压裂液添加剂的作用及现场在线黏度计测量

1.3注意事项
(1)瓜尔胶类为植物胶粉剂，易受细菌影响而降解，故存贮时不能受潮发霉， 应贮存于阴凉、通风、干燥处。 (2)瓜尔胶类与水马上起粘，在配制前一旦见水，将失去其应有的性能。因此 严禁水浸，一旦着火，应首先考虑用隔离法或窒息法灭火。 (3)酸性环境可使瓜尔胶类降解，应避免与酸共存储。 (4)硼类、锆类物质可使瓜尔胶类水溶液交联，在贮存和使用前应避免被此类 物质污染。 (5)瓜尔胶系列基本无毒性。但粉尘对人体呼吸系统会产生刺激作用，操作时 应戴防护口罩；瓜尔胶接触到皮肤后，吸收汗水后会起粘，因此应抖掉或擦 掉；若进入眼睛，可吸水溶胀后磨擦引起眼炎，应立即用清水冲洗十五分钟 以上，冲洗时应尽量地睁开眼睛。
(6)随pH值的变色性 由于加工工序的不同，一般瓜尔胶原粉显白色，改性粉显黄色。但无论 是瓜尔胶原粉或是改性粉，也无论是成品或是其溶液，均存在酸性下显白 色，碱性下显黄色（pH值大于7.0）的特性。因此简单地认为白色就是原 粉，黄色就是改性粉的判定方法是错误的，没有理论根据。
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JL－3
无色均相液体 ＞9
1.20～1.30 1～6
100：0.8～1.2 ＞150
性能特点
1、延迟交联时间可调， 低温冻胶不脆，摩阻低， 液体效率高。 2、3600m以下井深及上 古气层压裂用交联剂。
1、交联性能好，低浓度 稠化剂的交联剂，稠化 剂浓度降至0.21%～ 0.3%时也可满足1600m3000m井深的压裂。 2、油井及2800m以下井 深压裂用交联剂
≥90
6.5～5
6.5～7.5
≤10
≤8
≤8
≤3
速溶瓜尔胶
淡黄色粉末 ≥99 ≥90
6.5～7.5 ≤8 ≤8
表观粘度（0.6%，mPa.s）
129
96
96
96
交联性能
交联好，能用玻璃摔挑挂
性能特点
粘度高，抗温好 粘度高，抗温抗 抗 温 抗 剪 切 性 抗 温 抗 剪 切 性
但残渣高，对地 剪 切 性 优 于 瓜 好，不易腐败， 好，不易腐败，
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(4)细菌的腐败性： 瓜尔胶是从瓜尔豆中提取的天然聚糖，因此与淀粉一样易受到细菌的
侵蚀，被破坏掉原分子链，变为小分子。 室内试验表明：含有10%以下水分的瓜尔胶系列在存放过程中，未见腐败 变质的情况，只有含有高比例水份的瓜尔胶粉及其溶液腐败变质。 瓜尔胶溶液腐败变质后可闻到明显的瓜尔胶特有的腐臭味，溶液的pH值略 有降低，经细菌分解的瓜尔胶成片状漂浮在液体表面或吸附杂质沉降在罐 底。 现场和室内均表明，瓜尔胶溶液的腐败速度是温度、pH值和细菌含量的函 数，气温超高，pH值越低（pH值低于7.5以下）、细菌含量超高，其腐败 速度越快，甚至现场出现边配液边快速腐败的现象，加入的稠化剂立即被 腐败破坏掉，瓜尔胶基液没有一点增稠效果。三个影响因素中，温度是决 定性因素，只有在适宜的温度下，低pH值促进了细菌对瓜尔胶的腐败。因 此瓜尔胶压裂液在配方中应调整其pH值在8.5以上。
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2.1技术指标
指标
型号
外观 pH值 密度(30℃，g/cm3) 交联延迟时间（min） 交联比
耐温性（℃）
JL－1
黄红色均相液体 6～8
1.20～1.30 1～3
100：0.3～0.6 ＞100
JL－2
淡黄色均相液体 6～8
1.15～1.25 0.5～2
100：0.4～0.7 ＞70
1、延迟交联时间可调， 低温冻胶不脆，摩阻低。 2、适合于3600m以上深 井及下古气层的压裂用 交联剂。
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减缓层间矛盾，改善中低渗透层的开采状况； 解除近井地带的堵塞； 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。
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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。
前应用最广泛。 尔 胶 的 一 种 新 裂施工。
型改性产品。
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1.2瓜儿胶系列的性能特点
(1)遇水迅速溶胀起粘，如果分散不好，会形成“鱼眼”； 瓜尔胶粉为200目过筛率大于90%的极细粉末，遇水后马上溶解起粘，随 着羟丙基改性程度的提高，加快了溶解和溶胀速度。因此，当羟丙基瓜尔 胶粉遇水瞬间，若不能充分地冲击扩散开来，则未分散的团块或颗粒的表 面迅速溶张，起粘形成糊状物，阻止水分向其内部渗入，且表面已溶胀的 羟丙基瓜尔胶分子链之间相互缠绕，粘度高，又阻止了瓜尔胶分子的扩散， 这样就导致形成了大小不一的“鱼眼”，随着时间的延长，水分的渗入， “鱼眼”吸水胀大，视密度降低，漂浮到液面上，表现为团块的“鱼眼” 或中心有一个小硬核的糊状不溶物。 “鱼眼”或糊状不溶物一旦形成，即使室内在4000r/min的高强度搅拌下， 也不能使其充分扩散消失。因此，形成“鱼眼”或糊状不溶物的主要影响 因素是充分搅拌分散。配制质量合格的瓜尔胶压裂液的首要条件是加料时 充分搅拌分散。因此瓜尔胶在存储和装运过程中严禁遇水。
