压裂液
压裂常用药剂
按化学性质分类常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳状压裂液、醇基压裂液以及酸基压裂液等六种类型。
1.水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。
主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶及衍生物（脈尔胶、田菁胶、香豆胶等）、纤维素衍生物和合成聚合物。
这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。
2.油基压裂液是矿场原油或炼厂粘性成品油均可作油基压裂液，但其黏度较低、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。
目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。
稠化剂为脂肪酸皂（如脂肪酸铝皂，磷酸酯铝盐等），矿场最高砂比可达30% （体积比）。
稠化油压裂液遇地层水后会自动破乳，所以无需加入破胶剂。
3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。
基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液，气相为二氧化碳、氮气、天然气，发泡剂用非离子型活性剂。
其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等，它具有弱酸性，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。
缺点是砂比不能过高、井深不能过大。
适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。
4.乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。
由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定，性好，其悬砂能力强，滤失低。
由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。
主要有聚合物乳化压裂液和植物胶冻胶原油乳化压裂液。
5.醇基压裂液由彳氐碳醇、稠化剂、水、PH调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。
醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。
能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。
油田化学：第八章 压裂液及压裂用添加剂
（2）支撑剂的要求 密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。
一、支撑剂
(3)常用支撑剂
天然支撑剂 高强度的支撑剂 低密度的支撑剂
石英砂 (SiO2) 烧结陶粒
微孔烧结陶粒、核桃壳
化学稳定性好的支撑剂 酚醛树脂覆盖的砂粒
二、破坏剂
定义： 在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够 低的化学剂。由于破坏后的压裂液易从地层排 出，因此可减小压裂液对地层的污染。
特点：
与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系
一、水基压裂液
4.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；
特
能用在比较高的温性能；
依据乳化剂不同，能自动破乳排液。 （阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂）
一、水基压裂液
5.水基泡沫压裂液 水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气
下层 提纯分离 甘油
上层：高级 脂肪酸钠 下层：甘油、 NaCl溶液
肥皂的去污过程
1）脂肪酸皂
亲油基，碳原子数大于8
脂肪酸钠皂
稠化机理
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。
1）脂肪酸皂
Al3+ 脂肪酸铝皂
1）脂肪酸皂 单皂
双皂 通过羟桥连接，形成结构，将油稠化
二、油基压裂液
4.油基泡沫压裂液 油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。
油：原油、柴油或煤油 气体：二氧化碳和氮气 起泡剂：含氟的聚合物
第二节 压裂用添加剂
压裂用添加剂包括：
防乳化剂 粘土稳定剂 助排剂 润湿反转剂 支撑剂 破坏剂 减阻剂 降滤失剂
一、支撑剂
（1）定义 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放
压裂液的名词解释
压裂液的名词解释压裂液是一种在油气开发领域广泛应用的液体，其主要目的是通过高压注入，将岩石裂缝和孔隙扩大，以增加原油、天然气或水资源的开采量。
