第二部分壓裂材料

渤海鉆探工程公司井下技術(shù)服務(wù)分公司第二部分壓裂材料一、壓裂液體系

水力壓裂的關(guān)鍵技術(shù)之一就是壓裂液體系。壓裂液是對(duì)油氣層進(jìn)行壓裂改造時(shí)使用的工作液，它的主要作用是將地面設(shè)備形成的高壓傳遞到地層中，使地層破裂形成裂縫并沿裂縫輸送支撐劑，使裂縫處于張開狀態(tài)，保持裂縫的導(dǎo)流能力。21948年水力壓裂開始用于油井增產(chǎn)，主要使用油基壓裂液，包括原油、汽油或者柴油、凝固汽油、皂化凝膠油體系等；50年代末期，發(fā)現(xiàn)了瓜爾膠可作為水基壓裂液的稠化劑，產(chǎn)生了現(xiàn)代壓裂液化學(xué)；1962年開始到1964年水基壓裂液的應(yīng)用超過油基壓裂液，由于其實(shí)用、高效和現(xiàn)場(chǎng)易操作成為主力軍。當(dāng)時(shí)主要是線性膠，面對(duì)高溫和熱剪切稀釋，早期主要通過提高稠化劑濃度（10%），但摩阻高、對(duì)導(dǎo)流能力有較大的傷害；1970年代，開發(fā)交聯(lián)劑，提高壓裂液粘度而降低瓜膠濃度，改善溫度的限制。壓裂液發(fā)展歷程3水基壓裂液–革命歷程原粉HPG胍膠濃度6.0－7.2kg/m3交聯(lián)劑（金屬離子）Ti，Zi,溫度150－170℃液體胍膠改進(jìn)胍膠胍膠濃度1.8－3.6kg/m3交聯(lián)劑，新的氫鍵新的硼交聯(lián)劑40－150℃1980年代以后，開發(fā)延遲交聯(lián)技術(shù)，降低摩阻，降低聚合物濃度改善對(duì)支撐劑導(dǎo)流能力的傷害，此后泡沫壓裂液、乳化壓裂液也開始大范圍應(yīng)用；1990年代為了降低聚合物殘?jiān)?，控制壓裂液粘度的降解，開發(fā)了延遲釋放破膠劑和聚合物特性酶，并開發(fā)了新的稠化劑如粘彈表面活性劑；2000年以后低稠化劑濃度水基壓裂液和清潔壓裂技術(shù)。4根據(jù)分散介質(zhì)：水基壓裂液、油基壓裂液、醇基壓裂液、酸基壓裂液。根據(jù)性能：線性膠壓裂液、凍膠壓裂液、泡沫壓裂液、乳化壓裂液、清潔壓裂液。壓裂液類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍使用比例水基壓裂液廉價(jià)、安全、可操作性強(qiáng)、綜合性能好深度高，殘?jiān)?、傷害高除?qiáng)水敏性儲(chǔ)層外均可用60～65油基壓裂液配伍性好、密度低、易返排傷害小成本高，安全性差，耐溫較低強(qiáng)水敏，低壓儲(chǔ)層≤5.0乳化壓裂液殘?jiān)?、濾失低、傷害較小摩阻較高，油水比較難控制水敏，低壓儲(chǔ)層、低中溫井≤5.0泡沫壓裂液密度低、易返排，傷害小、攜砂性好施工壓力高，需特殊設(shè)備低壓、水敏地層25～30液態(tài)CO2壓裂液不會(huì)引入任何流體，對(duì)地層無傷害，有利于壓后投產(chǎn)施工設(shè)備特殊，成本遠(yuǎn)高于其它體系，施工規(guī)模較小干氣氣藏，低壓油藏--壓裂液主要類型及使用現(xiàn)狀