层伤害大，适合 尔 胶 ， 不 易 腐 水不溶物极小， 起 粘 速 度 快 ，
于 高 渗 透 率 地 败，残渣低，对 基本无残渣，特 3min 内可达到
层的压裂。一般 地层伤害小，适 别 适 合 于 特 低 最 终 粘 度 的
应用少。
合 于 低 渗 透 率 渗 透 率 地 层 的 90%，特别适合
地层的压裂。目 压裂。是目前瓜 于 边 配 边 注 压
（2）变径向流动为线性流动
（3）解除污染 西安长庆油田化工集团有限公司
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）带入裂缝中并将 砂子留在预定位置上作用。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷 却地层作用。
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1.1技术指标
名称 项目 外观 细度 SSW0.125/0.09 （%）SSW0.074/0.05 pH 值 含水率（%） 水不溶物（%）
瓜尔胶
白色粉末 ≥99 ≥90
6.5～7.5 ≤10 ≤20
羟丙基瓜尔胶 无伤害瓜尔胶
技术指标
淡黄色粉末
淡黄色粉末
≥99
≥99
≥92
现场根据瓜尔胶酸性分散、碱性水合的特性，为了防止配液过程中形成大 量鱼眼，采取的措施有：一是控制瓜尔粉成品本身的pH值（弱碱性，其水 溶液pH值在7.0～7.5）来控制其溶胀速度，以满足不同水质pH配液的要求； 二是先将水质pH值调到8.0以上，待瓜尔胶粉全部加入后，再将水质pH调到 5～7，循环使其溶胀起粘，然后再将pH回调到7.0以上。
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(5)温敏性 温敏性指两方面：一是瓜尔胶基液，随着温度的升高，其溶液粘度降低。 同浓度下，20℃下的粘度比10℃下约低6～9mPa.s（六速粘度计测得数 据），因此现场同配方的基液，冬季的粘度要高于夏季的粘度；二是冻胶 的温敏性，即瓜尔胶冻胶对热降解敏感，对剪切降解次之。在较高温度下， 随着时间的延长，其溶液粘度降低。
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(3)交联的可逆性： 瓜尔胶系列可与硼、锆、锑等化合物在一定的pH值范围交联形成冻胶，
不同的是，硼是瓜尔胶最好的交联剂，可形成挑挂的冻胶。 交联的可逆性指两方面：一是交联有一定的pH值范围，如瓜尔胶与硼交联的 pH值为8～10，当pH值达到8～10时，形成可挑挂的冻胶。若用pH值调节剂 如甲酸、乙酸、柠檬酸等将体系pH值调至7.0以下，无论加多大量的交联剂， 若体系pH仍在7.0以下，将不会交联形成冻胶，体系仍保持瓜尔胶基液的粘 度。一旦将体系pH值回调至8.0以上，则马上交联形成冻胶。此性能可解决 现场配液过程中，误将交联剂加入瓜尔胶基液罐中的问题，即在交联的大罐 中加入酸性pH值调节剂，使体系的pH值在5.5～6.5，破坏掉交联状态。施工 时根据交联的大罐中已有交联剂的含量，配制交联剂时，调整其浓度和加入 碱性pH调节剂（如纯碱、片碱），使最终以正常交联比例混合后，交联剂的 有效含量达到正常水平，体系的pH值达到8.0～10.0。
压裂液添加剂的作用及 现场应用
西安长庆化工集团有限公司 二零一四年一月
目录
前言 一、水力压裂的作用及增产机理 二、水基压裂液的主要添加剂 三、水冻胶压裂液配制工艺 四、压裂液现场质量控制
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前言
压裂是利用地面高压泵组，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，此压力超过井底附近地层应 力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝，继续将带有支撑剂的液 体注入缝中，使缝向前延伸，并填以支撑剂，这样在停泵后即可形成 一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层的导 流能力。
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2.交联剂
交联剂是一种能与稠化剂线性大分子链形成新的化学键，使其联结成网 状体型结构分子团的化学剂。
它可使稠化剂水溶液的粘度由30～100mPa•s（170s-1），上升到上千毫帕 秒，达到携带支撑剂的目的，所以交联剂是压裂液中最重要的添加剂之一。
目前长庆油田使用的交联剂主要有硼砂和JL系列有机硼。 JL系列有机交 联剂为植物胶交联用有机螯合高浓缩交联剂，具有交联范围宽，过交联不析 水，低温冻胶不发脆，水化彻底、低温不返胶及冻胶抗温抗剪切性强，携砂 性能好的特点。根据不同的井深及施工规模，可选用不同的交联剂。
目前长庆油田常用的压裂液体系为水基压裂液，主要是胍胶压裂液、 稠化水清洁压裂液，其中羟丙基瓜尔胶系列冻胶压裂液占80%以上， 稠化水清洁压裂液占15%左右，其它为推广试验性质。
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