一、压裂液的组成压裂液通常由水、添加剂和颗粒物组成。
水是最主要的组成部分，占总质量的90%以上。
添加剂可以是化学品，用于改变压裂液的性质，例如粘度、表面张力和酸碱性。
颗粒物则是用来支撑岩石裂缝的，常见的颗粒物有砂和陶粒。
二、压裂液的作用机制1. 压力效应：通过高压注入压裂液，可以直接扩大裂缝和孔隙的范围和规模，使能源资源更易于流动和提取。
2. 冲击效应：压裂液的注入会产生巨大的冲击力，可以破坏沉积物颗粒之间的粘结力，使其分离并形成新的裂隙。
3. 渗透效应：压裂液中的颗粒物可以填充并扩大已有的裂缝，从而增加岩石的渗透性，提高能源资源的流动性。
4. 化学效应：添加剂中的化学物质可以与岩石进行反应，改变其物理性质，从而促进裂缝的扩大和产能的提高。
三、压裂液的分类1. 水基压裂液：其中水是主要成分，添加剂一般为聚合物、表面活性剂等。
这种压裂液的优点是环境友好、成本低廉，但在一些低渗透性岩石中的应用受到限制。
2. 粘弹性压裂液：在水基压裂液的基础上，通过添加聚合物使其增加黏度和粘弹性，以提高裂缝的扩展性和岩石的渗透性。
3. 乳化油基压裂液：基于乳化油和添加剂的组合，适用于含油气资源的开采。
乳化油基压裂液具有较高的渗透性和粘附性，能够有效提高开采效率。
4. 气体压裂液：利用液体压裂液中溶解的气体，在高压下将气体释放以增加压裂效果。
这种压裂液适用于那些对液体压裂液敏感的地层。
四、压裂液的应用压裂液广泛应用于油田、天然气田和水资源开发中。
通过压裂液的注入，可以提高油气田的开采率，增加产量。
此外，压裂液还可以用于水井的清洗和增加孔隙渗透性，以提高水资源的利用效率。
总结：压裂液是一种通过高压注入岩石中，来扩大裂缝和孔隙的液体。
它的组成包括水、添加剂和颗粒物。
压裂液的作用机制主要有压力效应、冲击效应、渗透效应和化学效应。
压裂液通用技术条件
压裂液通用技术条件
一、压裂液概述
压裂液是在井中注入的一种特殊液体，用于增加裂缝渗透性以增加油气井产量。
压裂液主要由基础液体、添加剂和颗粒物组成。
二、压裂液技术要求
1. 基础液体要求
(1) 基础液体应具备良好的可控性和溶解性，以便满足不同地质条件下的需要。
(2) 基础液体应具备一定的低温稳定性和高温稳定性，在井口温度变化较大的情况下保持稳定。
(3) 基础液体应具备较低的粘度，以便能够快速在裂缝中传递压力和形成压裂裂缝。
2. 添加剂要求
(1) 添加剂应具备较好的生物降解性，以减少对环境的影响。
(2) 添加剂应具备良好的稳定性，能够在高温高压条件下保持活性。
(4) 添加剂应具备较高的溶解度，以便与基础液体充分混合。
3. 颗粒物要求
(1) 颗粒物应具备较好的流动性，能够在压裂液中均匀悬浮。
(2) 颗粒物应具备较高的破裂压力，以便在注入过程中能够产生足够的裂缝压力。
(1) 密度范围：0.8-2.5 g/cm³
(3) pH范围：5-10
(4) 低温稳定性：-20℃至井口温度
(1) 生物降解性：符合地方环保标准
(3) 黏滞度增强剂用量：0.1-1.0%
(2) 流动性：流动性良好
(3) 破裂压力：>5000 psi
以上为压裂液通用技术条件，具体参数可根据不同油气井地质条件和工艺需求进行调整。
压裂液
C3
m 2A
0.005m A
(m
/
min )
19
• 综合滤失系数
1 1 1 1 c C1 C2 C3
• 当只有造壁性时：C = C3 • 当无造壁性时： 1 1 1
c C1 C2
20
（五）综合滤失系数C对裂缝延伸的影响
从水力压裂的基本原理我们已经知道，裂缝延伸得愈 长，其增产效果就越显著。
•
φ ── 地层岩石孔隙度，小数；
• μ f ── 裂缝内压裂液的粘度， • mPa·S；
•
V ── 压裂液滤失速度，m/min；
•
t ── 滤失时间，min。
• 当压裂液的粘度大大超过地层原油的粘度时， 压裂液的虑失速度主要取决于压裂液的粘度。
16
2.受地层岩石和流体压缩性控制的滤失系数C2
假设: 地层岩石和流体可压缩，其压缩系数为Ｃf（等 于常数）； 渗滤前缘的位置不随时间变化。
(1) 前置液（破裂液）：作用： 造缝， 降温，防滤，防卡
要求：粘度高 (2) 携砂液 携砂,延伸裂缝，降温
要求： 粘度高 悬砂性好 (3) 顶替液 替砂
中间顶替液 末尾顶替液
3
2. 压裂液性能要求
1. 2. 3. 4.稳定性好（热稳定性、抗机械剪切速率稳定性） 5. 6. 7. 8.货源广、价格便宜、便于配制
10
若干度大于0.9，则泡沫变成雾状，其悬砂能力大 大下降。
因此，施工中，控制泡沫干度是十分重要的。通 常压裂施工中，将干度控制在0.7～0.8范围内。
1.特点：泡沫压裂液密度低，粘度高，悬砂能力 较强，含水少，对地层污染小。但泡沫稳定性较差。
压裂液的主要成分
压裂液的主要成分
压裂液的主要成分包括以下几种：
1. 水：压裂液中的主要成分是水，占据了整个液体的大部分。
2. 砂：砂是压裂作业中添加的固体颗粒物，通常称为“支撑剂”。
砂的作用是在压裂过程中填充裂缝，防止它们重新关闭。
3. 添加剂：压裂液中添加剂的种类很多，具体根据特定的作业需求而定。
添加剂可以包括分散剂、乳化剂、防腐剂、pH调节剂等，旨在改善压裂液的性能和效果。
4. 表面活性剂：压裂液中的表面活性剂具有较强的降低液体表面张力的作用，可以帮助液体更好地渗透到裂缝内部。
5. 酸化剂：酸化剂用于腐蚀岩石和矿物质，以增加液体进入裂缝中的能力。