主要壓裂液類型及特點(diǎn)51、壓裂液的各種添加劑及作用

壓裂液的添加劑多達(dá)數(shù)十種，通過調(diào)整添加劑的用量，可以改變壓裂液的性質(zhì)，以適應(yīng)不同類型的地層。

（1）稠化劑是壓裂液的基本添加劑，用以提高水的粘度，降低液體濾失、懸浮和攜帶支撐劑。

1)常用稠化劑類型與品種常用稠化劑類型及其優(yōu)點(diǎn)稠化劑類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用類型植物膠及其衍生物增黏效果顯著；易交聯(lián)，性能易控制；成本低，易配制；耐溫性能好，造縫能力強(qiáng)；降阻能力強(qiáng)水不溶物含量高，易造成儲(chǔ)集層傷害瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、香豆膠、魔芋膠和田菁膠纖維素衍生物水不溶物含量低不易交聯(lián)；耐溫耐剪切性能差；降阻能力差；對(duì)鹽敏感羧甲基纖維素（CMC）、羥乙基纖維素和羧甲基羥乙基纖維素生物聚多糖水不溶物含量低；用量少，增稠效果好；對(duì)地層傷害小制備工藝技術(shù)含量高；成本高黃胞膠（黃原膠）合成聚合物可以通過控制合成條件改變聚合物性質(zhì)，降阻性能好；耐溫性能好；無殘?jiān)?，傷害小剪切穩(wěn)定性差；耐鹽性差；配制困難；殘膠吸附堵塞嚴(yán)重聚丙烯酰胺和甲叉基聚丙烯酰胺6在以上稠化劑中，植物膠稠化劑是應(yīng)用最普遍的，植物膠及其衍生物稠化劑在水力壓裂中的使用量達(dá)到了90%以上。2）國內(nèi)常用植物膠稠化劑的結(jié)構(gòu)、性能及適用范圍稠化劑瓜爾膠及其衍生物香豆膠田菁膠魔芋膠瓜爾膠羥丙基瓜爾膠分子式[C6H7O2(OH)3]n[C6H7O2(OH2)2OCH2CH2CH2OH]n[C6H7O2(OH)3]n[C6H7O2(OH)3]n[C6H7O2(OH)3]n平均分子量190×10425×10439.1×10450×104化學(xué)結(jié)構(gòu)半乳甘露聚糖葡萄甘露聚糖半乳（葡萄）糖/甘露糖1：1.6~1.8取代度0.35~0.61：1.2~1.61：21：1.6外觀淡褐黃色粉末淡黃色粉末淺黃色粉末淡褐黃色粉末淺褐色膠粒1%水溶液黏度mPa*s187~351255~298156~321121~212551水不溶物含量，%8~252~127~1515~326.5~33.8交聯(lián)性能可與硼酸鹽、有機(jī)硼、有機(jī)鈦和有機(jī)鋯交聯(lián)可與硼酸鹽交聯(lián)來源進(jìn)口國產(chǎn)適用范圍低、中、高儲(chǔ)集層中、低溫儲(chǔ)層中、低溫儲(chǔ)層7目前國內(nèi)最常用的植物膠稠化劑是羥丙基瓜爾膠，主要原料來自印度和巴基斯坦。瓜膠瓜膠是以一個(gè)甘露糖為主干、以半乳糖為邊鏈并與另外甘露糖相連組成的分子結(jié)構(gòu)。半乳糖與甘露糖配比：1:1.6—1:1.8。水不溶含量8—25%。HOCH2HOHHOHHHHOHOCH2OHHOHHOHOHHHOOCH2OHHHOHHHHOHOOCH2HHOHHHHOHOOCH2HOHOHHHHOHOOCH2OHHOHHOHHHHOOH半乳糖取代基甘露糖主干3）國內(nèi)常用植物膠介紹8瓜膠豆莢、豆、片和瓜膠粉瓜膠是最初用于稠化壓裂液的聚合物之一；瓜膠來源于胍爾豆的內(nèi)胚乳；瓜膠豆主要生長在印度和巴基斯坦，美國西南部也有生產(chǎn)；瓜膠豆從豆莢內(nèi)取出，在脫殼機(jī)上加工分離出內(nèi)胚乳和碎瓣，然后制成粗粉直至精粉。9羥丙基瓜膠（HPG）HPG是瓜膠用丙烯氧化物改性產(chǎn)生的羥丙基瓜膠，反應(yīng)將—O—CH2—CHOH—CH3置換到某些—OH位置上。水不溶含量2—4%。熱穩(wěn)定性較好。10羧甲基羥丙基瓜膠（CMHPG）CMHPG是羧甲基羥丙基瓜膠，是一種雙重衍生物，不僅包括HPG的羥丙基官能團(tuán)，同時(shí)也包括羧酸取代基。11近10年中石油累計(jì)壓裂酸化131472井次，累計(jì)增油7408萬噸,年均增產(chǎn)74O萬噸。瓜膠壓裂液在油氣田增產(chǎn)改造中占有主導(dǎo)地位植物膠稠化劑應(yīng)用現(xiàn)狀12全球瓜膠以往每年用量20～22萬噸左右，隨著北美頁巖氣和致密氣的開發(fā)，2011年用量達(dá)到40萬噸，其中，中國瓜膠用量6萬噸，美國20萬噸，歐洲11.5萬噸。瓜膠以其優(yōu)良的特性被廣泛應(yīng)用于石油、食品、紡織及日用品等行業(yè)，石油行業(yè)用量約占1/3左右。中國石油瓜膠用量占中國總用量的27%左右。全球瓜膠需求強(qiáng)勁13印度瓜膠豆含膠量高，粘度高，水不溶物低，適合進(jìn)行化學(xué)改性，能夠供應(yīng)特殊工業(yè)級(jí)原粉。巴基斯坦原料不適合進(jìn)行化學(xué)改性，只適合食品、建筑、選礦、冶金等普通行業(yè)直接使用原粉。瓜膠生產(chǎn)區(qū)域局限性印度和巴基斯坦主要產(chǎn)區(qū)14歐美的大型瓜膠生產(chǎn)廠家通常在印度建有合資工廠，或者尋找到合作伙伴，特別是歐美一些大公司對(duì)胍膠原料進(jìn)行控制，使國內(nèi)企業(yè)難以順利獲得原料渠道。國內(nèi)廠家市場(chǎng)采購，沒有建立合作伙伴，采用不同產(chǎn)地和來源地的瓜膠豆，瓜膠產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，同時(shí)供貨渠道不暢通，貨源得不到保證。國內(nèi)貨源保障程度低代理商代理商瓜膠豆瓜膠片加工瓜膠粉加工胍膠片加工瓜膠15全球瓜膠價(jià)格飆升：以規(guī)格為93%的瓜膠片為例，2011年3月17日瓜膠片1950美元/噸2012年3月5日達(dá)最高21000美元/噸，上漲10.8倍2012年7月3日11000美元瓜膠價(jià)格快速上漲16瓜膠價(jià)格上漲因素分析需求的快速增長，造成需求和供給不匹配。各國石油開采和美國正式推動(dòng)頁巖氣開采項(xiàng)目，使瓜膠的交易量急劇增加。投機(jī)商的介入。在瓜膠供不應(yīng)求的狀態(tài)下，印度有些公司現(xiàn)在在囤積瓜膠，以賺取更高的利潤。瓜膠豆是農(nóng)產(chǎn)品，生產(chǎn)周期長，受市場(chǎng)價(jià)格影響價(jià)格波動(dòng)較大。瓜膠作為炸藥的阻水添加劑已使用超過25年。它已成為液體炸藥中的主要膠凝劑。美國在印度建立獨(dú)資和合資公司壟斷瓜膠市場(chǎng)、操控期貨價(jià)格。瓜膠價(jià)格趨勢(shì)圖17由于瓜膠價(jià)格的上漲，種植收益增大，今年種植面積大量增加，產(chǎn)量的增加可暫時(shí)緩解緊缺的形勢(shì)，但相對(duì)于需求的增長，不能完全滿足供求平衡；目前價(jià)格有所回落，但未來價(jià)格回落到多少價(jià)位，較難預(yù)料。按照現(xiàn)在應(yīng)用和產(chǎn)量情況分析，膠片價(jià)格預(yù)計(jì)在8000美元/噸波動(dòng)。國內(nèi)瓜膠價(jià)格變化106150元/噸33850元/噸27694元/噸19500元/噸158000元/噸2012.2.282011.10-2011.122011.3-2011.72011.32012.4.15未來瓜膠價(jià)格發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)18為保證低滲透油氣田的有效開發(fā)和生產(chǎn)，同時(shí)應(yīng)對(duì)瓜膠價(jià)格上漲所帶來的生產(chǎn)投資巨幅增加的壓力，各油田公司均采取了積極應(yīng)對(duì)政策。瓜膠原料供應(yīng)保障面對(duì)2012年因瓜膠價(jià)格上漲導(dǎo)致貨源緊缺的問題，物資公司聯(lián)合勘探與生產(chǎn)公司及其它職能部門，采取了以下措施保障供應(yīng)：集中采購膠片，內(nèi)部企業(yè)加工生產(chǎn)加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，確保應(yīng)用效果出臺(tái)補(bǔ)貼政策，保障正常油氣建產(chǎn)19

針對(duì)瓜膠價(jià)格大幅上漲的問題，各油田公司積極研發(fā)新產(chǎn)品，召開專題研討會(huì)，編制應(yīng)對(duì)方案，以降低成本為目標(biāo)，從降低瓜膠使用濃度、尋求替代品、合作引進(jìn)低成本新體系三個(gè)方面分別開展了技術(shù)研究工作：全面推廣超低濃度瓜膠瓜膠替代體系試驗(yàn)應(yīng)用研發(fā)新型低成本壓裂液壓裂液體系技術(shù)優(yōu)化20瓜膠全部依賴進(jìn)口，受制于人，并且產(chǎn)量和價(jià)格等影響因素較多，難以控制；國內(nèi)的植物膠產(chǎn)品香豆膠、魔芋膠、田菁膠，黃原膠等植物膠，雖然性能上與瓜膠有差異，但也能夠滿足中低溫儲(chǔ)層改造的需要；92年至98年期間應(yīng)用田菁膠和香豆膠，由于洪水減產(chǎn)，同時(shí)引進(jìn)質(zhì)量和價(jià)格都具有優(yōu)勢(shì)的瓜膠，使得田菁膠和香豆膠退出油田市場(chǎng)，而且目前沒有專門公司從事培育和種植田菁豆和香豆工作；農(nóng)民在有市場(chǎng)需求的情況下，才會(huì)在鹽堿地上適量種植，種子逐年退化，目前國內(nèi)僅有少量種植。重啟國產(chǎn)植物膠壓裂液項(xiàng)目，以國產(chǎn)香豆膠等民族企業(yè)產(chǎn)品來從長遠(yuǎn)消除瓜膠價(jià)格波動(dòng)帶來的影響，形成合理供需關(guān)系。國產(chǎn)植物膠的培育21香豆（又稱葫蘆巴），系豆科一年生草本植物，成熟期約4-6個(gè)月；原產(chǎn)歐、亞兩洲，我國各地均有栽培，以安徽、四川、河南為多。90年代中期曾作為壓裂液稠化劑進(jìn)行過相關(guān)試驗(yàn)應(yīng)用。目前主要作為飼料添加劑使用，國內(nèi)年產(chǎn)量約300噸（膠粉），目前價(jià)格在6.5-8萬元左右。香豆膠22香豆種植的經(jīng)濟(jì)可行性成本價(jià)4萬元/噸凈收益1500元/畝加工和利潤費(fèi)1.3萬元銷售價(jià)5.3萬元/噸120度配方瓜膠體系800-900元/方120度配方香豆體系650元/方進(jìn)口香豆7200元/噸銷售價(jià)4.2萬元/噸瓜膠膠片6500美元/噸

