压裂液体系发展和高温压裂液体系
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压裂液体系发展和高温压裂液体系
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
二、高温压裂液研究
三、压裂液的伤害和对策
(一) 概述油 基 香源自胶魔 芋 原粉 羟丙基 CMHPG 小分子
瓜胶占90%以上 1、发展 历程
合成聚合物 植物胶 乳化压裂液 泡 沫 表面活性剂
粘度(mPa.s)
7.78 12.0 27.0 36.0
低分子瓜胶压裂液和常规压裂液相比，粘度低。
（三）低分子瓜胶压裂液
3、粘温曲线
300
粘 度 （ mPa.s)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 时 间 （ min) 50 60 70
V-t T-t
—— 逐渐加大破胶剂浓度，有利于破胶返排
使用加重压裂液（可达1.7g/cm3)
提高压裂液的耐温性能
影响压裂液稳定性的因素分析
高温环境中，影响压裂液冻胶网状结构稳 定性的两个主要因素:
聚合物主链的稳定性 交联官能团的稳定性
高温压裂液的研究方向
以瓜胶为基础，对瓜胶改性 研发高温交联剂
优化温度稳定剂
2002年G.COX等人提出：使用低 分子压裂液提高单井产量
2003年R.Hanes等人：研究可回 收再利用的低分子瓜尔胶压裂液
2004年长庆油田和廊坊分院开始 研究
（三）低分子瓜胶压裂液
2、基液性能
压裂液类型
LMF新型压裂液 常规胍胶压裂液
温度30℃ 剪切速率170 S-1
浓度%
0.30 0.35 0.30 0.35
4、压裂液的发展方向
可操作性强、高效、低伤害、低成本 大型压 裂使用： 浓缩压 裂液
(一) 概述
浓缩压裂液的特点和优点
1、2min完全水化增粘 2、具有部分延迟交联性能 3、实现连续施工 4、增大施工作业的弹性 5、压裂液粘度稳定可调 6、减少环境污染 7、降低作业成本
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
瓜胶
提高压裂液的耐温性能的措施
1、瓜胶改性
瓜胶原粉 羟丙基瓜胶
羧甲基瓜胶
羧甲基羟丙基瓜胶
瓜胶原粉结构
OH OCH2CHCH3 CH2 O O H OH OH H H H H OH OH H O CH2 OCH2CHCH3 OH OH O H OH OH O H O CH2 OH H H
—耐温在120℃以内
（三）低分子瓜胶压裂液
1、基本原理
应用“分子设计”与缔合作用机 理，近年开发的全新理论的新型压 裂液体系，具有“低粘高弹、无需 破胶和回收再利用”等特点。
2001年Halliburton公司Weaver 等人提出：新型粘弹性压裂液技术
2002年Weaver等人提出：无需 破胶剂的新型压裂液技术
二、高温压裂液研究
（二）清洁压裂液
1、清洁压裂液的研究与应用
1995年JPT“压裂液的过去、现在与将来”，革命 1997年M.M.Samuel提出了“无聚合物压裂液” 1999年工程应用：80℃、油气藏、2100口井 2001年F.F.CHang：VES用于高渗层酸化转向技术 2002年S.Daniet：新型VES，113℃，水平井压裂 2003年Norbert：VES用于压裂防砂 VES粘弹性胶束压裂液主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐 表面活性剂组成。这种表面活性剂是一种具有粘弹性的 小分子,它的分子尺寸比瓜胶分子小5000倍的数量级,它 包括亲水基和长链疏水基,分子链上有正电荷端和负电 荷端 。 粘弹性胶束压裂液主要由表面活性剂和盐组成。 球型胶束可转化成蠕虫状或棒状胶束，具有相互缠绕的 三维空间网状结构。 表现出复杂的流变性，如粘弹性、剪切变稀特性、触变 性、低粘高弹等特点。
粘弹性表面活性剂结构
清洁压裂液的基本原理
（二）清洁压裂液
2、水基压裂液与清洁压裂液造缝特性对比
聚合物压裂
清洁压裂液压裂
页岩
砂 体
页岩
（二）清洁压裂液
3、实例
NTX2100 清洁压裂液的粘温曲线
（二）清洁压裂液
4、优点
—低伤害 —低滤失
—易返排
