠化水壓裂液稠化水壓裂液水基凍膠壓裂液水基凍膠壓裂液水基泡沫壓裂液水基泡沫壓裂液水包油壓裂液水包油壓裂液稠化水包油壓裂液稠化水包油壓裂液油基壓裂液：油基壓裂液：水為溶劑或水為溶劑或分散介質(zhì)分散介質(zhì)油為溶劑或油為溶劑或分散介質(zhì)分散介質(zhì)適宜壓裂水敏地層適宜壓裂水敏地層1 1、水基壓裂液、水基壓裂液稠化水壓裂液是將稠

3、化劑溶于水中配成。稠化水壓裂液是將稠化劑溶于水中配成。（1 1）稠化水壓裂液）稠化水壓裂液常用的稠化劑主要是水溶性聚合物。常用的稠化劑主要是水溶性聚合物。合成高分子合成高分子生物高分子生物高分子改性天然高分子改性天然高分子部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺羧甲基纖維素、瓜爾膠羧甲基纖維素、瓜爾膠黃胞膠黃胞膠1 1、水基壓裂液、水基壓裂液稠化水壓裂液是將稠化劑溶于水中配成。稠化水壓裂液是將稠化劑溶于水中配成。（1 1）稠化水壓裂液）稠化水壓裂液l 常用的稠化劑主要是水溶性聚合物。常用的稠化劑主要是水溶性聚合物。l 配稠化水壓裂液時，可利用協(xié)同效應(yīng)。配稠化水壓裂液時，可利用協(xié)同效應(yīng)。（2 2）水

4、基凍膠壓裂液）水基凍膠壓裂液成膠劑即水溶性聚合物。成膠劑即水溶性聚合物。交聯(lián)劑則決定于聚合物中可交聯(lián)的基團和交聯(lián)交聯(lián)劑則決定于聚合物中可交聯(lián)的基團和交聯(lián)條件。條件。破膠劑主要用過氧化物，通過氧化降解破膠。破膠劑主要用過氧化物，通過氧化降解破膠。 水基凍膠壓裂液主要由水、成膠劑、交水基凍膠壓裂液主要由水、成膠劑、交聯(lián)劑和破膠劑配成。聯(lián)劑和破膠劑配成。1 1、水基壓裂液、水基壓裂液聚丙烯酰胺的醛凍膠聚丙烯酰胺的醛凍膠（甲醛）（甲醛）pH46pH46部分水解聚丙烯酰胺的鋯凍膠部分水解聚丙烯酰胺的鋯凍膠（鋯的多核羥橋絡(luò)離子）（鋯的多核羥橋絡(luò)離子）部分水解聚丙烯酰胺的鉻凍膠部分水解聚丙烯酰胺的鉻凍膠pH

5、46pH46 硼酸對硼酸對GMGM的交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)反應(yīng) （3 3）水包油壓裂液）水包油壓裂液與稠化水相比水包油乳狀液有更好的粘溫關(guān)系與稠化水相比水包油乳狀液有更好的粘溫關(guān)系1 1、水基壓裂液、水基壓裂液水包油壓裂液主要由水、油和乳化劑配成。水包油壓裂液主要由水、油和乳化劑配成。水：淡水、鹽水、稠化劑水：淡水、鹽水、稠化劑油：原油、餾分油油：原油、餾分油乳化劑：離子型、非離子型、兩性表面活性劑乳化劑：離子型、非離子型、兩性表面活性劑l 配制：配制：l 特點：特點：1 1、水基壓裂液、水基壓裂液（3 3）水包油壓裂液）水包油壓裂液與稠化水相比水包油乳狀液有更好的粘溫關(guān)系；與稠化水相比水包油乳狀液有

6、更好的粘溫關(guān)系；特特點點有很好的降阻性能；有很好的降阻性能；依據(jù)乳化劑不同，能自動破乳排液。依據(jù)乳化劑不同，能自動破乳排液。（陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑）（陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑）能用在比較高的溫度（能用在比較高的溫度（ 160 160 ）下；）下；（4 4）水基泡沫壓裂液）水基泡沫壓裂液水基泡沫壓裂液是指以水作分散介質(zhì)，以氣水基泡沫壓裂液是指以水作分散介質(zhì)，以氣作分散相的壓裂液。作分散相的壓裂液。1 1、水基壓裂液、水基壓裂液低粘度（但懸砂能力強）；低粘度（但懸砂能力強）；低摩阻；低摩阻；低濾失量；低濾失量；低含水量；低含水量；壓裂后易于排出；壓裂后易于排出；對地層污染少