出粉率20%畝產(chǎn)300kg23魔芋，多年生天南星科草本植物，中國就有30余種，最具有研究開發(fā)價(jià)值的魔芋品種為花魔芋和白魔芋。魔芋是當(dāng)今發(fā)現(xiàn)的、唯一能大量提供甘露聚糖的經(jīng)濟(jì)作物，絕大多數(shù)魔芋生長于平均溫度16℃，海拔800m以上的亞熱帶山區(qū)或丘陵地區(qū)。畝產(chǎn)1500～2000公斤/畝，出粉率10%-15%左右，在四川和云南等省大量種植。魔芋膠24魔芋膠的化學(xué)成分為葡萄甘露聚糖，化學(xué)結(jié)構(gòu)不同于半乳甘露聚糖，魔芋膠粘度高，需要的交聯(lián)劑量大（約2倍），鈦交聯(lián)劑不適合。適合100℃以下的地層，在八九十年代在四川、華北和大慶油田等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過，沒有大面積使用。葡萄甘露聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)254）國內(nèi)常用稠化劑標(biāo)準(zhǔn)①SY/T5764-2007《壓裂用植物膠通用技術(shù)要求》；26（2）交聯(lián)劑通過交聯(lián)離子(基團(tuán))將溶解于水中的高分子鏈上的活性基團(tuán)以化學(xué)鏈連接起來，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)劑，使聚合物水溶液因交聯(lián)作用形成水基交聯(lián)凍膠壓裂液。1）常用交聯(lián)劑類型交聯(lián)劑的選用由聚合物可交聯(lián)的官能團(tuán)和聚合物水溶液的pH值決定。比較常用且工業(yè)化的交聯(lián)劑為硼砂、有機(jī)鋯、有機(jī)鈦和有機(jī)硼等。272）延遲交聯(lián)技術(shù)①優(yōu)點(diǎn)：可避免管內(nèi)高剪切速率對(duì)壓裂液黏度性能的影響，降低管路中的沿程摩阻，提高泵注排量，高溫下延遲交聯(lián)壓裂液具有更好的長期穩(wěn)定性，減少了聚合物稠化劑的用量，減緩對(duì)地層的傷害。②缺點(diǎn)：延遲交聯(lián)時(shí)間過長可導(dǎo)致在近井筒處出現(xiàn)脫砂。28不同交聯(lián)劑的交聯(lián)特性與使用條件交聯(lián)劑類型兩性金屬（或非金屬）的含氧酸鹽無機(jī)酸的兩性金屬鹽無機(jī)酸酯（有機(jī)鋯或鈦）有機(jī)硼醛類交聯(lián)劑舉例硼砂、偏鋁酸鈉、焦銻酸鉀硫酸鋁、氯化鉻、硫酸銅、氯化鋯有機(jī)鈦，有機(jī)鋯有機(jī)硼甲醛、乙醛、乙二醛pH值范圍硼酸鹽：8~12銻酸鹽：3~64~77~13鋯酸鹽：3~107~136~8交聯(lián)聚合物官能團(tuán)鄰位順式羥基鈉羧基、酰胺基、鄰位反式羥基鄰位順式羥基鄰位順式羥基酰胺基團(tuán)聚合物舉例植物膠及衍生物羧甲基植物膠、羧甲基纖維素植物膠及衍生物植物膠及衍生物聚丙烯酚胺及其衍生物耐溫能力<100℃<120℃鋯酸鹽(堿性)：100~150℃堿性介質(zhì)：≤180℃酸性介質(zhì)：80~120℃≤160℃<60℃交聯(lián)特性快速交聯(lián)快速交聯(lián)可延遲交聯(lián)可延遲交聯(lián)可延遲交聯(lián)優(yōu)點(diǎn)清潔無毒，成本低易與生物聚合物交聯(lián)耐溫能力好耐溫好，傷害小，易破膠，應(yīng)用范圍廣可與聚丙烯酰胺及其衍生物交聯(lián)缺點(diǎn)耐溫能力差應(yīng)用范圍窄破膠困難成本較無機(jī)硼高交聯(lián)度控制及破膠困難29（3）破膠劑使壓裂液中的凍膠發(fā)生化學(xué)降解，由大分子變成小分子，有利于壓后返排，減少對(duì)地層的傷害。常用破膠劑的使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)類型過氧化物破膠劑膠囊破膠劑酶破膠劑優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用的pH范圍廣，在3~14之間均可使用，成本低，破膠迅速提高常規(guī)破膠劑的適用范圍；可提高破膠劑用量，對(duì)壓裂液流變性能影響小；破膠徹底，有利于壓后的排液控制；增加濾餅內(nèi)破膠劑濃度，改善裂縫的導(dǎo)流能力破膠快速、徹底，用量少缺點(diǎn)溫度低于60℃時(shí)，必須使用還原劑進(jìn)行活化；高溫時(shí)，過快的破膠會(huì)影響施工的正常進(jìn)行成本高應(yīng)用pH范圍窄，一般為3~8，使用溫度低，一般使用溫度低于60℃，成本高舉例過硫酸鉀過氧化氫包裹過硫酸鹽α淀粉酶特種瓜膠酶適用條件天然與合成聚合物降解，溫度大于50℃陰離子聚合物降解淺層低溫可大大提高用量，實(shí)現(xiàn)黏度保持與破膠平衡pH：5~7溫度：10~90℃植物膠壓裂液pH：8~12溫度：60~120℃植物膠壓裂液用量，mg/L10~2000.5~10100~10000.01~0.1100~100030（4）粘土穩(wěn)定劑防止粘土膨脹，俗稱“防膨劑”；1）選擇壓裂液需要考慮的主要黏土礦物序號(hào)黏土礦物名稱敏感類型特點(diǎn)1蒙膠石強(qiáng)水敏比表面積大，易發(fā)生吸附；吸水膨脹顯著，體積可以增加20~25倍；隨著埋深和溫度的增加，含量降低2伊利石中等水敏吸附淡水會(huì)堵塞地層孔隙喉道；隨著埋深和溫度增加，含量增加3高嶺石速敏易脫落運(yùn)移，堵塞孔隙喉道4綠泥石酸敏在酸性介質(zhì)中易分散，堵塞孔隙喉道312）黏土穩(wěn)定劑的主要類型①無機(jī)鹽。包括氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、氯化鈣和氯化鎂等。其中氯化鉀最常用。②表面活性劑。包括陽離子和陰離子表面活性劑。③無機(jī)聚合物。常用的無機(jī)聚合物主要有羥基鋁和氧氯化鋯。④有機(jī)聚合物。常用的有聚N-羥甲基丙烯酰胺、聚異丙醇基二甲基氯化銨、丙烯酰胺與丙烯酸乙酯三甲基氯化銨的共聚物等。32（5）助排劑可以降低壓裂液破膠液的表面張力，幫助壓裂施工的液體返排，減少壓裂液對(duì)地層的污染；常用助排劑類型包括：1)增能氣增能氣是指在壓裂施工過程中伴注的N2或CO2，它們可以增加壓裂液的返排能量，加快返排速度，提高返排效率。一般N2或CO2的用量小于壓裂液總量的10%。2）表面活性劑表面活性劑可以降低壓裂液破膠液的表面張力。33種類濃度BD1-5(mN/m)SW-5(mN/m)SD2-9(mN/m)D-50(mN/m)CT5-4(mN/m)1.0%25.225.031.332.226.00.5%25.525.331.532.526.40.3%26.826.532.933.726.7幾種助排劑的表面張力34（6）pH值調(diào)節(jié)劑將交聯(lián)環(huán)境改變?yōu)閴A性，有助于液體交聯(lián)；壓裂液的交聯(lián)必須在一定的pH環(huán)境中進(jìn)行。用無機(jī)或有機(jī)堿，以及強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)酸弱堿鹽都可以調(diào)節(jié)溶液的pH值。1）作用①促進(jìn)和控制聚合物的分散和水合；②提供交聯(lián)劑水解所需要的pH值條件；③控制交聯(lián)反應(yīng)，延緩交聯(lián)速度；④有利于凍膠的破膠降解。352）常用pH值調(diào)節(jié)劑常用pH值調(diào)節(jié)劑的范圍與用量類型酸性pH值調(diào)節(jié)劑堿性pH值調(diào)節(jié)劑名稱舉例醋酸檸檬酸亞硫酸氫鈉碳酸氫鈉碳酸鈉氫氧化鈉pH值2.5~6.04.5~6.06.5~7.57.5~8.58.0~10.0>10.0用量，%0.002~0.010.004~0.10.05~0.50.05~0.10.05~0.10.002~0.0236（7）殺菌劑防止基液變質(zhì)，清潔施工用水；（8）溫度穩(wěn)定劑防止地層溫度升高后，粘度迅速下降施工中常選用甲醛、乙二醛等醛類溶液或季銨鹽類作為殺菌劑。（9）降濾失劑液體濾失影響造縫長度與裂縫閉合時(shí)間，加入降濾失劑可降低壓裂液的濾失速度；施工中常常用硫代硫酸鈉。施工常用的有柴油、油溶性樹脂、粉陶等。372、壓裂液性能評(píng)價(jià)方法（1）基液性能

