油田化学——压裂液及压裂用添加剂
压裂液添加剂在现场压裂中的作用及应用
长庆油田化工集团
3.4.3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
裂缝中通过井筒排出地面，必须使用破胶剂。
100
temperature(du)
80 60 40 20 0 0 6 12 18 24 30 time(min) 36 42 48 54
800 600 400 200 0
V-t T-t
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0.55%CJ2-6 交比100:0.6 1400 1200
Viscosity(cp)
1000 800 600 400 200 0 0 6 12 18 24 30 time(min) 36 42 48 54 60
井的吸收能力及驱替中的扫油效率。
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二、压裂液现状
压裂液是压裂工艺技术的一个重要组成部分。
压裂液的选择、施工设计及整套操作步骤都有助于
确定油气井水力压裂后的产量。
从历史上来看, 压裂液研制主要侧重两个方面,
即提供充足的支撑剂运移, 减少砂粒充填的伤害。
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2.1压裂液的主要功能
变成线型和网状体型结构混存的高分子水冻胶，其中 应添加必要的添加剂。水基冻胶压裂液是交联了的稠 化水压裂液。
特点：粘度高，造缝性能好，携砂性能强，粘度的可调和可控性好。
滤失系数低，液体效率高，高速流动时摩阻低于清水。
适用性：普遍适用于油气井增产、水井增注的作业。特别可以完成 高砂比、大砂量、宽造缝、深穿透的高难度压裂。
压裂液介绍
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
－每种液体需要最少的添加剂；
－检查所有添加剂的配伍性； －添加剂对温度和pH的敏感性，按设计的配比 加入。
3.压裂液添加剂- 稠化剂
水溶性聚合物作为稠化剂(增稠剂)是水基压裂 液的基本添加剂。 植物胶（如胍尔胶、香豆胶、田菁胶、皂仁胶、 槐豆胶、魔芋胶和海藻胶）及其衍生物 纤维素的衍生物(如羧甲基纤维素、羟乙基纤 维素等)； 合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯 酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等）,以及生物聚合物 （黄胞胶）。
在现场应用六速粘度计实时测试，在低速100转
/min下，测试的读速乘3为表观粘度。
测试交联冻胶交联时间和破胶时间。 在恒温、时间、剪切速度的条件下测试液体
2.压裂液滤失效率
低效压裂液
短缝
高滤失
高效压裂液
长缝
低滤失
3.压裂液的粘温曲线
900 800 700 600 90 80 70 60
 ¶ Î È
1.压裂液现场质量-控制内容 （1）空压裂罐到位时，应进行检查，确认清洁度。 如果罐中存在锈、油、土和作业残留物等时，应在装 水前清洗干净。 （2）从到位罐内取水样，进行配液前的水分析。 保证用水来此地表水，而非地面水。水质检查包括测 试pH值和目测（是否有油膜、悬浮颗粒或浮动碎屑等明 显的污染物）。 （3）配液前对罐进行计量，确保各罐中按比例加入添加剂； 配液中形成的“鱼眼”和非水化聚合物块，主要原因 是向配液漏斗中加入稠化剂与水流冲刺的速度不相匹配。
油田化学压裂液及压裂用添加剂ppt课件
常用的破坏剂：
潜在酸 潜在螯合剂
压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。
1.过氧化物破坏剂
过氧化物是含有过氧基（-O-O-）的化合物。 过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。
胶囊
2.酶类破坏剂
破坏机理 对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。
使用条件 酶只能用于温度低于65℃和pH值在3.5～8范
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
前言
（1）什么是压裂？
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、 增注措施。
（2）压裂的地位 是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措
施。
Why do we hydraulically fracture oil & gas reservors?
Hydraulic fracturing can create cracks in the unconventional reservoirs by which the oil and gas can flow to wellbore.