—缝高易控制
5、缺点 —成本普遍比植物胶压裂液成本高一倍以上
5、缺点 —使用温度100℃ —回收重复使用困难
— 交联剂使用浓度高
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
二、高温压裂液研究
三、压裂液的伤害和对策
高温高压地层压裂的对策
酸浸泡增加吸液能力，降低破裂压力
增加前置液比例降低地层温度
压裂液体系实现三变 —— 后期降低瓜胶浓度，降低摩阻，有利于破胶 （配制两种浓度的压裂液） —— 逐渐降低交联剂浓度，降低摩阻，有利于破胶
250 200 150 100 50 0
70℃ 的流变曲线图
（三）低分子瓜胶压裂液
4、优点
短链分子、化学离子和pH值实现压裂液分子缔合与破胶，无
需其它压裂液化学破胶添加剂，不再需要破胶剂，易返排；
极好的液体滤失控制，滤液渗入的深度最小，易清理； 不破坏支撑剂充填层，保留很高的裂缝导流能力； 液体配制简便，可回收再利用，降低成本，减少污染，在中 低温储层具有很好的应用前景。
酸化，滤失大、摩阻高
(一) 概述
3、不同压裂液对支撑裂缝导流能力的保持率对比
压裂液类型 生物聚合物 泡沫压裂液 清洁压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶 导流能力保持率（%） 95 80-90 80-95 65-85 45-70 45-55 10-50
(一) 概述
瓜 胶
超级瓜胶
二氧化碳
清 水
(一) 概述
2、压裂液体系的特点与适应范围
油基压裂液-低压、偏油润湿、强水敏地层，适用温度低，摩阻高，
易燃烧不安全
水基压裂液-除少数低压、油润湿、强水敏地层外，水基压裂液技
术成熟，适用不同储层和不同规模的压裂改造，它的添加剂种类多， 货源广，选择余地大
清洁压裂液-适合用水基压裂液的地层，特别适合注水井增注压裂
改造和薄互层控制缝高技术，适用温度低，成本高
泡沫压裂液-低压、水敏和含气地层，适用温度低，成本高，受设
备条件制约
乳化压裂液-水敏、低压地层，适用温度低，摩阻高，成本高 醇基压裂液-水敏、低压和低渗透地层，适用温度低，成本高，易
燃烧不安全
酸基压裂液-碳酸盐地层的酸压裂或含灰质较多的砂岩地层的解堵
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
二、高温压裂液研究
三、压裂液的伤害和对策
(一) 概述油 基 香源自胶魔 芋 原粉 羟丙基 CMHPG 小分子
瓜胶占90%以上 1、发展 历程
合成聚合物 植物胶 乳化压裂液 泡 沫 表面活性剂
粘度(mPa.s)
7.78 12.0 27.0 36.0
低分子瓜胶压裂液和常规压裂液相比，粘度低。
（三）低分子瓜胶压裂液
3、粘温曲线
300
粘 度 （ mPa.s)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 时 间 （ min) 50 60 70
V-t T-t
—— 逐渐加大破胶剂浓度，有利于破胶返排
使用加重压裂液（可达1.7g/cm3)
提高压裂液的耐温性能
影响压裂液稳定性的因素分析
高温环境中，影响压裂液冻胶网状结构稳 定性的两个主要因素:
聚合物主链的稳定性 交联官能团的稳定性
高温压裂液的研究方向
以瓜胶为基础，对瓜胶改性 研发高温交联剂
优化温度稳定剂
2002年G.COX等人提出：使用低 分子压裂液提高单井产量
2003年R.Hanes等人：研究可回 收再利用的低分子瓜尔胶压裂液
2004年长庆油田和廊坊分院开始 研究
（三）低分子瓜胶压裂液
2、基液性能
压裂液类型
LMF新型压裂液 常规胍胶压裂液
温度30℃ 剪切速率170 S-1
浓度%
0.30 0.35 0.30 0.35
4、压裂液的发展方向
可操作性强、高效、低伤害、低成本 大型压 裂使用： 浓缩压 裂液
(一) 概述
浓缩压裂液的特点和优点
1、2min完全水化增粘 2、具有部分延迟交联性能 3、实现连续施工 4、增大施工作业的弹性 5、压裂液粘度稳定可调 6、减少环境污染 7、降低作业成本
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
瓜胶
提高压裂液的耐温性能的措施