7、。對地層污染少。特特點點2 2、油基壓裂液、油基壓裂液（1 1）稠化油壓裂液）稠化油壓裂液 將稠化劑溶于油中配成。將稠化劑溶于油中配成。脂肪酸皂脂肪酸皂常用的稠化劑常用的稠化劑磷酸酯磷酸酯油溶性聚合物油溶性聚合物脂肪酸皂脂肪酸皂 超過一定濃度以后，脂肪酸皂可在油中形成結(jié)構(gòu)，超過一定濃度以后，脂肪酸皂可在油中形成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，將油稠化。產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，將油稠化。稠化機理稠化機理脂肪酸皂脂肪酸皂脂肪酸皂脂肪酸皂 使用時磷酸酯溶于油中，用鋁鹽（如硝酸鋁、使用時磷酸酯溶于油中，用鋁鹽（如硝酸鋁、氯化鋁）活化。氯化鋁）活化。 磷酸酯磷酸酯 使用時磷酸酯溶于油中，用鋁鹽（如硝酸鋁、使用時磷酸酯溶于油中

8、，用鋁鹽（如硝酸鋁、氯化鋁）活化。氯化鋁）活化。 磷酸酯磷酸酯（c c）油溶性聚合物油溶性聚合物 在油中超過一定濃度，即可形成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘在油中超過一定濃度，即可形成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，將油稠化。度，將油稠化。2 2、油基壓裂液、油基壓裂液（1 1）稠化油壓裂液）稠化油壓裂液油溶性聚合物油溶性聚合物 在油中超過一定濃度，即可形成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生在油中超過一定濃度，即可形成結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘度，將油稠化。結(jié)構(gòu)粘度，將油稠化。（2 2）油基凍膠壓裂液）油基凍膠壓裂液 當(dāng)油中稠化劑的濃度足夠大時，稠化油壓裂液就轉(zhuǎn)當(dāng)油中稠化劑的濃度足夠大時，稠化油壓裂液就轉(zhuǎn)化為油基凍膠壓裂液。化為油基凍膠壓裂液。 油基凍

9、膠比稠化油有更高的粘度，有更好的攜砂能油基凍膠比稠化油有更高的粘度，有更好的攜砂能力，能用于壓裂更深的地層。力，能用于壓裂更深的地層。2 2、油基壓裂液、油基壓裂液（3 3）油包水壓裂液）油包水壓裂液2 2、油基壓裂液、油基壓裂液油包水壓裂液主要由油、水和乳化劑組成。油包水壓裂液主要由油、水和乳化劑組成。l優(yōu)點優(yōu)點l缺點：缺點：粘度高、懸砂能力強、濾失量低、對油層傷害小。粘度高、懸砂能力強、濾失量低、對油層傷害小。流動摩阻很高。流動摩阻很高。（3 3）油包水壓裂液）油包水壓裂液 油包酸壓裂液不僅可減輕酸對管線的腐蝕，油包酸壓裂液不僅可減輕酸對管線的腐蝕，在乳狀液破壞后，還可給出酸液，將壓裂產(chǎn)生

10、在乳狀液破壞后，還可給出酸液，將壓裂產(chǎn)生的裂縫溶蝕加寬，提高壓裂效果。的裂縫溶蝕加寬，提高壓裂效果。2 2、油基壓裂液、油基壓裂液油包酸壓裂液油包酸壓裂液（4 4）油基泡沫壓裂液）油基泡沫壓裂液 油：原油、柴油或煤油油：原油、柴油或煤油 氣體：二氧化碳和氮氣體：二氧化碳和氮起泡劑：含氟的聚合物起泡劑：含氟的聚合物2 2、油基壓裂液、油基壓裂液油基泡沫壓裂液主要由油、氣和起泡劑組成。油基泡沫壓裂液主要由油、氣和起泡劑組成。二、壓裂用添加劑二、壓裂用添加劑防乳化劑防乳化劑粘土穩(wěn)定劑粘土穩(wěn)定劑助排劑助排劑潤濕反轉(zhuǎn)劑潤濕反轉(zhuǎn)劑支撐劑支撐劑破壞劑破壞劑減阻劑減阻劑降濾失劑降濾失劑1 1、支撐劑、支撐劑