的条件下。
3.潜在酸 定义
潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。
破坏机理
通过改变条件（pH值），使冻胶交联结构破坏 而起作用。
4.潜在螯合剂
(1)定义
(完整word版)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（胍尔胶、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.醇基压裂液由低碳醇、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。
压裂液添加剂的作用及现场应用(长庆化工)综述
西安长庆油田化工集团有限公司
(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。
淡黄色粉末 ≥99 ≥92 6.5～7.5 ≤10 ≤8 96
淡黄色粉末 ≥99 ≥90 6.5～7.5 ≤8 ≤3 96
交联好，能用玻璃摔挑挂 粘度高， 抗温抗 剪切性优于瓜 尔胶，不易腐 败，残渣低，对 地层伤害小， 适 合于低渗透率 地层的压裂。 目 前应用最广泛。 抗温抗剪切性 好，不易腐败， 水不溶物极小， 基本无残渣， 特 别适合于特低 渗透率地层的 压裂。 是目前瓜 尔胶的一种新 型改性产品。 抗温抗剪切性 好，不易腐败， 起粘速度快， 3min 内可达到 最 终 粘 度 的 90% ，特别适合 于边配边注压 裂施工。
2023年油田化学品行业市场分析现状
2023年油田化学品行业市场分析现状油田化学品行业市场分析现状随着全球经济的发展以及能源需求的增加，油气开采业已成为重要的行业之一。
而油田化学品是油气勘探、开采、运输和加工所必需的化学品，其应用领域广泛，包括增产剂、水驱剂、油井压裂液、泥浆剂、石油防腐剂等。
本文就油田化学品行业现状进行市场分析。
一、行业整体规模油田化学品行业的市场规模呈逐年扩大的趋势。
以全球为例，在2017年，全球油田化学品市场规模约为180亿美元，预计到2022年将会达到265亿美元。
这与石油开采行业的发展密不可分。
而就中国市场而言，油田化学品行业市场规模也在不断增长。
2018年，中国油田化学品市场规模已经达到了约147亿元人民币，预计到2025年，市场规模将达到约300亿元人民币。
二、行业发展趋势1. 外资企业效益显著。
目前，外资化学品企业占据油田化学品市场的较大份额，尤其是一些具有技术优势的外资公司。
如赛乐化工、巴斯夫、道达尔、艾克森美孚等，在中国市场表现较好。
2. 合作共赢已成为主流趋势。
在油田化学品领域，越来越多的企业选用共同研发、技术引进等方式来丰富产品线、提高研发效率。
其中，针对特别复杂的问题，在行业内互助协作的趋势越来越明显，一系列行业联盟和技术平台的成立也表明这一点。
3. 环保、低排放已成为趋势。
石化行业一直是环境问题的重灾区，而作为油气开采行业的重要支柱，油田化学品行业的环保性也提上了议程。
目前，越来越多的油田化学品企业开始关注环保问题，积极推动低排放、减少污染等环保措施。
三、行业热点产品及展望1. 压裂液随着页岩气的开采不断扩大，压裂液在油气勘探和开采中的应用越来越广泛。
压裂液是一种应用广泛的油田化学品，其成分复杂，通常包括水、油、溶剂和添加剂等，其作用是增加油气开采的产能。
预计未来数年压裂液将会持续保持高增长态势。
2. 稳定剂稳定剂是一种用于稳定油水比，促进油气开采、提高采收率的重要化学品。
随着油田化学品市场的不断扩大，稳定剂在市场中的应用也越来越广泛。
压裂液的主要成分
压裂液的主要成分压裂液是在油气井压裂作业中使用的一种特殊液体，它在增加油气井产能方面起着重要作用。
压裂液的主要成分是由多种化学物质组成的复杂体系，包括水、添加剂、颗粒物和溶解气体等。
本文将详细介绍压裂液的主要成分及其作用。
1. 水：水是压裂液的主要成分，通常占到液体部分的80%以上。
水的主要作用是作为压裂液的溶剂，承载添加剂和颗粒物，形成流动的液体体系。
此外，水还具有稳定温度的作用，能够在压裂过程中吸收和释放热量，保持井口温度的稳定。
2. 添加剂：压裂液中的添加剂起着重要的作用，可以改变液体的性质和增强压裂效果。
常见的添加剂包括凝胶剂、分散剂、稳定剂、降粘剂等。
凝胶剂能够增加液体的黏度和粘度，形成高强度的液体胶体，增强压裂液在井壁中的附着力。
分散剂能够使颗粒物均匀分散在液体中，增加液体的携砂能力。
稳定剂能够提高压裂液的稳定性，防止液体分层和沉淀。
降粘剂能够减少液体的黏度和粘度，降低液体的流动阻力，提高压裂液的渗透能力。
3. 颗粒物：在压裂液中添加一定的颗粒物可以增加液体的携砂能力，提高压裂液对油气层的破裂能力。
颗粒物通常是细小的石英砂或陶瓷颗粒，具有高硬度和耐高温的特点。
这些颗粒物能够填充油气层裂缝中的空隙，防止裂缝闭合，保持裂缝的通透性。
4. 溶解气体：压裂液中溶解的气体主要是二氧化碳、氮气和甲烷等。
这些气体能够在压裂过程中释放出来，形成气泡，增加液体的体积和流动性。
溶解气体还能够减少液体的密度，降低液体对油气层的压力，减少井底压力对油气产能的影响。
总的来说，压裂液的主要成分包括水、添加剂、颗粒物和溶解气体等，每种成分都起着重要的作用。
水作为溶剂和稳定温度的介质，添加剂通过改变液体性质和增强压裂效果，颗粒物增加液体的携砂能力，溶解气体增加液体的体积和流动性。
这些成分的合理配比和使用可以有效提高压裂作业的成功率和油气井的产能。
石油化工技术专业《压裂添加剂(下)》
它们通过对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。