壓裂液基液性能包括表觀黏度和pH值。表觀黏度是保證壓裂液具有良好耐溫、耐剪切性能的基礎(chǔ);pH值是控制交聯(lián)時(shí)間的重要依據(jù)。通常使用六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)在試驗(yàn)溫度條件下，以170s-1的剪切速率測(cè)定基液的表觀黏度；pH值則用pH試紙即可測(cè)定。38典型液體粘度水線性膠交聯(lián)液1.00.80.50.000020.030.551.0502000液體類型n’k’粘度@170s-139（2）交聯(lián)性能壓裂液交聯(lián)性能是指基液與交聯(lián)劑交聯(lián)時(shí)間的長短和交聯(lián)形成凍膠后的狀況。測(cè)定交聯(lián)時(shí)間的方法有旋渦封閉法和挑掛法。旋渦封閉法是用吳茵混調(diào)器測(cè)定交聯(lián)凍膠形成旋渦完全封閉所需要的時(shí)間，即為交聯(lián)時(shí)間；挑掛法則是測(cè)定自用玻璃棒開始按一個(gè)方向攪拌基液和交聯(lián)劑，至形成的凍膠能夠挑起為止的時(shí)間為交聯(lián)時(shí)間。40（3）流變性能壓裂液的流動(dòng)和變形的能力稱之為壓裂液的流變性能。它是考察在壓裂施工條件下，溫度場(chǎng)、剪切歷史和施工時(shí)間等因素對(duì)壓裂液黏度影響的一個(gè)衡量指標(biāo)。通過測(cè)定壓裂液表觀黏度隨溫度的變化，確定壓裂液體系使用溫度的上限。通過測(cè)定壓裂液表觀黏度在恒定剪切速率下隨時(shí)間的變化，確定壓裂液體系在恒定剪切速率下，表觀黏度保持在50mPa·s以上的時(shí)間。

2）耐剪切性能1）耐溫性能413）耐溫、耐剪切性能溫度穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性的疊加即為與施工密切相關(guān)的耐溫、耐剪切性能。（4）破膠性能壓裂液破膠的好壞直接影響到壓后壓裂液的返排和增產(chǎn)效果，通過該性能的測(cè)定評(píng)價(jià)，可以確定壓裂施工中破膠劑的用量和壓后關(guān)井所需要的時(shí)間。將交聯(lián)好的壓裂液凍膠裝入破膠罐中，在試驗(yàn)溫度下恒溫到設(shè)定的破膠時(shí)間，測(cè)定壓裂液破膠液黏度。測(cè)定方法：42（5）濾失性能濾失系數(shù)是影響壓裂液效率、造縫能力的重要參數(shù)，尤其是在一些特殊作業(yè)中，譬如在端部脫砂壓裂中求取準(zhǔn)確的壓裂液造壁濾失系數(shù)CⅢ、初濾失量Vap和濾失速度Ve，對(duì)于設(shè)計(jì)判斷脫砂時(shí)間更為重要。試驗(yàn)方法包括測(cè)試壓裂液的靜態(tài)濾失和動(dòng)態(tài)濾失性能。1）動(dòng)態(tài)濾失（巖心濾失性）測(cè)定借助巖心夾持器，以巖心為介質(zhì)進(jìn)行。根據(jù)巖心滲透率大小，選定軸向壓差，一般在軸向壓差為3.5MPa條件下，將壓裂液擠過巖心表面，記錄擠入不同時(shí)間內(nèi)通過巖心的濾失量。2）靜態(tài)濾失（濾紙濾失性）測(cè)定在儲(chǔ)集層溫度條件下，使用高溫高壓濾失測(cè)定儀用3.5MPa壓差將壓裂液擠過濾紙，記錄通過濾紙的濾失量與時(shí)間的關(guān)系。43（6）對(duì)儲(chǔ)集層基質(zhì)的傷害通過考察壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層基質(zhì)滲透率的影響，評(píng)價(jià)壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層的傷害率，為保護(hù)儲(chǔ)集層提供依據(jù)。在壓裂液傷害試驗(yàn)裝置上，測(cè)定流經(jīng)巖心端面的壓裂液對(duì)試驗(yàn)前后巖心滲透率變化，來評(píng)價(jià)壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層基質(zhì)滲透率的傷害。一般對(duì)于油氣層改造，應(yīng)以相應(yīng)的儲(chǔ)集層液體作為傷害前后參透率的測(cè)定介質(zhì)。44（7）黏彈性能與支撐劑靜態(tài)沉降壓裂液是一種具有黏彈特性的流體。支撐劑沉降是考察在試驗(yàn)溫度與靜態(tài)條件下支撐劑的沉降速率。主要測(cè)定的參數(shù)是儲(chǔ)能模量、損耗模量、松弛時(shí)間和支撐劑的靜態(tài)沉降速率等。一般可接受的支撐劑靜態(tài)沉降速率在0.08～0.8cm/s。45（8）配伍性能壓裂液與儲(chǔ)集層的配伍性能是選擇壓裂液類型的根本依據(jù)。主要考慮與儲(chǔ)集層巖石的配伍性和與儲(chǔ)集層流體的配伍性。通過分析儲(chǔ)集層的五敏（速敏、水敏、酸敏、堿敏和鹽敏）試驗(yàn)結(jié)果，確定選用壓裂液的類型、各種添加劑和用量。1）與儲(chǔ)集層巖石的配伍性2）與儲(chǔ)集層流體的配伍性為選擇適宜的添加劑及其用量，必須測(cè)定壓裂液與儲(chǔ)集層流體（地層水和原油）的配伍性能，包括壓裂液與地層水混合后是否出現(xiàn)沉淀、懸浮物或混濁，與原油混合后是否發(fā)生乳化等現(xiàn)象，以及在不同混合比例下破乳所需的時(shí)間和破乳率。46（9）摩阻壓裂液的摩阻性能是預(yù)測(cè)壓裂施工泵壓的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到壓裂工藝設(shè)計(jì)。一般可在實(shí)驗(yàn)室用管路黏度計(jì)試驗(yàn)、或由現(xiàn)場(chǎng)施工壓力曲線計(jì)算獲得該參數(shù)。通過施工中井壓力的變化也可得出所用壓裂液的沿程摩阻，下表中是國內(nèi)部分油田所用的壓裂液實(shí)測(cè)沿程摩阻的統(tǒng)計(jì)。應(yīng)用油田塔里木勝利新疆吐哈壓裂液類型香豆膠有機(jī)鋯改性瓜爾膠有機(jī)硼改性瓜爾膠有機(jī)硼改性瓜爾膠有機(jī)硼田菁無機(jī)硼交聯(lián)特性延遲交聯(lián)延遲交聯(lián)延遲交聯(lián)延遲交聯(lián)瞬時(shí)交聯(lián)沿程摩阻，%相當(dāng)于清水38.327-3326-3029-3245-50以下是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中對(duì)四種壓裂液性能的相關(guān)規(guī)定。47除少數(shù)低壓、油潤濕，強(qiáng)水敏地層外，水基壓裂液適用于大多數(shù)油氣層和不同規(guī)模的壓裂改造。48油基壓裂液適用于使用水基壓裂液會(huì)導(dǎo)致地層粘土膨脹影響壓裂效果的水敏性地層495051（10)其他性能壓裂液的性能評(píng)價(jià)除進(jìn)行以上內(nèi)容的評(píng)價(jià)之外，還需要測(cè)定壓裂液的助排性能、殘?jiān)?、抗菌能力以及其他一些特定的性能評(píng)價(jià)，如泡沫壓裂液的半衰期、起泡效率和穩(wěn)泡效率等參數(shù)。52不同羥丙基瓜膠濃度壓裂液殘?jiān)?.55%HPG，破膠后支撐劑表面0.2%HPG，破膠后支撐劑表面相同溫度配方，稠化劑用量降低40%，可以使殘?jiān)档?3%。53序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)行標(biāo)性質(zhì)1水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法規(guī)定了水基凍膠壓裂液性能測(cè)定方法，包括表觀黏度、流變性、靜態(tài)濾失性、基質(zhì)滲透率傷害率、破膠液黏度、表面張力、殘?jiān)团湮樾阅軈?shù)的測(cè)定。SY/T5107-2005方法標(biāo)準(zhǔn)2壓裂液通用技術(shù)條件規(guī)定了水基凍膠壓裂液、油基凍膠壓裂液、乳化壓裂液和黏彈性壓裂液通用技術(shù)要求、性能測(cè)試方法SY/T6376-2008質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3壓裂用植物膠通用技術(shù)要求規(guī)定了壓裂用植物膠—羥丙基瓜膠、瓜膠、香豆膠和田菁膠的技術(shù)要求、測(cè)定方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存與保質(zhì)期SY/T5764-2007方法及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4壓裂用破膠劑性能試驗(yàn)方法規(guī)定了壓裂用破膠劑性能試驗(yàn)方法，適用于水力壓裂用水基凍膠壓裂液破膠劑、油基凍膠壓裂液破膠劑的性能測(cè)定和評(píng)價(jià)SY/T6380-2008方法標(biāo)準(zhǔn)壓裂液添加劑與配方體系性能評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)54序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)行標(biāo)性質(zhì)5壓裂用交聯(lián)劑性能試驗(yàn)方法規(guī)定了水基壓裂液和油基壓裂液交聯(lián)劑性能試驗(yàn)方法，包括外觀、密度、pH值、交聯(lián)時(shí)間、耐溫能力、破膠能力、屈服應(yīng)力等參數(shù)的測(cè)定SY/T6216-1996方法標(biāo)準(zhǔn)6壓裂用降濾失劑性能試驗(yàn)方法規(guī)定了壓裂用降濾失劑性能試驗(yàn)方法，包括外觀、分散性、靜態(tài)濾失性、濾餅SY/T6215-1996質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7壓裂用助排劑性能評(píng)價(jià)方法規(guī)定了壓裂酸化用助排劑性能評(píng)價(jià)方法，包括外觀、pH值、密度、溶解性、表面張力、潤濕性能、熱穩(wěn)定性能、配伍性、助排性能等的測(cè)定SY/T5755-1995方法標(biāo)準(zhǔn)8壓裂酸化用黏土穩(wěn)定劑性能測(cè)定方法規(guī)定了壓裂酸化用黏土穩(wěn)定劑性能測(cè)定方法，包括外觀、溶解性、配伍性、泥巖損失率、防膨率、巖心滲透率變化率等的測(cè)定SY/T5762-1995方法標(biāo)準(zhǔn)9酸液稠化劑評(píng)價(jià)方法規(guī)定了酸化用酸液稠化劑類產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)試樣制備、酸溶時(shí)間、流變性、熱穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性和配伍性等的測(cè)定SY/T6214-1996方法標(biāo)準(zhǔn)55▲酸洗