11、支撐劑是指用壓裂液帶入裂縫，在壓力釋放支撐劑是指用壓裂液帶入裂縫，在壓力釋放后用以支撐裂縫的物質(zhì)。后用以支撐裂縫的物質(zhì)。密度低、強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、便宜易得。密度低、強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、便宜易得。（2 2）支撐劑的要求）支撐劑的要求（1 1）定義）定義1 1、支撐劑、支撐劑(3)(3)常用支撐劑常用支撐劑高強度的支撐劑高強度的支撐劑天然支撐劑天然支撐劑低密度的支撐劑低密度的支撐劑化學(xué)穩(wěn)定性好的支撐劑化學(xué)穩(wěn)定性好的支撐劑石英砂石英砂燒結(jié)陶粒燒結(jié)陶粒微孔燒結(jié)陶粒、核桃殼微孔燒結(jié)陶粒、核桃殼酚醛樹脂覆蓋的砂粒酚醛樹脂覆蓋的砂粒2 2、破壞劑、破壞劑 在指定時間內(nèi)能將壓裂液的粘度減到足夠在指定時間

12、內(nèi)能將壓裂液的粘度減到足夠低的化學(xué)劑。由于破壞后的壓裂液易從地層排低的化學(xué)劑。由于破壞后的壓裂液易從地層排出，因此可減小壓裂液對地層的污染。出，因此可減小壓裂液對地層的污染。 （2 2）常用的破壞劑：）常用的破壞劑：過氧化物過氧化物酶酶潛在酸潛在酸潛在螯合劑潛在螯合劑（1 1）定義：）定義：壓裂液中使用的破壞劑主要是破膠劑。壓裂液中使用的破壞劑主要是破膠劑。過氧化物是含有過氧基（過氧化物是含有過氧基（- -O-O-O-O-）的化合物。的化合物。過氧化物是通過聚合物氧化降解，破壞凍膠結(jié)構(gòu)。過氧化物是通過聚合物氧化降解，破壞凍膠結(jié)構(gòu)。 過氧化物過氧化物破壞劑破壞劑膠囊膠囊破壞機理破壞機理酶類酶類破

13、壞劑破壞劑 對聚糖水解降解起催化作用，破壞凍膠結(jié)構(gòu)。對聚糖水解降解起催化作用，破壞凍膠結(jié)構(gòu)。使用條件使用條件 酶只能用于溫度低于酶只能用于溫度低于6565和和pHpH值在值在3.53.58 8范范的條件下。的條件下。定義定義 潛在酸是在一定條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)樗岬奈镔|(zhì)。潛在酸是在一定條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)樗岬奈镔|(zhì)。 通過改變條件（通過改變條件（pHpH值），使凍膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞值），使凍膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞而起作用。而起作用。潛在酸類潛在酸類破壞劑破壞劑破壞機理破壞機理(1)(1)定義定義(2)(2)破壞機理破壞機理 潛在螯合劑是在一定條件下能轉(zhuǎn)潛在螯合劑是在一定條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)榭沈辖宦?lián)劑的物質(zhì)。變?yōu)榭沈辖宦?lián)劑的

14、物質(zhì)。 低于低于60、60和高于和高于60的條件的條件下水解產(chǎn)生草酸或丙二酸，螯合作為交下水解產(chǎn)生草酸或丙二酸，螯合作為交聯(lián)劑的金屬離子，破壞凍膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。聯(lián)劑的金屬離子，破壞凍膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。 潛在螯合劑潛在螯合劑破壞劑破壞劑競爭絡(luò)合的機理競爭絡(luò)合的機理3 3 、減阻劑、減阻劑 壓裂液減阻劑是指在紊流狀態(tài)下能減小壓裂壓裂液減阻劑是指在紊流狀態(tài)下能減小壓裂液流動阻力的化學(xué)劑。液流動阻力的化學(xué)劑。（1 1）定義：）定義：聚合物可同時是稠化劑和減阻劑。聚合物可同時是稠化劑和減阻劑。在高質(zhì)量濃度使用時，它是稠化劑；在高質(zhì)量濃度使用時，它是稠化劑；在低質(zhì)量濃度使用時，它是減阻劑。在低質(zhì)量濃度使用時，它是減阻劑。水基壓裂液用水減阻劑水基壓裂液用水減阻劑油基凍膠減阻劑油基凍膠減阻劑4 4、降濾失劑、降濾失劑 能減少壓裂液從裂縫中向地層漏失的化學(xué)劑。能減少壓裂液從裂縫中向地層漏失的化學(xué)劑。（1 1）定義：）定義：