需要注意的是，不同的压裂液配方可能会有所不同，具体的成分可能会因作业需求、地质条件等因素而异。
压裂液
压裂液大体作用:1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。
压裂液分类及作用压裂液可分为：A 水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）；B 油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。
C乳化压裂液；D纯气体压裂液1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。
在压裂液的总量中，这部分占的比重较大。
有造缝及冷却地层的作用。
3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。
中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用。
压裂液的性质压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。
①滤失小。
这是造长缝、宽缝的重要性能。
压裂液的滤失性，主要取决于它的粘度，地层流体性质与压裂液的造壁性，粘度高则滤失小。
在压裂液中添加降滤失剂能改善造壁性大大，减少滤失量。
在压裂施工时，要求前置液、携砂液的综合滤失系数≤ 1 × 10 -3 m/min 1/2 。
②悬砂能力强。
压裂液的悬砂能力主要取决于其粘度。
压裂液只要有较高的粘度，砂子即可悬浮于其中，这对砂子在缝中的分布是非常有利的。
但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。
一般认为压裂液的粘度为50~150mPa·s 较合适。
由表3-1 可见液体粘度大小直接影响砂子的沉降速度。
表3-1 粘度对悬砂的影响粘度，mPa·s 1.0 16.5 54.0 87.0 150砂沉降速度,m/min 4.00 0.56 0.27 0.08 0.04③摩阻低。
煤层气行业压裂液-相当经典
02
煤层气行业压裂液的应 用
煤层气开采中的压裂液应用
压裂液在煤层气开采中起到关键作用 ，通过向煤层中注入压裂液，能够使 煤层产生裂缝，增加煤层气的渗透性 ，从而提高煤层气的产量。
压裂液的选择需要根据煤层的特点和 开采条件进行优化，以确保压裂效果 和煤层气的开采效率。
煤层气增产中的压裂液应用
高效化
随着煤层气开采技术的发展，对压裂液的效率要求越来越 高。未来压裂液的发展将更加注重高效化，以提高煤层气 开采效率。
环保化
环保要求日益严格，未来压裂液的发展将更加注重环保性 能，开发低毒、低污染、易降解的压裂液体系，以及压裂 液的循环利用技术。
个性化
不同煤层地质条件对压裂液的要求不同，未来压裂液的发 展将更加注重个性化，根据不同煤层地质条件定制适合的 压裂液体系。
和维护较为复杂。
压裂液的作用
造缝作用
压裂液在高压下将煤层 压开并形成裂缝，增加 煤层气渗透面积，提高
开采效率。
支撑作用
压裂液在裂缝中起到支 撑作用，防止裂缝闭合， 保持煤层气渗透通道的
通畅。
携砂作用
压裂液将破碎的岩石颗 粒携带至地面，保持井 筒通畅，便于后续排采
作业。
降低摩擦作用
压裂液在泵送过程中可 降低管路和泵的摩擦阻
在煤层气增产过程中，压裂液的注入能够扩大煤层裂缝，提高煤层气的渗透性， 从而增加煤层气的产量。
针对不同的增产需求，需要选择不同类型的压裂液，如低粘度、高粘度、泡沫压 裂液等，以达到最佳的增产效果。
煤层气排采中的压裂液应用
在煤层气排采过程中，压裂液的注入能够提高煤层气的解吸 速度和采收率。
压裂液在排采过程中起到调节地层压力的作用，有助于控制 煤层气的生产速度和采收率。同时，合理的排采制度也是提 高煤层气采收率的关键因素之一。
第四章 压裂液.
（一）水基压裂液 水基压裂液是以水作为分散体系，添加水 溶性聚合物和其它添加剂形成具有压裂工艺所 需的较强综合性能的工作液， 一般有两种形式：①水溶性聚合物加入活 性添加剂的水溶液被称为线性胶或稠化水压裂 液；②线性胶稠化水加入交联剂后形成的具有 一定粘弹性的交联冻胶则称为交联压裂液。 特点：水基压裂液具有安全、清洁、价廉 且性质易于控制等特点二得到广泛应用。除了 对少数水敏地层易造成伤害外，适用于大部分 油气层的压裂改造，是压裂液技术发展最快也 最全面的体系。
延迟交联压裂液 b.无机硼延迟交联压裂液 无机硼延迟交联压裂液包括包裹无机硼延迟 压裂液和过交联延迟释放高温压裂液。 包裹无机硼延迟压裂液：指对无机硼采用包裹技 术，达 到延迟交联的目的，改善了无机硼压裂液的耐高温性 能。 过交联延迟释放高温压裂液：所使用的交联剂是 以硼酸盐植物胶过交联，经脱水、烘干、粉碎制得的 固体缓溶延迟硼交联剂，这种固体颗粒交联剂在施工 时可直接加入，与植物胶及其改性产品均可形成粘度 稳定，耐高温，交联速度可控的延迟交联压裂液，其 耐温性能达到165℃以上。
（二）油基压裂液
油基压裂液是以油为溶剂或分散介质，加入各种各添 加剂形成的压裂液。 1.稠化油压裂液：将稠化剂溶于油中配置而成。 目前较通用的是铝磷酸酯与碱的反应物，这类稠化剂在 油中形成“缔和”，将油稠化。