多作為洗井中的一種手段▲基質(zhì)酸化

解除儲(chǔ)層近井地帶的傷害▲酸壓改造

改造地層，形成具有一定閉合裂縫導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫，提高儲(chǔ)層的滲流能力碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化類型：二、酸液體系56▲酸與方解石的化學(xué)反應(yīng)2HCL+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑▲酸與白云巖的化學(xué)反應(yīng)4HCL+CaMg(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2Co2↑▲酸巖反應(yīng)生成物主要為CaCl2和CO2酸巖反應(yīng)的基本過程57（1）與地層巖石的反應(yīng)速度太快，而達(dá)不到深穿透的目的；（2）腐蝕壓裂車、注酸管匯和油管；（3）使水敏地層中粉粒脫落而堵塞地層；（4）與地層中的流體形成乳狀液；（5）地層鐵的二次沉淀；（6）酸化漏失速度過快；（7）泵送摩阻太高；（8）殘酸返排困難。酸化施工時(shí)，必須針對(duì)儲(chǔ)層物性和井的情況，選擇合適的酸液類型，由于酸液類型選擇不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)以下問題：58此類酸液主要是由15～28％的鹽酸、酸化緩蝕劑、表面活性劑等組成，是目前酸化使用最廣泛的酸型，其特點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是與碳酸鹽巖反應(yīng)速度快。主要適用于碳酸鹽巖地層。（一）酸液類型1、常規(guī)酸液（1）鹽酸酸液鹽酸是最常用的酸。有機(jī)酸、甲酸和醋酸由于腐蝕性比鹽酸弱也被應(yīng)用，它們最適用于高溫地層。醋酸和甲酸常常與鹽酸聯(lián)合使用，鹽酸—醋酸、鹽酸—甲酸和甲酸—醋酸混合物通常在高溫酸化時(shí)使用。59（2）土酸酸液土酸酸液是鹽酸和氫氟酸的混合液，鹽酸和氫氟酸的比例可依據(jù)地層中膠結(jié)物和碳酸鹽的含量進(jìn)行調(diào)整。土酸酸液經(jīng)常用在砂鹽地層，配方中除了鹽酸(HCL)和氫氟酸(HF)外還包括醋酸（CH3COOH）和甲酸(HCOOH)，有時(shí)還加入檸檬酸。60國外中溫油井酸處理的常用程序程序流體用液強(qiáng)度（1）酸洗5%~15%HCL+添加劑根據(jù)情況確定（2）井筒清洗二甲苯25gal/ft（3）前置酸15%HCL+添加劑60gal/ft（4）低強(qiáng)度主體酸13.5%HCL—1.5%HF+添加劑100gal/ft（5）高強(qiáng)度主體酸12%HCL—3%HF+添加劑50gal/ft（6）頂替液7%NH4CL150gal/ft（7）泡沫轉(zhuǎn)向氮?dú)猓∟2）泡沫酸液添加劑包括：緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑、水潤濕表面活性劑、互溶劑（5%）、破乳劑61酸液配方中的HF與地層巖石反應(yīng)會(huì)生成多種沉淀而堵塞孔隙。砂巖中HF的傷害反應(yīng)反應(yīng)沉淀HF+醋酸鹽（方解石、白云石）氟化鈣、氟化鎂（CaF2，MgF2）HF+粘土、硅酸鹽無定形硅（H4SiOH4）HF+長石氟化鈉、氟硅酸鉀（NaSiF6，K2SiF6）HF+粘土、長石氟化鋁、氫氧化鋁HF+伊利石Na2SiF6，K2SiF6殘HF+地層水、海水Na2SiF6，K2SiF6HCL—HF+氧化鐵和鐵礦物鐵化合物HF+方解石（碳酸鈣）氟硅酸鈣62它是用膠凝劑、添加劑加入酸中配制而成的一種酸液，具有高溫下剪切性能穩(wěn)定，與地層巖石反應(yīng)速度低，漏失速度小，泵送摩阻小等特點(diǎn)。

泡沫酸是在酸液中加入起泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、緩蝕劑等添加劑與氣體（N2或CO2)在地面泡沫發(fā)生器中充分混合形成的，外相是酸，內(nèi)相是氣體。