1、瓜胶改性
瓜胶原粉 羟丙基瓜胶
羧甲基瓜胶
羧甲基羟丙基瓜胶
瓜胶原粉结构
OH OCH2CHCH3 CH2 O O H OH OH H H H H OH OH H O CH2 OCH2CHCH3 OH OH O H OH OH O H O CH2 OH H H
—耐温在120℃以内
（三）低分子瓜胶压裂液
1、基本原理
应用“分子设计”与缔合作用机 理，近年开发的全新理论的新型压 裂液体系，具有“低粘高弹、无需 破胶和回收再利用”等特点。
2001年Halliburton公司Weaver 等人提出：新型粘弹性压裂液技术
2002年Weaver等人提出：无需 破胶剂的新型压裂液技术
二、高温压裂液研究
（二）清洁压裂液
1、清洁压裂液的研究与应用
1995年JPT“压裂液的过去、现在与将来”，革命 1997年M.M.Samuel提出了“无聚合物压裂液” 1999年工程应用：80℃、油气藏、2100口井 2001年F.F.CHang：VES用于高渗层酸化转向技术 2002年S.Daniet：新型VES，113℃，水平井压裂 2003年Norbert：VES用于压裂防砂 VES粘弹性胶束压裂液主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐 表面活性剂组成。这种表面活性剂是一种具有粘弹性的 小分子,它的分子尺寸比瓜胶分子小5000倍的数量级,它 包括亲水基和长链疏水基,分子链上有正电荷端和负电 荷端 。 粘弹性胶束压裂液主要由表面活性剂和盐组成。 球型胶束可转化成蠕虫状或棒状胶束，具有相互缠绕的 三维空间网状结构。 表现出复杂的流变性，如粘弹性、剪切变稀特性、触变 性、低粘高弹等特点。
粘弹性表面活性剂结构
清洁压裂液的基本原理
（二）清洁压裂液
2、水基压裂液与清洁压裂液造缝特性对比
聚合物压裂
清洁压裂液压裂
页岩
砂 体
页岩
（二）清洁压裂液
3、实例
NTX2100 清洁压裂液的粘温曲线
（二）清洁压裂液
4、优点
—低伤害 —低滤失
—易返排
—缝高易控制
5、缺点 —成本普遍比植物胶压裂液成本高一倍以上
5、缺点 —使用温度100℃ —回收重复使用困难
— 交联剂使用浓度高
主要内容
一、压裂液新进展
（一）概述 （二）清洁压裂液 (三) 低分子瓜胶压裂液
二、高温压裂液研究
三、压裂液的伤害和对策
高温高压地层压裂的对策
酸浸泡增加吸液能力，降低破裂压力
增加前置液比例降低地层温度
压裂液体系实现三变 —— 后期降低瓜胶浓度，降低摩阻，有利于破胶 （配制两种浓度的压裂液） —— 逐渐降低交联剂浓度，降低摩阻，有利于破胶
250 200 150 100 50 0
70℃ 的流变曲线图
（三）低分子瓜胶压裂液
4、优点
短链分子、化学离子和pH值实现压裂液分子缔合与破胶，无
需其它压裂液化学破胶添加剂，不再需要破胶剂，易返排；
极好的液体滤失控制，滤液渗入的深度最小，易清理； 不破坏支撑剂充填层，保留很高的裂缝导流能力； 液体配制简便，可回收再利用，降低成本，减少污染，在中 低温储层具有很好的应用前景。
酸化，滤失大、摩阻高
(一) 概述
3、不同压裂液对支撑裂缝导流能力的保持率对比
压裂液类型 生物聚合物 泡沫压裂液 清洁压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶 导流能力保持率（%） 95 80-90 80-95 65-85 45-70 45-55 10-50
(一) 概述
瓜 胶
超级瓜胶
二氧化碳
清 水
(一) 概述
2、压裂液体系的特点与适应范围
油基压裂液-低压、偏油润湿、强水敏地层，适用温度低，摩阻高，
易燃烧不安全
水基压裂液-除少数低压、油润湿、强水敏地层外，水基压裂液技
术成熟，适用不同储层和不同规模的压裂改造，它的添加剂种类多， 货源广，选择余地大
清洁压裂液-适合用水基压裂液的地层，特别适合注水井增注压裂
改造和薄互层控制缝高技术，适用温度低，成本高
泡沫压裂液-低压、水敏和含气地层，适用温度低，成本高，受设
备条件制约
乳化压裂液-水敏、低压地层，适用温度低，摩阻高，成本高 醇基压裂液-水敏、低压和低渗透地层，适用温度低，成本高，易
燃烧不安全
酸基压裂液-碳酸盐地层的酸压裂或含灰质较多的砂岩地层的解堵