2.油基冻胶压裂液 将有机脂肪酸醇与无机非金属氧化物五氧化二磷生成的 膦酸酯均匀混入基油中，用铝酸钠进行交联，可形成膦酸 酯铝盐的网状结构，使油成为油冻胶。 膦酸酯铝盐油基冻胶压裂液是目前性能最佳的油基压裂 液。其粘度较高，粘温性好，具有低滤失性和低摩阻。适 用于水敏、低压和油润湿地层的压裂，砂比可达30%。
油田化学——压裂液及压裂用添加剂
前言
3、本节内容
压裂液选择 压 裂 技 压裂添加剂 术
酸化工艺
特点：
与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系
一、水基压裂液
4.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；
特
能用在比较高的温度（ 160℃ ）下；
点
有很好的降阻性能；
依据乳化剂不同，能自动破乳排液。 （阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂）
一、水基压裂液
5.水基泡沫压裂液 水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气
联剂和破胶剂配成。
成胶剂即水溶性聚合物。 交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交联 条件。
破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。
聚丙烯酰胺的醛冻胶 （甲醛）
部分水解聚丙烯酰胺的锆冻胶 （锆的多核羟桥络离子）
pH4~6
部分水解聚丙烯酰胺的铬冻胶
pH4~6
硼酸对GM的交联反应
3.粘弹性表面活性剂压裂液
竞争络合的机理
三、减阻剂 （1）定义：
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。
机理 通过储藏紊流能量，减少压裂液的流
动阻力。
三、减阻剂
聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。
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。
水基压裂液用减阻剂
油基冻胶减阻剂
四、降滤失剂
过氧化物 酶
常用的破坏剂：
潜在酸 潜在螯合剂
压裂液
压裂液编辑词条流体矿(气、汽、油、淡水、盐水、热水等)在开采过程中，为了获得高产而借用液体传导力(如水力等)压裂流体层时所用的液体。
目录∙1基本内容∙2分类∙3使用条件∙4添加剂∙5未来发展方向1基本内容英文名称： fracturing fluid封隔液分为两种类型：第一种是以水作分散介质的水基压裂液如稠化水、水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等。
第二种是以矿物油作分散介质的油基压裂液如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。
压裂液[1]的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染。
压裂就是利用压力将地层压开，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、增注措施。
其中的支撑剂又称为压裂液。
压裂液是[2]一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为：（1）前置液：其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，同时还起到一定的降温作用。
为提高其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶（粒径 100～320 目，砂比 10% 左右）或 5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。
（2）携砂液：它起到将支撑剂（一般是陶粒或石英砂）带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。
携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。
（3）顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。
2分类压裂液 -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3使用条件-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4添加剂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5未来发展方向目前国内外压裂液的研究趋势是开展具有低残渣或无残渣、易破胶、配伍性好、低成本、低伤害等特点压裂液配方体系的研究，减小压裂液对储层的伤害成为压裂液研究的热点。
压裂液
五、压裂液发展的趋势
目前应用最广泛的是水基压裂液约占总用量的 70%，但是天然植物胶压裂液、纤维素压裂液 和合成聚合物压裂液存在一个共同的缺点：压 裂液破胶不完全，而且破胶后残渣将残留在裂 缝内，残留在裂缝中的聚合物将严重的降低支 撑剂充填层的渗透率，从而伤害产层,导致压裂 效果变差。 清洁压裂液VES由于破胶彻底，破胶后分子量 小，无残渣，克服了这一缺点，但VES依然不 是最理想的压裂液。