2、緩速酸（1）膠凝酸（2）乳化酸乳化酸是由原油（或柴油）加乳化劑和酸按一定比例乳化而成的油包酸乳狀液。（3）泡沫酸63為了有效地進(jìn)行油氣水井的酸化，真正達(dá)到酸化增長增注的目的，就要首先了解影響酸化作業(yè)成敗的原因：①多數(shù)碳酸鹽巖層含酸不溶物酸化后地層的粉粒脫落，造成地層堵塞。②井筒附近的地層過度酸化，而深部地層又得不到處理。③酸化液嚴(yán)重腐蝕施工管柱和設(shè)備。④來源于地層本身和腐蝕產(chǎn)物得鐵離子在地層中沉淀，嚴(yán)重?fù)p害地層的滲透率。⑤殘酸不能順利返排，導(dǎo)致酸化過程中地層脫落得粉粒等雜質(zhì)無法帶出等。由此可見，只有在酸化液中添加不同類型和作用的添加劑，才能有效地解決腐蝕、微粒運(yùn)移、鐵離子沉淀等問題。（二）酸液添加劑64分為無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑和緩蝕增效劑。1、緩蝕劑作用：減緩酸化過程中酸對(duì)其接觸的鉆桿、油管和施工設(shè)備的腐蝕。影響因素：酸液濃度和酸中氫離子的電離程度。原理：通過影響腐蝕電極中陽極和陰極的反應(yīng)而起到緩蝕作用。分類：65緩蝕劑一般在酸化的所有階段都必須加入，雖然是必須加入，但過量的緩蝕劑會(huì)引起問題，如使地層產(chǎn)生油濕性。一般而言，在地層溫度不超過120℃時(shí)，緩蝕劑濃度不大于1%。即使在高溫條件下，緩蝕劑濃度也不應(yīng)大于2%。在高溫條件下，使用緩蝕劑的同時(shí)也加入增效劑，如碘鹽和甲酸。碘鹽一般使用濃度為2%~3%，甲酸濃度為0.5%~5%。66酸化作業(yè)時(shí)，鐵一旦與酸接觸就會(huì)大量溶解。溶解的鐵離子以二價(jià)（Fe2+）或三價(jià)（Fe3+）的形式存在于酸液中，含量超過其溶解度時(shí)就以膠狀的氫氧化物沉淀出來，嚴(yán)重?fù)p害地層的滲透率。鐵的氧化態(tài)決定是否沉淀。Fe3+在pH值約為2時(shí)即發(fā)生沉淀，而Fe2+在pH值約為7時(shí)才發(fā)生沉淀，在酸化作業(yè)時(shí)發(fā)生沉淀的可能性不大（由于殘酸的pH值很少高于6）。另外，當(dāng)系統(tǒng)中存在硫化氫時(shí)Fe3+將被還原并生成元素硫沉淀，酸化液反應(yīng)后所有的Fe2+均以FeS的形式沉淀出來。鐵離子穩(wěn)定劑分為螯合劑和還原劑，常用螯合劑。2、鐵離子穩(wěn)定劑67目前使用的粘土穩(wěn)定劑分為無機(jī)鹽和有機(jī)聚合物兩大類。3、粘土穩(wěn)定劑（防膨劑）主要用于防止粘土膨脹、穩(wěn)定粘土顆粒。作用：原理：分類：利用粘土表面離子這一特點(diǎn)而改變其物化性質(zhì)，以破壞離子交換能力或破壞雙電層離子氛之間的斥力來防止粘土水化膨脹及分散遷移。68表面活性劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)主要分為：陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、氟碳表面活性劑。常用的是陰離子表面活性劑。4、表面活性劑作用：可以降低殘酸與地層間的界面張力，也可改變地層的潤濕狀況，把潤濕表面改變?yōu)榉菨櫇裥缘?。這個(gè)兩個(gè)因素都使地層的毛細(xì)管壓力降低，使殘酸液能順利返排。分類：69①降低水溶液的表面張力，從而降低井筒周圍的水飽和度,防止水鎖。②使部分水溶于烴相中，降低水飽和度。③使地層為水潤濕以提高油的相對(duì)滲透率。④防止不溶顆粒成為油潤濕而穩(wěn)定乳化。⑤降低緩蝕劑和表面活性劑在地層中的吸附，維持其在酸液中的濃度。⑥起破乳劑的作用。⑦溶解地層孔隙表面的任何油組分。⑧促進(jìn)殘酸的返排。5、互溶劑作用：70①在處理液中不溶解。②在油層壁面形成一基本不滲透層，但不穿入地層深部。③轉(zhuǎn)向劑顆粒在攜帶液中必須均勻分散。④轉(zhuǎn)向劑必須能溶于采出液或注入液。6、轉(zhuǎn)向劑（暫堵劑）作用：在砂巖壁面產(chǎn)生低滲濾餅，或注入粘性高分子段塞而降低高滲透層的注入能力。轉(zhuǎn)向劑應(yīng)具備的性能：轉(zhuǎn)向劑分為水溶性轉(zhuǎn)向劑（注水井）和油溶性轉(zhuǎn)向劑（油井）。分類：71酸與儲(chǔ)層原油和瀝青質(zhì)原油接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生酸渣。酸渣由瀝青、樹脂、石臘和其它高分子碳?xì)浠衔锝M成，是一種膠態(tài)的不溶性產(chǎn)物，一旦產(chǎn)生會(huì)對(duì)儲(chǔ)層帶來永久性傷害，一般很難加以消除。抗酸渣劑是一種由多種表面活性劑加工而成的，可防止酸渣的生成，它吸附在油酸界面并作為一連續(xù)的保護(hù)層，它可以單獨(dú)使用，也可以用水稀釋后使用。7、抗酸渣劑72沉淀抑制劑主要是溶解酸化產(chǎn)生的CaF2、K2SiF6、Na2SiF6等沉淀。砂巖地層酸化時(shí)，不論采用土酸酸化、自生土酸酸化，還是與土酸具有相似性質(zhì)的酸化工藝，都伴有CaF2、K2SiF6、Na2SiF6等沉淀。CaF2是一種非常難溶的化合物，K2SiF6、Na2SiF6等六氟硅酸鹽在地層中呈膠狀物沉淀，它們對(duì)地層產(chǎn)生很大危害，必須加以消除。8、沉淀抑制劑73深井酸化（酸壓）施工，降低管柱摩阻非常重要。對(duì)深井而言，當(dāng)?shù)貙悠屏褖毫凸苤ψ璐蟮揭欢〞r(shí)，就無法按設(shè)計(jì)施工。因此，酸液中必須加入膠凝劑或降阻劑。緩速劑是通過化學(xué)作用，控制酸液中的H＋的活度，延緩酸巖反應(yīng)速度，使酸液的穿透距離加長，實(shí)現(xiàn)地層的深部酸化的目的。它主要用于碳酸鹽巖地層。低溫時(shí)它的緩速效果非常明顯，但在高溫條件下緩速效應(yīng)就顯得微不足道，此時(shí)一般都采用改變酸型來實(shí)現(xiàn)緩速問題。9、膠凝劑（降阻劑）10、緩速劑74（三）酸液性能評(píng)價(jià)方法1.酸液對(duì)巖石的溶蝕性試驗(yàn)2.酸液的配伍性試驗(yàn)3.酸液的破乳性試驗(yàn)4.防膨劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)5.酸液緩速性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)6.酸化緩蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)酸蝕裂縫導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)設(shè)備759.水敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)10.鹽敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)11.堿敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)12.酸敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)7.酸渣含量測(cè)定試驗(yàn)8.速敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)K100表（界）面張力儀76

試驗(yàn)方法：將巖芯搗碎碾磨過100目篩，制成巖粉烘干。稱取一定量巖粉（如5g左右），置于反應(yīng)器皿中，取一定量（如50ml）的不同濃度的酸液，分別加入盛巖粉的反應(yīng)器皿中，與巖粉過量反應(yīng)2-4小時(shí)，反應(yīng)過程中攪拌2次。將反應(yīng)后的酸液，用定量濾紙過濾，將未溶蝕的殘?jiān)诩s100℃左右條件下烘干，取出烘干后的巖樣，放入干燥器冷卻后稱重。根據(jù)溶蝕前、后樣品的重量計(jì)算酸對(duì)巖芯的溶蝕率。試驗(yàn)的目的：篩選酸液類型及濃度。1、酸液對(duì)巖石的溶蝕性試驗(yàn)77溶蝕率計(jì)算：Rc：溶蝕率，%；△W：溶蝕前后巖心質(zhì)量差，g；W1：溶蝕前巖心質(zhì)量，g。78