酶的活性与温度有关，在高温下活性降低，适用于温度低于65摄氏度的油气层，pH值在~8的范围，最正确pH为5。
pH值低于2或高于时酶破胶剂根本上不起作用。
该类破胶剂破胶彻底，残渣少。
酶在适用温度下，可以将半乳甘露聚糖的水基冻胶压裂液完全破胶，并且能大大降低压裂液的残渣。
但是针对性强。
淀粉酶可使植物胶及其衍生物降解，纤维素酶可使纤维及其衍生物降解。
而且杀菌剂会影响酶的活性，降低酶的破胶作用。
目前人们也对各种压裂液在较宽使用温度范围内的聚合物专用酶的开展研究。
据报道：辽河油田开发出一种广谱性β-酶，适用温度为20210℃，pH范围在~。
③潜在酸：潜在酸是指在一定条件下能转变为酸的物质。
如甲酸甲酯、乙酸乙酯、磷酸三乙酯等有机酯，如下图：以及三氯甲苯、二氯甲苯、氯化苯等化合物。
在较高温度条件下能放出酸，通过改变压裂液pH值，使冻胶交联结构破坏而起作用，即可以使植物胶及其衍生物、纤维素及其衍生物的缩醛键在酸催化下水解断键。
适用温度为93℃的油气层。
④潜在螯合剂破坏剂，潜在螯合剂破坏剂指在一定条件下能转变为可螯合交联剂的物质。
常用的有草酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丙二酰胺等，结构如下图：该类破坏剂通过水解产生草酸或丙二酸，螯合作为交联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。
分别适用于温度低于60℃、 60℃、高于60℃的条件下。
⑤胶囊破胶剂，也称为延迟破胶技术，该技术是破胶剂应用的最新开展技术，是将氧化剂包裹在胶囊中制备而成的。
胶囊破胶剂利用保护膜的物理屏障作用阻止和控制破胶剂释放，施工完后，在压裂裂缝闭合时产生的巨大应力下，使包覆层变形破裂而导致破胶剂释放，此时破胶剂起破坏作用，破坏冻胶结构。
研究说明，这种技术大大地提高了过氧化物破胶剂的适用性和有效性，有以下几个显著特点：第一，它与时间、温度无关。
地层裂缝闭合之前不会出现“逐渐破胶〞过程而影响压裂液粘度；第二，破胶效率高。
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
压裂液添加剂在现场压裂中的作用及应用共85页文档
压裂液添加剂在现场压裂中的作用及应 用
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
谢谢
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
油田化学(关于羧甲基胍胶压裂液)报告
报告题目：水力压裂技术近期发展及展望目录一、引言 ................................................................................................................ - 2 -二、发展及简介 ...................................................................................................... - 2 -2.1 发展历程.................................................................................................... - 2 -2.2 原理简介.................................................................................................... - 2 -三、近期进展 .......................................................................................................... - 3 -3.1 植物胶及其衍生物.................................................................................... - 3 -3.2 纤维素及其衍生物.................................................................................... - 3 -3.2.1羧甲基纤维素钠(CMC) ............................................................... - 4 -3.2.2 改性羧甲基纤维素(CMPC) ........................................................... - 4 -3.2.3 羟乙基纤维素(HEC) ...................................................................... - 4 -3.2.4 羧甲基羟丙基纤维素醚(CMHPC) .............................................. - 4 -3.3 合成聚合物................................................................................................ - 5 -3.3.1 