稠化水压裂液常用的稠化剂主要是水溶性聚合物.pptx

第第8章章压裂液及压裂用添加剂压裂液及压裂用添加剂前前 言言（1）什么是压裂？）什么是压裂？压裂就是用压力将地层压开，形成裂缝并用支压裂就是用压力将地层压开，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、撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。增注措施。（2）压裂的地位）压裂的地位 是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措增产、增注措施。施。前前 言言 压裂液选择压裂液选择 酸化工艺酸化工艺3、本章内容、本章内容压裂添加剂压裂添加剂压压裂裂技技术术一、压裂液一、压裂液 l粘度高粘度高 l摩阻低摩阻低 l滤失量少滤失量少 l对地层无伤害对地层无伤害 l配制简便配制简便 l材料来源广材料来源广 l成本低成本低 压裂液的定义：压裂液的定义：压裂液是压裂过程中所用的液体。压裂液是压裂过程中所用的液体。对压裂液要求：对压裂液要求：压裂液的分类压裂液的分类稠化油基压裂液稠化油基压裂液 油基冻胶压裂液油基冻胶压裂液 水基压裂液：水基压裂液：稠化水压裂液稠化水压裂液 水基冻胶压裂液水基冻胶压裂液 水基泡沫压裂液水基泡沫压裂液 水包油压裂液水包油压裂液 稠化水包油压裂液稠化水包油压裂液油基压裂液：油基压裂液：水为溶剂或水为溶剂或分散介质分散介质油为溶剂或油为溶剂或分散介质分散介质适宜压裂水敏地层适宜压裂水敏地层1 1、水基压裂液、水基压裂液稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。（1 1）稠化水压裂液）稠化水压裂液 常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。常用的稠化剂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纤维素羧甲基纤维素黄胞胶黄胞胶1 1、水基压裂液、水基压裂液稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。（1 1）稠化水压裂液）稠化水压裂液l常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。l 配稠化水压裂液时，可利用协同效应。配稠化水压裂液时，可利用协同效应。（2 2）水基冻胶压裂液）水基冻胶压裂液 成胶剂即水溶性聚合物。成胶剂即水溶性聚合物。交交联联剂剂则则决决定定于于聚聚合合物物中中可可交交联联的的基基团团和和交交联联条件。条件。破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。水基冻胶压裂液主要由水、成胶剂、交联剂水基冻胶压裂液主要由水、成胶剂、交联剂和破胶剂配成。和破胶剂配成。1 1、水基压裂液、水基压裂液聚丙烯酰胺的醛冻胶聚丙烯酰胺的醛冻胶pH46聚丙烯酰胺的锆冻胶聚丙烯酰胺的锆冻胶pH46聚丙烯酰胺的锆冻胶聚丙烯酰胺的锆冻胶羟基的临位顺式交联（碱性条件）羟基的临位顺式交联（碱性条件）硼酸对硼酸对GMGM的交联反应的交联反应（3 3）粘弹性表面活性压裂液）粘弹性表面活性压裂液 水、长碳链表面活性剂、水溶性盐和醇配制。水、长碳链表面活性剂、水溶性盐和醇配制。水溶性盐：水溶性盐：有机盐、无机盐，如有机盐、无机盐，如KCl、KNO3、水杨酸钠、水杨酸钠醇：乙醇、异丙醇醇：乙醇、异丙醇长碳链表面活性剂溶于一定浓度的盐和醇溶液中，则形成长碳链表面活性剂溶于一定浓度的盐和醇溶液中，则形成的球状胶束会转化成棒状胶束的球状胶束会转化成棒状胶束,甚至形成网络的结构使压裂甚至形成网络的结构使压裂液的粘度升高。液的粘度升高。（4 4）水包油压裂液）水包油压裂液与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。水：淡水、盐水、稠化剂水：淡水、盐水、稠化剂油：原油、馏分油油：原油、馏分油乳化剂：离子型、非离子型、两性表面活性剂乳化剂：离子型、非离子型、两性表面活性剂l 配制：配制：l 特点：特点：（3 3）水包油压裂液）水包油压裂液与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系；与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系；特特点点有很好的降阻性能有很好的降阻性能(?)