試驗(yàn)方法：配制不同配方酸液并與地層水混合，在室溫及高溫（根據(jù)儲(chǔ)層溫度確定）條件下，靜置4小時(shí)，觀察配方酸液的變化情況，記錄酸液透明度、分層、沉淀等現(xiàn)象。試驗(yàn)?zāi)康模簭呐湮樾越嵌群Y選酸液添加劑2、酸液的配伍性試驗(yàn)79

試驗(yàn)方法：將一定量原油與相同量的配方酸液混合，在高轉(zhuǎn)速下攪拌一定時(shí)間，形成乳狀液，然后放入一定溫度的的恒溫水浴中觀察、記錄2小時(shí)的破乳情況，由破乳量（酸液量）的多少衡量酸液及各種表面活性劑的破乳率。破乳率（）由下式計(jì)算確定：試驗(yàn)?zāi)康模嚎疾毂砻婊钚詣┢迫樾阅?、酸液的破乳性試驗(yàn)80

試驗(yàn)方法：將實(shí)際產(chǎn)層巖芯搗碎，研磨過100目篩制成巖粉，在105℃左右下鼓風(fēng)干燥4小時(shí)，然后取出試樣置于干燥器中冷卻，稱取50克巖粉，在巖樣成型機(jī)上制成5810mm的圓餅，放于WZ—1型膨脹儀中，分別測(cè)定淡水和加有防膨劑的水溶液對(duì)巖粉的2小時(shí)膨脹率和24小時(shí)的終膨脹率。試驗(yàn)?zāi)康?評(píng)價(jià)防膨劑的防膨性能4、防膨劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)81WZ—1型頁巖膨脹儀82

試驗(yàn)方法：將碳酸鹽巖芯切成直徑5cm的圓柱，在切片機(jī)上切成約1cm厚的巖盤，烘干。用環(huán)氧樹脂將巖盤封好，保留一個(gè)端面與酸液反應(yīng)，將巖盤置于反應(yīng)釜中，將酸液樣品注入反應(yīng)釜（動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)啟動(dòng)攪拌器），記錄酸巖反應(yīng)時(shí)間，測(cè)定酸液濃度變化，計(jì)算酸巖反應(yīng)速度。5、酸液緩速性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模涸u(píng)價(jià)酸液或緩速劑的緩速性能83酸巖反應(yīng)速度計(jì)算公式：J：酸巖反應(yīng)速率；△C：反應(yīng)前后酸濃度差，mol/L；△t：酸巖反應(yīng)時(shí)間，s；V：酸液體積，L；S：反應(yīng)表面積,cm3。84

酸液緩速性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)就是測(cè)定配方酸和空白酸與巖石的反應(yīng)速度，對(duì)比兩種酸液與與巖石反應(yīng)速度的大小，從而求得酸液的緩速率。85（1）動(dòng)態(tài)腐蝕速度評(píng)價(jià)方法溫度(℃)壓力(MPa)轉(zhuǎn)速(r/min)鹽酸濃度(%)作用時(shí)間(h)60-907.8456018.0-28.0491-18015.0-28.0181-20015.0-20.0

高溫高壓動(dòng)態(tài)腐蝕速度條件試驗(yàn)儀器：高溫高壓動(dòng)態(tài)腐蝕速度裝置6、酸化緩蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)86試驗(yàn)?zāi)康模涸u(píng)價(jià)緩蝕劑的緩蝕性能（2）腐蝕速度評(píng)價(jià)指標(biāo)溫度℃壓力MPa反應(yīng)時(shí)間h緩蝕劑用量%鹽酸濃度%腐蝕速度g/（m2·h）607.845040.3~1.015.02~528.05~10901.0~2.015.05~1028.010~2087

試驗(yàn)方法：將一定量原油（如30ml）與相同量配方酸液混合，在儲(chǔ)層溫度下進(jìn)行反應(yīng)，每隔10分鐘攪拌一次，反應(yīng)3小時(shí)后取出樣品，用定量濾紙過濾液體，并用汽油清洗干凈。將過濾后的物質(zhì)烘干，置于干燥器中，冷卻后稱重。與不加酸時(shí)相同質(zhì)量原油的殘?jiān)窟M(jìn)行比較，分析酸與原油作用后酸渣量的大小。7、酸渣含量測(cè)定試驗(yàn)88試驗(yàn)方法：（1）巖心抽真空，飽和地層水或煤油，浸泡20小時(shí)。（2）試驗(yàn)流量依次為0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0ml/min。（3）在每一流量下，測(cè)定巖心的滲透率。要求每10分鐘測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，直至連續(xù)三點(diǎn)的滲透率相對(duì)誤差小于1%后再改換下一流量進(jìn)行測(cè)定。8、速敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)89首先用地層水測(cè)出巖心的滲透率Kf，然后用次地層水（降低一半礦化度的地層水）測(cè)巖心滲透率Ksf，最后用純水測(cè)得巖心滲透率為Kw。用Kw/Kf值便可確定巖心水敏性程度大小，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：

Kw/Kf

<0.3

0.3~0.7

>0.7水敏性程度強(qiáng)中弱9、水敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)90試驗(yàn)方法：（1）巖心抽真空，飽和地層水，并浸泡40小時(shí)；（2）測(cè)地層水滲透率Kf；（3）用次地層水驅(qū)替10~15倍巖心孔隙體積，浸泡20小時(shí)；（4）測(cè)次地層水滲透率Ksf；（5）用純水驅(qū)替15~20倍巖心孔隙體積，浸泡20小時(shí)；（6）測(cè)純水滲透率。91試驗(yàn)方法：（1）巖心抽真空飽和地層水，并浸泡40小時(shí)；（2）測(cè)地層水滲透率；（3）用高一級(jí)礦化度地層水驅(qū)替10~15倍巖心孔隙體積，浸泡20小時(shí)；（4）用改變礦化度后的地層水測(cè)巖心滲透率；（5）重復(fù)3、4步，直到做完所有礦化度等級(jí)的鹽水。10、鹽敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)92試驗(yàn)方法：（1）巖心抽真空飽和地層水，浸泡40小時(shí)；（2）測(cè)地層水滲透率；（3）用高一級(jí)pH值的鹽水驅(qū)替10~15倍巖心孔隙體積，并浸泡20小時(shí)；（4）用改變pH值的鹽水測(cè)巖心滲透率；（5）重復(fù)3、4步，直至做完所有不同的pH值鹽水。11、堿敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)93試驗(yàn)方法：（1）試驗(yàn)時(shí)用地層水正向驅(qū)替測(cè)出巖心正向滲透率Kf；（2）將0.5~1PV體積酸液反向注入巖心，關(guān)井2小時(shí)；（3）最后正向注入地層水，排出殘酸，同時(shí)測(cè)定巖心注酸后的滲透率KL