泛，约占整个压裂 液用量的70%。
水基压裂液
水 基 压 裂 液
线型压裂液
活性水压裂液 稠化水压裂液
因为剪切敏感、温度稳定性差 只适用于低温、浅井、低砂量 和低砂比的小型解堵性压裂。
交联压裂液
水冻胶压裂液
解决了线型压裂液进行高温深
井压裂施工引起的剪切敏感、 温度稳定性差等许多问题。
水基压裂液
水冻胶压裂液组成：
泡沫压裂液始于80年代，主要用于衰竭地层提 高压裂的返排率和水敏地层的增产。 泡沫压裂液由气相、液相、表面活性剂和其他 化学添加剂组成。 泡沫压裂液是一个大量气体分散于少量液体中 的均匀分散体系。其组分主要有： - 气相，约70%，为内向 - 液相，约30%，为外向 - 表面活性剂（发泡剂） - 泡沫稳定剂
压裂液：压裂过程 中所用的液体。它 起着传递压力、形 成地层裂缝和沿着 张开的裂缝输送支 撑剂的作用。
二、压裂液发展史
1947年首次使用压裂液用于裂缝增产； 20世纪50年代以油基压裂液为主； 50年代末60年代初，胍尔胶稠化剂问世，水基 压裂液不断地发展，应用广泛，增产效果显著； 1969年首次使用交联胍胶压裂液； 80年代水基压裂液采用了延迟交联技术； 80年代研发出泡沫压裂液； 1997年Schlumberger公司开发出粘弹性表面活 性剂压裂液（VES）。
石油——什么是压裂液
压裂是指采油过程中，利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
什么是压裂液？
压裂液是水力压裂改造油气层过程中的工作液。压裂液起着传递压力、形成地层裂缝、携带支撑剂进入裂缝的作用。压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液、酸基压裂液、醇基压裂液几种。水冻胶压裂液属于水基压裂液的一种，应用最为广泛。这是用交联剂将溶于水的稠化剂高分子进行交联，使具有线性结构的高分子水溶液变成网状体型结构的高分子水冻胶。这种压裂液粘度高，造缝性能好，携带支撑剂能力强，粘度可调可控性好。
3、什么是水基压裂液？
以水作溶剂或分散介质的压裂液。
第四章压裂液
❖ 顶替液，用于将井筒内携砂液全部顶入地层裂缝， 避免井筒沉砂。
（一）水基压裂液
水基压裂液是以水作为分散体系，添加水溶性 聚合物和其它添加剂形成具有压裂工艺所需的较 强综合性能的工作液，
❖ 利用液体传压的原理，在地面利用高压泵组，将高 粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中， 随即在井底附近形成高压。当此压力超过井底附近 地层岩石的破裂压力后，在地层中形成裂缝。继续 将带有支撑剂的液体注入缝中，使裂缝向前延伸和 填入支撑剂，这样在停泵后即可形成一条足够长， 具有一定高复和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层 的导流能力，达到油水井增产增注的目的。
(1) 提高勘探含油气评价，增加可采储量
(2)油气井增产、水井增注
(3)调整层间矛盾，改善产油、吸水剖 (4)提高采收率
（１）沟通油气储集区，增加单井控制储量，连通透镜体 和裂缝带、扩大渗流 面积。
(2) 变径向流动为线性流动
一. 油层压裂造缝机理
❖ 油层压裂是20世纪40年代发展起来的一项改造油层 渗流特性的工艺技术，是油气井增产、注水井增注 的一项重要工艺措施。
1.水基压裂液类型和特点
①活性水压裂液
活性水压裂液即表面活性剂的水溶液，特点是成 本低、摩阻小，缺点是粘度低，携砂能力差，只 适用于小型解堵压裂和煤层气压裂。
②线性胶压裂液
线性胶压裂液即稠化水压裂液，由稠化剂和其它 添加剂组成，其各项性能比活性水压裂液稍强， 但也只能用于低温、浅井、低砂比的小型压裂。
第四章 压裂液
化工（石油化工）10-3班 (2012秋)
基本概念
压裂液介绍
3.压裂液添加剂-简述
添加剂类型 杀菌剂 破胶剂 pH调节剂 粘土稳定剂 转向剂 降滤失剂 降阻剂 功能 杀死细菌 控制 pH 使液体转向 降低摩阻 代表产品 1227、甲醛 氢氧化钠, 醋酸 粉砂, 硼酸 丙烯酰胺共聚物 乙酸、柠檬酸、EDTA, NTA
降低液体粘度 酸, 氧化剂, 胶囊破胶剂 防止粘土膨胀 KCl, NH4Cl, KCl 替代物 4 提高液体效率 柴油, 颗粒, 细砂
铁离子稳定剂 防止铁沉淀
表面活性剂
温度稳定剂
降低表面张力 氟碳, 非离子表面活性剂 保持液体粘度 甲醇, 硫代硫酸钠
4.压裂液添加剂质检
（1）采油、采气工程方案要求： ①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； ②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； ③ （每个产建区）每季度送样至油田公司指定部门质 检一次。
油基压裂液 水基压裂液 泡沫压裂液 清洁压裂液
美国不同压裂液类型发展趋势对比
所占比例（%）
三、压裂液添加剂
1.构成水基交联冻胶压裂液体系主要包括
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
三、压裂液添加剂
2.压裂液添加剂应用的基本要求
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。
压裂液介绍