丙烯酰胺类..................................................................................... - 5 -3.3.2丙烯酸酯类...................................................................................... - 5 -3.3.3有机磷酸盐类.................................................................................. - 5 -四、发展展望 .......................................................................................................... - 6 -五、参考文献： ...................................................................................................... - 6 -水力压裂技术近期发展及展望一、引言经过50多年的发展，水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展，不但成为油气藏的增产增注手段，也成为评价认识储层的重要方法[1]。
石油工业油井压裂液的高效配方优化
石油工业油井压裂液的高效配方优化在石油工业中，压裂液在油井开采过程中起着至关重要的作用。
它能够突破岩层并使原油流出。
然而，传统的压裂液配方存在效率低、环境污染以及安全隐患等问题。
为了提高石油工业中油井压裂液的效率和安全性，优化配方成为一个关键的研究方向。
一、压裂液的组成与作用压裂液通常由水、粘土、防窜剂、增稠剂、助剂等组成。
其主要作用是突破岩层、保持裂缝的稳定性以及减少地层与压裂液之间的阻力。
在设计压裂液配方时，需要充分考虑岩石性质、储层特征、井孔环境等因素。
二、压裂液配方的优化需求传统的压裂液配方存在一些问题，如粘度过高导致流动性差、抗破裂性差、容易导致地层堵塞等。
因此，需要对压裂液的配方进行优化，以解决这些问题并提高生产效率。
三、压裂液配方优化的方法1. 研究岩石特性：通过对不同岩石的实验研究，了解其物理和化学特性，并根据实验结果优化压裂液的组分。
2. 优化粘土组分：粘土作为压裂液的一部分，起到增加粘度和稳定裂缝的作用。
优化粘土选择和添加量，可以提高压裂液的性能。
3. 添加助剂：添加一些助剂可以改善压裂液的性能。
例如，添加改性剂可以增加压裂液的黏度，改善液体与岩石表面之间的作用力，从而提高裂缝的稳定性。
4. 优化防窜剂：防窜剂的作用是减少压裂液和地层水之间的渗透，防止地层涌水。
通过选择合适的防窜剂，并在一定范围内优化添加量，可以提高压裂液的效果。
5. 使用环保材料：在压裂液的配方中使用环保材料可以减少对地下水和环境的污染。
四、压裂液配方优化案例研究近年来，石油工业在压裂液配方优化方面取得了一些突破性的进展。
例如，研究人员通过添加纳米颗粒等新材料，成功提高了压裂液的黏度和裂缝稳定性。
同时，选择合适的粘土和助剂，优化了压裂液的组成，提高了开采效率。
此外，使用环保防窜剂和改良剂，减少了对地下水和环境的污染。
五、未来发展方向随着技术的不断进步，压裂液配方优化仍有很大的发展空间。
未来的研究方向包括：探索更高效的增稠剂和助剂，改良压裂液的性能；采用新的材料和技术，减少对环境的影响；结合人工智能和大数据分析，进行更加精准的配方优化和预测。
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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
压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。
1.过氧化物破坏剂
过氧化物是含有过氧基（-O-O-）的化合物。 过氧化物是通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。
胶囊
2.酶类破坏剂
破坏机理 对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶结构。
使用条件 酶只能用于温度低于65℃和pH值在3.5～8范
第一节 压裂液
压裂液的定义：压裂液是压裂过程中所用的液体。
对压裂液要求： 粘度高
摩阻低 滤失量少 对地层无伤害 配制简便 材料来源广 成本低
压裂液的分类
水基压裂液：
稠化水压裂液 水基冻胶压裂液 水基泡沫压裂液 水包油压裂液 稠化水包油压裂液
稠化油基压裂液
油基压裂液：
油基冻胶压裂液
大于10倍CMC
具有柔顺性
当长碳链表面活性剂溶于一定浓度的盐和（或） 醇溶液中时，盐和（或）醇抑制了表面活性剂的水溶 性，促使长碳链缔合，生成线性胶束，互相纠缠，产 生结构提高了压裂液的粘度，使它能携砂压裂地层。
破胶机理
1. 地 层 流 体 稀 释 ， 粘 弹性丧失。 2. 与 烃 类 接 触 ， 胶 束 溶 胀 ， VES 分 子 溶 于 烃中，破胶。
第八章 压裂液及压裂用添加剂
1
前言
（1）什么是压裂？
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、 增注措施。
（2）压裂的地位 是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措
施。
Why do we hydraulically fracture oil & gas reservors?