，當(dāng)流量穩(wěn)定時(shí)停止。12、酸敏性評(píng)價(jià)試驗(yàn)94

支撐劑是指具有一定強(qiáng)度和圓球度的固體顆粒。在水力壓裂中支撐劑的作用,在于充填水力壓裂產(chǎn)生的裂縫,使之不在重新閉合,且形成一個(gè)具有高導(dǎo)流能力的流動(dòng)通道。三、支撐劑95(一)、支撐劑的類型目前壓裂用支撐劑大致可分為天然支撐劑與人造支撐劑兩大類型，前者以石英砂為代表（強(qiáng)度21-35MPa），后者則以陶粒（強(qiáng)度可達(dá)105MPa）為代表，上世紀(jì)60年代研制的樹脂涂層砂介于兩者之間。玻璃球、胡桃殼、塑料珠、鋁丸等許多材料也曾用于支撐水力裂縫，但已被淘汰。961.石英砂取自天然自生的石英砂經(jīng)水洗、烘干后可篩析成不同規(guī)格（尺寸）的壓裂支撐劑。天然石英砂的主要化學(xué)成分為氧化硅，半伴有少量其他氧化物。石英含量的高低是衡量石英砂質(zhì)量的重要指標(biāo)。我國石英砂中石英含量一般在80%左右，國外優(yōu)質(zhì)石英砂中石英含量可達(dá)98%以上。97蘭州石英砂的化學(xué)成分成分比例，%成分比例，%氧化硅（SiO2）87.7氧化鉀與氧鈉（K2O+Na2O）3.8氧化鋁（Al2O3）6.2氧化鈣與氧化鎂（CaO+MgO）0.6氧化鐵（Fe2O3）0.6982.陶粒陶粒分兩類：一是噴吹陶粒，二是燒結(jié)陶粒。三級(jí)鋁礬土與四級(jí)鋁礬土混配，主要礦物成分為高硅（SiO2占39％）和中鋁（Al2O3占55％）。

1.噴吹陶粒（1）礦物成分99燒結(jié)陶粒主要有三種產(chǎn)品，即：低密度中強(qiáng)度支撐劑以適用于閉合壓力低于50MPa的地層；低密度高強(qiáng)度支撐劑以適應(yīng)閉合壓力低于70MPa的地層；中密度高強(qiáng)度支撐劑以適應(yīng)閉合壓力低于80MPa的地層。

2.燒結(jié)陶粒1003.樹脂包層砂樹脂包層砂是用一種改性的苯酚甲醛樹脂形成一層不可溶化的惰性薄膜將石英砂粒包裹（涂層）起來（至少是局部地）的一種支撐劑。包層厚度約為0.025mm，占總重量的5%以下。由于樹脂的包裹方法不同，可分為預(yù)固化和可固化兩種樹脂包層砂。前者是為了保持裂縫導(dǎo)流能力，后者則用來防砂。101樹脂涂層砂支撐劑減少了顆粒接觸處的點(diǎn)載荷。支撐劑周圍的樹脂薄膜增加了各顆粒之間的接觸面積，所以這些顆粒就能夠耐得住壓碎之前的較高閉合壓力。102（二）、支撐劑的物理性質(zhì)、評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1、物理性質(zhì)支撐劑的物理性質(zhì)粒度組成圓度和球度酸溶解度濁度密度抗壓強(qiáng)度導(dǎo)流能力決定103我國支撐劑粒徑范圍：

0.45~0.225mm（40/70目）

0.90~0.45mm（20/40目）

1.25~0.9mm（16/20目）支撐劑的粒度組成是指每層篩網(wǎng)中的支撐劑質(zhì)量在樣品總質(zhì)量中所占的百分?jǐn)?shù)。反映著粒徑范圍內(nèi)支撐劑顆粒大小的分布狀況。一般要求在0.90~0.45mm粒徑范圍內(nèi)的支撐劑中0.63~0.90mm的支撐顆粒質(zhì)量不應(yīng)低于樣品總質(zhì)量的65%。（1）支撐劑的粒徑范圍、粒度組成104粒徑范圍評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①落在規(guī)定粒徑范圍內(nèi)的樣品質(zhì)量，不應(yīng)低于樣品總質(zhì)量的90%。②大于規(guī)定粒徑范圍（即篩頂上）的樣品質(zhì)量，不應(yīng)超過樣品總質(zhì)量的0.1%。③小于規(guī)定粒徑范圍篩網(wǎng)上的樣品質(zhì)量，不應(yīng)超過樣品總質(zhì)量的2%。④落入底盤上的樣品總質(zhì)量不應(yīng)大于樣品總質(zhì)量的10%。105

（2）支撐劑的圓度和球度圓度是指支撐劑顆粒的棱角或曲率與“圓”比較相對(duì)尖銳的程度。球度則表示支撐劑顆粒接近球體形狀的程度。圓度和球度可以用來測(cè)定支撐劑顆粒的形狀與幾何形態(tài)的同一性。106國內(nèi)外支撐劑圓度和球度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)支撐劑類型SY/T5108-1997標(biāo)準(zhǔn)API推薦標(biāo)準(zhǔn)圓度球度圓度球度天然石英砂>0.6>0.6>0.6>0.6樹脂包層砂——>0.7>0.7人造陶粒>0.8>0.8>0.7>0.7107108支撐劑的酸溶解度是指在規(guī)定的酸溶液及酸溶時(shí)間內(nèi)，一定質(zhì)量的支撐劑被酸溶解的質(zhì)量與總支撐劑質(zhì)量的百分比。支撐劑的酸溶解度可以用來檢驗(yàn)混在支撐劑上的碳酸鹽巖、長石、鐵氧化物及粘土等雜質(zhì)的含量。（3）酸溶解度109支撐劑酸溶解度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)粒徑范圍最大允許值，%目mm16/201.25~0.9≤520/400.9~0.45≤540/700.45~0.225≤7（SY/T5108-1997標(biāo)準(zhǔn)）110（4）濁度濁度：一定體積的支撐劑在規(guī)定體積的蒸餾水中，經(jīng)搖動(dòng)，該液體的渾濁程度稱之為支撐劑的濁度。支撐劑的濁度可以用來檢驗(yàn)支撐劑顆粒（主要是石英砂）上的表面粉塵、泥質(zhì)或無機(jī)物微量的含量。按SY/T5018-1997

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，支撐劑的濁度值不應(yīng)高于100NTU或100度。111體積密度單位體積內(nèi)所含的支撐劑質(zhì)量稱之為支撐劑的體積密度。體積指的是：支撐劑自身占有的顆粒體積與顆粒之間的孔隙體積之和。顆粒密度在單位體積支撐劑顆粒體積中（不含其間的孔隙體積）所含支撐劑的質(zhì)量定義為支撐劑的顆粒密度。

（5）密度支撐劑顆粒密度與（4℃）水密度的比值，稱之為顆粒相對(duì)密度或視密度。我國規(guī)定20/40目人造陶粒，凡體積密度小于1.65g/cm3者屬低密度、1.65~1.8g/cm3者為中等密度，大于1.8g/cm3的稱為高密度。112（6）抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是指一定體積的支撐劑在額定壓力下克服破碎的能力?？箟簭?qiáng)度是衡量支撐劑質(zhì)量的主要依據(jù)，以破碎率的高低作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。支撐劑的抗壓強(qiáng)度受支撐劑類型、化學(xué)與礦物組分、粒徑范圍與粒度組成、圓度與球度以及密度等因素控制。113支撐劑抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)參數(shù)支撐劑名稱支撐劑尺寸支撐劑隨閉合壓力MPa破碎室柱塞負(fù)載kN目mm天然石英砂16/201.25~0.9214320/400.9~0.45285740/700.45~0.2253571人造陶粒//285716/201.25~0.95210520/400.9~0.456914040/700.45~0.22586174//100203（SY/T5108-1997標(biāo)準(zhǔn)）114支撐劑抗壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)支撐劑名稱分類支撐劑尺寸規(guī)定的閉合壓力，MPa允許的最大破碎率，%目mm天然石英砂/16/201.25~0.921<1420/400.9~0.4528<1440/700.45~0.22535<8人造陶粒低密度或高密度16/201.25~0.952<25低密度中密度高密度20/400.9~0.45525269<8<5<8低密度或高密度40/700.45~0.22552<8（SY/T5108-1997標(biāo)準(zhǔn)）115圓球度：一般在0.7左右。粒徑：主要有三種規(guī)格；0.1～0.3mm、0.5～0.8mm、0.8～1.2mm。表面光滑度：中等。密度：體積密度為1.60g/cm3

顆粒密度為2.66g/cm3適用于淺層和中深層（1500m）。（1）石英砂2.三種支撐劑物理性質(zhì)的比較116圓球度：圓度和球度大于0.9