；依据乳化剂不同，能自动破乳排液依据乳化剂不同，能自动破乳排液(？)。能用在比较高的温度（能用在比较高的温度（160160 ）下；）下；（5 5）水基泡沫压裂液）水基泡沫压裂液水水基基泡泡沫沫压压裂裂液液是是指指以以水水作作分分散散介介质质，以以气气作分散相的压裂液。作分散相的压裂液。1 1、水基压裂液、水基压裂液低粘度（但悬砂能力强）；低粘度（但悬砂能力强）；低摩阻低摩阻(?)；低滤失量；低滤失量；低含水量；低含水量；压裂后易于排出；压裂后易于排出；对地层污染少。对地层污染少。特特点点2、油基压裂液、油基压裂液（1 1）稠化油压裂液）稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。将稠化剂溶于油中配成。脂肪酸皂脂肪酸皂常常用用的的稠稠化化剂剂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过一定浓度以后，脂肪酸皂可在油中形成结构，产超过一定浓度以后，脂肪酸皂可在油中形成结构，产生结构粘度，将油稠化。生结构粘度，将油稠化。稠化机理稠化机理脂肪酸皂脂肪酸皂脂肪酸皂脂肪酸皂 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。氯化铝）活化。磷酸酯磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。氯化铝）活化。磷酸酯磷酸酯（c c）油溶性聚合物）油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，将油稠化。度，将油稠化。2、油基压裂液、油基压裂液（1 1）稠化油压裂液）稠化油压裂液油溶性聚合物油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，将油稠化。结构粘度，将油稠化。（2 2）油基冻胶压裂液）油基冻胶压裂液 当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压裂液就转当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压裂液就转化为油基冻胶压裂液。化为油基冻胶压裂液。油基冻胶比稠化油有更高的粘度，有更好的携砂能油基冻胶比稠化油有更高的粘度，有更好的携砂能力，能用于压裂更深的地层。力，能用于压裂更深的地层。2、油基压裂液、油基压裂液（3 3）油包水压裂液）油包水压裂液2、油基压裂液、油基压裂液 油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。l优点优点l缺点：缺点：粘度高、悬砂能力强、滤矢量低、对油层伤害小。粘度高、悬砂能力强、滤矢量低、对油层伤害小。流动磨阻很高。流动磨阻很高。（3 3）油包水压裂液）油包水压裂液 油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，在乳状液破坏后，还可给出酸液，将压裂产生在乳状液破坏后，还可给出酸液，将压裂产生的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。2、油基压裂液、油基压裂液 油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。油包酸压裂液油包酸压裂液（4 4）油基泡沫压裂液）油基泡沫压裂液 油：原油、柴油或煤油油：原油、柴油或煤油 气体：二氧化碳和氮气体：二氧化碳和氮 起泡剂：含氟的聚合物起泡剂：含氟的聚合物2、油基压裂液、油基压裂液 油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。二、压裂用添加剂二、压裂用添加剂防乳化剂防乳化剂 粘土稳定剂粘土稳定剂 助排剂助排剂 润湿反转剂润湿反转剂 支撑剂支撑剂 破坏剂破坏剂 减阻剂减阻剂 降滤失剂降滤失剂 1 1、支撑剂、支撑剂 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质。后用以支撑裂缝的物质。密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。