4.压裂液添加剂的质检 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， 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， 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。 整个药品存放空间。将所取的试样装入清 干燥的取样瓶中，并粘贴标签， 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、 中标明：产品名称、代号、批号、取样日 取样人。 期、取样人。
3.压裂液添加剂 杀菌剂 压裂液添加剂-杀菌剂 压裂液添加剂
所有的水含有细菌； 所有的水含有细菌； 水基液必须加有杀菌剂； 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； 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。 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。 导致粘度下降，影响交联、携砂。
常用稠化剂性能
稠化剂 香豆胶 田菁胶 胍尔胶（巴基斯坦） 羟丙基田菁胶 羟丙基胍尔胶（国内） 羟丙基胍尔胶（美国） 含水量 （%） 4.5-9.0 8.0-14.0 9.5 6.0-11.0 7.0-12.0 8.2 水不溶物 含量(%) 6.0-13.0 20.0-35.0 20.0 7.5-16.0 8.0-15.0 4.4 1%溶液粘度
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。 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。 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。 适应于低压、水敏性储层，特别是气藏。
二、压裂液概述
100 90 80
压裂液
压裂液影响压裂施工成败的诸因素中，压裂液的性能是其中的主要因素之一。
对大型压裂来说，这个因素更为突出。
这是因为压裂施土的每个环节都与压裂液的类型和性能有关。
第一节压裂液概述一、压裂液的作用及对压裂液的要求(一)压裂液的作用在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施土阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1．前置液。
它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。
有时一为了提高前置液的土作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100- 140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
2.携砂液。
它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用:在压裂液的总量中，这部分比例很大。
携砂液和其他压裂液一杆，有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由十需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。
3.顶替液。
中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂片的作用;注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。
(二)对压裂液的性能要求根据压裂不同阶段对液体性能的要求，压裂液在一次施土中可能使用一种以上性能不同的液体，其中还加有不同使用目的的添加剂。
对十占总液量绝大多数的前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。
所以，为了获得好的水力压裂效果，对压裂液的性能要求是:1.滤失少。
这是造长缝、宽缝的重要条件，压裂液的滤失性主要取决十它的粘度与造壁性，粘度高则滤失少;在压裂液中添加防滤失剂，能改善造壁性，大大减少滤失量。
2.悬砂能力强。
压裂液的悬砂能力主要取决十粘度，压裂液只要有较高的粘度，支撑剂(常用砂粒或陶粒)即可悬浮十其中，这对支撑剂在缝中的分布是非常有利的。
3.摩阻低。
压裂液在管道中的摩阻越小，则在设备功率一定的条件下，用十造缝的有效功率也就越大。
第四章压裂液
初始(chū shǐ)粘度是基液开始进一步增稠或交联15s～2min内的粘度变化范围。代
表压裂液在混砂罐内的携砂粘度。
压裂液的流变性
压裂液指已充分增稠或交联的，可用于携砂的液体，其试样不含支撑剂。
水基和油基高分子增稠性压裂液属于粘塑性非牛顿流体，并且具有抗剪切、触变
特性和较好的粘弹性，一般均以测定其粘性流性质为主。而水基和油基冻胶压裂
(sùdù)的是地层流体的压缩性。
如泡沫压裂液。
精品资料
第四章 压裂液及其添加剂
（3）造壁性影响(yǐngxiǎng)的滤失系数Cw
假设：
滤饼的沉积厚度ΔＬｗ与通过(tōngguò)缝壁的滤失量成比例关系，