适宜压裂水敏地层
水为溶剂或 分散介质
油为溶剂或 分散介质
一、水基压裂液
1.稠化水压裂液 稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。
常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。
合成高分子
部分水解聚丙烯酰胺
改性天然高分子 羧甲基纤维素、瓜尔胶
生物高分子
黄胞胶
配稠化水压裂液时，可利用协同效应。
2.水基冻胶压裂液 水基冻胶压裂液主要由水、成胶剂、交
的条件下。
3.潜在酸 定义
潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。
破坏机理
通过改变条件（pH值），使冻胶交联结构破坏 而起作用。
4.潜在螯合剂
(1)定义
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。
(2)破坏机理
低于60℃、60℃和高于60℃的条件 下水解产生草酸或丙二酸，螯合作为交 联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。
表面活性剂的线性胶束形成结构在拉伸作用下， 表面活性剂线性胶束结构显示出它的粘弹性。
粘弹性表面活性剂压裂液具有无残渣、低伤害、
剪切稳定等特点。(清洁压裂液)
用量大（3%-4%），价格昂贵， 抗温能力低于116℃。
剪切
一、水基压裂液
4.水包油压裂液 水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。
配制：
水：淡水、盐水、稠化剂 油：原油、馏分油 乳化剂：离子型、非离子型、两性表面活性剂
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
viscoelastic surfactant (VES)
粘弹性表面活性剂压裂液主要由水、长碳 链表面活性剂、水溶性盐和（或）醇配成。
水溶性盐可采用无机盐和有机盐，如氯化 钾、硝酸钾、水杨酸钠等。
水溶性醇可采用乙醇、异丙醇等。
长碳链表面活性剂可采用阴离子型、阳 离子型、非离子型和两性型的长碳链表面活 性剂，如：
2）磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、 氯化铝）活化。
单皂
2）磷酸酯
使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、 氯化铝）活化。
2、油基压裂液
3）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 度，将油稠化。
二、油基压裂液
2.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 化为油基冻胶压裂液。
1.定义： 能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。
2.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
力迅速提高。
四、降滤失剂
3.常用的降滤失剂： 水溶性降滤失剂 油溶性降滤失剂 酸溶性降滤失剂
水溶性聚合物 蜡、松香
碳酸钙粉
降滤失剂在压裂后能被溶掉，不会污染地层。
本章完
作分散相的压裂液。
低粘度（但悬砂能力强）；
低摩阻；
特
低滤失量；
点
低含水量；
压裂后易于排出；
对地层污染少。
二、油基压裂液
1.稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。
常 脂肪酸皂
用
的 稠
磷酸酯
化
剂 油溶性聚合物
工业制皂流程简述
动、植物 NaOH
油脂
△
混合液 胶状液体
NaCl固体 盐析
上层 加填充剂,压滤干燥钠 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
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。
二、油基压裂液
3.油包水压裂液 油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。 优点 粘度高、悬砂能力强、滤失量低、对油层伤害小。
缺点： 流动摩阻很高。
二、油基压裂液
油包酸压裂液
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 的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。
后用以支撑裂缝的物质。
（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。