（2）支撑剂的要求）支撑剂的要求（1）定义）定义1 1、支撑剂、支撑剂(3)常用支撑剂常用支撑剂高强度的支撑剂高强度的支撑剂天然支撑剂天然支撑剂低密度的支撑剂低密度的支撑剂化学稳定性好的支撑剂化学稳定性好的支撑剂石英砂石英砂烧结陶粒烧结陶粒微孔烧结陶粒、核桃壳微孔烧结陶粒、核桃壳酚醛树脂覆盖的砂粒酚醛树脂覆盖的砂粒2、破坏剂、破坏剂 在在指指定定时时间间内内能能将将压压裂裂液液的的粘粘度度减减到到足足够够低低的的化化学学剂剂。由由于于破破坏坏后后的的压压裂裂液液易易从从地地层层排排出，因此可减小压裂液对地层的污染。出，因此可减小压裂液对地层的污染。（2）常用的破坏剂：）常用的破坏剂：过氧化物过氧化物酶酶潜在酸潜在酸潜在螯合剂潜在螯合剂（1）定义：）定义：压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。过氧化物是含有过氧基（过氧化物是含有过氧基（-O-O-O-O-）的化合物。）的化合物。过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。过氧化物过氧化物破坏剂破坏剂破坏机理破坏机理酶类酶类破坏剂破坏剂对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。使用条件使用条件酶只能用于温度低于酶只能用于温度低于6565和和pHpH值在值在3.53.58 8范的范的条件下。条件下。定义定义 潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。通过改变条件（通过改变条件（pH值），使冻胶交联结构破坏而起值），使冻胶交联结构破坏而起作用。作用。潜在酸类潜在酸类破坏剂破坏剂破坏机理破坏机理(1)(1)定义定义(2)(2)破坏机理破坏机理 潜在螯合剂是在一定条件下能转潜在螯合剂是在一定条件下能转变为可螯合交联剂的物质。变为可螯合交联剂的物质。低低于于60、60和和高高于于60的的条条件件下下水水解解产产生生草草酸酸或或丙丙二二酸酸，螯螯合合作作为为交交联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。潜在螯合剂潜在螯合剂破坏剂破坏剂竞争络合的机理竞争络合的机理3、减阻剂、减阻剂 在紊流中，流体流动阻力是由尺度大小随机、运动在紊流中，流体流动阻力是由尺度大小随机、运动随机的漩涡形成所引起。漩涡总是逐渐分解而产生尺度随机的漩涡形成所引起。漩涡总是逐渐分解而产生尺度越来越小的漩涡。漩涡越小，能量的粘滞损耗越大。越来越小的漩涡。漩涡越小，能量的粘滞损耗越大。压裂液减阻剂是指在紊流状态下能减小压裂液流动阻压裂液减阻剂是指在紊流状态下能减小压裂液流动阻力的化学剂。力的化学剂。（1）定义：）定义：（2）为什么减阻：）为什么减阻：3、减阻剂、减阻剂在高质量浓度使用时，它是稠化剂；在高质量浓度使用时，它是稠化剂；在低质量浓度使用时，它是减阻剂。在低质量浓度使用时，它是减阻剂。聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。（3）聚合物减阻原因）聚合物减阻原因 它是通过储藏紊流能量的机理减小压裂液的流它是通过储藏紊流能量的机理减小压裂液的流动阻力。动阻力。聚合物是以蜷曲的状态存在。漩涡可以把能量聚合物是以蜷曲的状态存在。漩涡可以把能量传递给聚合物，使其发生弹性型变。这些能量在传递给聚合物，使其发生弹性型变。这些能量在减阻剂应力松弛时释放出来，还给漩涡，维持紊减阻剂应力松弛时释放出来，还给漩涡，维持紊流状态。流状态。3、减阻剂、减阻剂水基压裂液用水减阻剂水基压裂液用水减阻剂油基冻胶减阻剂油基冻胶减阻剂4、降滤失剂、降滤失剂 能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。（1）定义：）定义：（2）降滤失剂的作用：）降滤失剂的作用：减少压裂液对地层的污染，并可在压裂时使压减少压裂液对地层的污染，并可在压裂时使压力迅速提高。力迅速提高。4、降滤失剂、降滤失剂（3）常用的降滤失剂：）常用的降滤失剂：油溶性降滤生剂油溶性降滤生剂水溶性降滤失剂水溶性降滤失剂酸溶性降滤失剂酸溶性降滤失剂降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。水溶性聚合物水溶性聚合物蜡、松香蜡、松香碳酸钙粉碳酸钙粉