即α＝Ｖｗ／ΔＬｗ，α为累积滤失量与滤饼体积之比；
滤饼对压裂液的渗透率Ｋｗ与其厚度的大小无关，亦即Ｋｗ不随时
当压裂液的粘度大大超过地层油的粘度时，压裂液的滤失速度
主要取决于压裂液的粘度。如冻胶压裂液
精品资料
第四章 压裂液及其添加剂
（2）地层(dìcéng)流体压缩性影响的滤失系数Cc
假设
地层流体可压缩，其压缩系数为ＣＲ（等于常数）；
ΔＰＣ＝ＰＣ－ＰＲ为常数；
渗滤前缘的位置(wèi zhi)不随时间变化。
的导流能力。
精品资料
第四章 压裂液及其添加剂
水力压裂的重要
(zhòngyào)作用
（1）提高(tí gāo)勘探含油气评价，增加可采储
量
Wattenberg气田
陕北安塞特低渗油田
H=1000-1300m，h=12.2m，φ=12.4%, kair=1-2md, ke<0.5md,
So=55-57%, pr=8.3-9.8MPa
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冻胶，压裂液的起始粘度高，泵送摩阻大，粘度损失也较
大。 • 有机硼、有机钛及有机锆交联剂，具有明显的缓交联 特征，有利于压裂液粘度时效性控制，获得较高的裂缝粘 度，提高压裂处理效果。
• 热稳定性与剪切稳定性：
•
•
由于不同类的交联剂的交联反应速度不同，而反映出
的压裂液体系的抗温和抗剪切能力不同。 有机硼、有机钛及有机锆交联剂，具有明显的缓交联
1、水力压裂的作用
• （1）压裂能改造低渗透储层的物理结构，变径向流 动为线性流动，降低流动阻力，增大渗滤面积，达 到油气井增产、水井增注的目的； • （2）减缓层间矛盾，改善中低渗透层的开采状况； • （3）解除近井地带的堵塞； • （4）对储层物性差，自然产能低，不具备工业开采 价值的探井和评价井进行压裂改造，扩大渗油面积 或对油气井作出实际评价。
• 破胶剂使用浓度的影响： • 一般而言，破胶剂使用的浓度越高，破胶越彻底，破 胶时间越短，对地层损害越小。但同时也会造成压裂液粘
度的提前损失，影响压裂液的造缝能力。如果不采取任何
措施，过分的增加破胶剂浓度，不然会引起压裂液粘度的 大幅下降，甚至提前脱砂，导致施工失败。
3、4压裂液对导流能力的影响
、锆等金属螯合物交联压裂液对支撑裂缝导流能力有严重
的伤害，清洁返排能力远低于硼交联压裂液。 • 交联剂用于压裂液时不应仅考察交联和耐温程度，注 重保护油藏、按温度和油藏条件选用适应的交联剂成为必 须遵守的原则。
3、破胶剂 把高粘度压裂液留在裂缝中将降低支撑剂充填层 对油和气的渗透性，从而影响了压裂作业的效果。因 此压裂施工结束后，为了让施工液体能尽快的从井下
特征，使得体系初始粘度不高，而经过高温和连续剪切后
，平衡粘度明显高于无机硼（硼砂体系）。 • 一般而言，硼砂交联羟丙基瓜胶体系可用于80℃以 下的地层，而有机硼、有机钛及有机锆交联的羟丙基瓜胶 体系可抗160℃。
• 渗透率： • 采用同一稠化剂而交联剂不同的压裂液体系，对地层 及填砂裂缝渗透率的伤害是不同的。经研究发现，有机钛
交联剂举例
硼砂、偏铝酸钠、焦 锑酸钾
硼酸盐：8～12；锑 酸盐：3～6
硫酸铝、氯酸铬、硫酸 铜、氯化锆
有机硼
甲醛、乙醛、乙二醛
pH值范围
4～7
7～13 锆酸盐：3～10
7～13
6～8
交联聚合物官 能团
邻位顺式羟基
钠羧基、酰胺基、邻位 反式羟基 羧甲基植物胶、羧甲基 纤维束
邻位顺式羟基
邻位顺式羟基
酰胺基团
5、粘土稳定剂
能防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的试剂叫做 粘土稳定剂。 渗透率损伤的两种类型：桥架孔隙喉道上、粘土膨胀 因粘土膨胀和颗粒迁移而使地层伤害的敏感性取决于如下 特征： (1)粘土含量；(2)粘土类型；(3)粘土分布；(4) 孔隙尺寸和粒度分布；(5)胶结物质。
用量mg/L
10～200
0.5～10
100～1000
0.01～0.1
100～1000
4、杀菌剂
• 微生物的种类很多，分布极广，繁殖生长速度很快，具有较强
的合成和分解能力，能引起多种物质变质，如可引起胍胶、田
菁、植物溶胶液变质。 • 作用：消除贮罐里聚合物的表面降解、中止地层里厌氧菌的生 长。 • 例：许多地层就是因硫酸盐还原菌的生长而变酸，该菌产生硫 化氢而使地层原油变酸。杀菌剂应加到压裂液中，既可保持胶 液表面的稳定性又能防止地层内细菌的生长。
裂液摩阻等作用。
它的水溶液通过与交联剂的交联作用，形成高分子网架结 构的高粘弹冻胶，使其达到悬浮支撑剂和高裂缝粘度的要 求。
评价指标
• 稠化剂的增稠能力及热稳定性和剪切稳定性是评价其质量 性能的主要指标，也是影响压裂液性能和压裂效果的最主 要因素之一。
• 此外，稠化剂的水溶性和不溶物含量也会影响压裂液的综
力和氧化降解这几种途径实现破胶。常用的方法是利
用破胶剂（主要是酶、氧化剂）的氧化降解（或加速
氧化降解）的作用，在预定的地层温度下使稠化剂分
子链氧化降解断裂，从而破坏聚合物分子与交联剂形
单击添加
成的交联结构而彻底降粘水化返排出来。
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
破胶剂
过氧化物
常用的强氧化 剂有过硫酸钾、 过硫酸铵、重 铬酸钾、高锰 酸钾
破胶液混合液电镜扫描对比
压裂液残胶附着于粘土表面，并堵塞孔道
3、5 破胶剂对比
