压裂液体系发展和高温压裂液体系

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
—— 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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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
—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

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
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
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
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。
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。
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
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 香豆胶
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
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