类型 过氧化物破胶剂 胶囊破胶剂 酶破胶剂 提高常规破胶剂的适 用范围；可提高破胶 剂用量，对压裂液流 应用的pH范围广，在3～14之间均可使用； 变性能影响小；破胶 成本低；破胶迅速； 彻底，有利于压后的 排液控制；增加滤饼 内破胶剂浓度，改善 裂缝的导流能力 温度低于60℃时，必须使用还原剂进行活 化；高温时，过快的破胶会影响施工的正 常进行 过硫酸钾 过氧化氢
2、水力压裂增产机理
（1）沟通油气储集区，增加单井控制储量，连 通透镜体和裂缝带、扩大渗流面积。
（2）变径向流动为线性流动；
（3）解除污染
内 容 一、水力压裂 二、压裂液性能及分类 三、水平井压裂液体系 四、现场液体配制
二、压裂液性能
1、压裂液的组成 （1）前置液：其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂 缝，同时还起到一定的降温作用。 （2）携砂液：它起到将支撑剂（一般是陶粒或石英砂）带
胶囊类
无论何种破胶 剂（包括酶和 酸）都可以用 胶包囊。
生物酶类
淀粉酶、α淀粉 酶、β淀粉酶、 果胶酶、葡萄 糖氧化酶和纤 维素酶等。
弱有机酸
根据体系的不 同，释放出酸 性离子的物质 均可作破胶剂。
破胶可控
3、3破胶剂影响因素 破胶剂对压裂处理效果的影响不仅与破胶剂本
身的性质有关，还与环境温度、使用浓度等综合因
3.水基压裂液的主要添加剂
粘土 起泡剂 助排剂 杀菌剂 破乳剂 稳定剂 消泡剂
助剂
交联剂
稠 化 剂
降滤失剂 低温 pH 温度 破胶 调节剂 稳定剂 激活剂
破胶剂
主 剂
辅剂
因使用条件和性能要求的区别，添加剂的加入种类和浓度是可变化的。
1、稠化剂
稠化剂（增稠剂）是水基压裂液的主剂，用以提高压裂液 的粘度，降低压裂液的滤失，悬浮和携带支撑剂，一般为 水溶性高分子聚合物。 稠化剂的主要作用是增粘，次要作用是降低滤失和减少压
• 破胶剂作用时间的影响： • 破胶剂的起始作用时间是影响压裂液携砂、造缝作用的 最重要性能之一。破胶剂在造缝之前就开始起破胶作用，
造成压裂液粘度提前损失，达不到高裂缝粘度的要求，加
上井底温度升高和泵送过程中的剪切降解减粘作用的影响 ，使压裂液的造缝能力大大降低。相反，如果压裂造缝阶
段完成之后破胶剂不能即使发挥破胶作用，压裂液在地层
聚合物举例
植物胶及衍生物
植物胶及衍生物
植物胶及衍生物
聚丙烯酰胺及其衍生 物
耐温能力 交联特性 优点
小于100℃ 快速交联 清洁无毒，成本低
小于120℃ 锆酸盐（碱性）： 100～150℃
快速交联 易与生物聚合物等交联
碱性介质≤180℃； 酸性介质80～ 120℃
可延迟交联 耐温能力好
≤160℃ 可延迟交联 耐温好，伤害小， 易破胶，应用范围 广 成本较无机硼高
裂缝中通过井筒排出地面，必须使用破胶剂。
3、1破胶剂的主要作用 破胶剂的作用是压裂造缝和填砂裂缝形成后，在地 层压力温度的条件下，使联结成网状结构的高分子团 的化学键断裂，降解成较小的分子团，从而降低粘度， 使高粘压裂液迅速彻底破胶降粘水化，以便破胶水化 残液尽快返排。
3、2破胶剂的分类 不同的压裂液体系可采用不同的破胶方法，主要稠化能力： 稠化剂的稠化能力越强，达到同一粘度要求的 稠化剂用量就越小，破胶的负荷减小，也就最大限 度地较少了由稠化剂本身产生残渣对储层及填砂裂 缝渗透率的影响。
尤其是气井等深井，储层温度高，高 剪切时间和施工时间长，压裂液要 有足够的粘度，以确保携砂和造缝。
• 热稳定性与剪切稳定性： • 两者是衡量稠化剂分子在井底温度和高速搅拌及泵送的机 械剪切作用下是否容易产生分子链断裂降解减粘的性质。 • 稠化剂的热稳定性与剪切稳定性真实的反映了压裂液体系 粘度的稳定性。
小于60℃ 可延迟交联 可与聚丙烯酰胺及其 衍生物交联 交联度控制及破胶困 难
缺点
耐温能力差
应用范围窄
破胶困难
2.3评价指标
交联剂对体系的成胶速度、热稳定性和剪切
稳定性以及对地层及填砂裂缝的渗透率都有较大
的影响。
• 成胶速度（交联延时性）： • • 压裂液体系的成胶速度和压裂液冻胶粘度的大小，影 响在地层温度下支撑剂的携带、分布和造缝效果。 成胶速度快，如硼砂能与植物胶类产生瞬时交联形成
入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。携砂液和其它
压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。 （3）顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝 中。
2、对压裂液的性能要求
①滤失小，前置液、携砂液的综合滤失系数≤1×103m/min1/2； ②悬砂能力强。一般认为压裂液的粘度为 50~150mPa·s较合适； ③摩阻低； ④稳定性好； ⑤与地层岩石及流体配伍性好； ⑥低残渣； ⑦易返排； ⑧货源广，便于配制，价格便宜。
优点
破胶快速、彻底；用量少
缺点 举例
成本高 包裹过硫酸盐
应用pH值范围窄，一般为3.0～8.0； 使用温度低，一般使用温度低于 60℃；成本高 α淀粉酶 pH值5～7；温度 10～90℃；植物 胶压裂液 特种瓜胶酶 pH值8～12温度 60～120℃；植 物胶压裂液
适用条件
天然与合成聚合物 可大大提高用量，实 阴离子聚合物降解， 降解，温度大于 现粘度保持与破胶的 浅层低温 50℃ 平衡
素有关。 不合适的破胶剂将严重影响压裂处理效果。