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。由于甲醇可以与水形成任何比例的混合物，在甲醇压裂液进入水锁地层后，可以最大限度将地层所束缚的水吸收，

并随着压裂液排出地面，解除地层的水锁，有助于液体的返排。主要优点是表面张力低，对粘土防膨稳定效果好，主要缺点是成本高、易燃、黏度低，很少应用。

6.酸基压裂液是以酸液为基液，可以用植物胶及衍生物作为稠化剂配成稠化酸。由于稠化酸的成本高，并且在高温下不稳定，目前已很少应用。酸基压裂液适用于碳酸盐类油气层和各种高溶解岩石的地层。

3.1.3水基压裂液的组成

3.1.3.1主添加剂

水溶性聚合物稠化剂是水基压裂液的主要成分，其主要作用是提高水溶液的黏度，降低液体滤失率，悬砂和携带支撑剂。

1.稠化剂的种类

(1)天然植物胶及其衍生物类：如胍尔胶及系列改性产品，是最常用的压裂液增稠剂。

(2)纤维素衍生物类：如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等。

(3)合成聚合物：如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺等。

2.植物胶类稠化剂

植物胶主要成分是多糖天然高分子化合物即半乳甘露聚糖。不同植物胶的高分子链中半乳糖支链与甘露糖主链的比例不同。

（1）胍尔胶及其衍生物胍尔胶是由瓜尔豆种子的内胚乳加工而成，是一种甘露糖和半乳糖组成的长链聚合物，瓜尔豆主要生长在印度和巴基斯坦，美国西南部也有生产。

胍尔胶对水有很强的亲合力，不溶于有机溶剂，加量为0.4%～0.7%。未改性的胍尔胶在80℃下可保持良好的稳定性，但由于水不溶物含量较高，易造成支撑裂缝堵塞。

羟丙基胍胶(HPG)是胍尔胶的一种非离子衍生物，用环氧丙烷为分散剂，在碱性条件下进行醚化反应的产物，使胍尔胶的分子结构中引入羟丙基。由于再加工及洗涤除去了聚合物中的植物纤维，因此羟丙基胍胶一般水不溶物含量较低，对地层和支撑剂充填层的伤害较小,只是基液黏度略微降低。羟丙基胍胶是淡黄色自由流动粉末，无结块，其特点是无毒、无味、安全可靠，水溶性好，使用方便，配制容易，水不溶物少，不污染环境，流变性易于控制，适用于45～200℃的各种油气井。羟丙基胍胶是当前各个油田应用最广泛的植物胶稠化剂，加量为

0.4%～0.6%。

(2)田菁胶及衍生物田菁胶来自草本植物田菁豆的内胚乳。将胚乳从种子中分离出来粉碎，便制成田菁粉。胚乳占种子重量的30%～33%。

田菁产于江苏、浙江、福建、广东和华北、台湾等地。

田菁胶对水有很强的亲合力，当粉末加入水中时，田菁胶的微粒便“溶胀、水合”，也就是聚合物分子与许多水分子形成缔合体，然后在溶液中展开、伸长，从而引起溶液黏度增加。

田菁胶是用天然田菁豆加工而成的植物胶。它的水不溶物含量很高，一般在27%～35%之间，因此对地层及支撑剂充填层的伤害很大。

为进一步提高增稠能力和改善交联条件，在此基础上开发出羟乙基田菁、羟丙基田菁、羧甲基羟乙基田菁、羧甲基羟丙基田菁、羟乙基田菁和羟丙基田菁在田菁的衍生物中，以羧甲基田菁的水溶性最好，水不溶物最少。但其增稠能力还不够理想，从综合性能考虑以羧甲基羟丙基田菁最好。

(3)香豆胶香豆胶是用一年生草本植物香豆子种子的内胚乳粉碎、研磨、过筛制成。香豆胶粉为无结块的淡黄色粉末，有特殊的草药香味，在25℃时，1%的香豆胶水溶液的黏度达到150mPa.s以上。其性能略低于羟丙基胍胶，但在价格上处于优势。

水基压裂液添加剂对压裂液的性能影响非常大，不同添加剂的作用不同。主要包括：稠化剂、杀菌剂、粘土稳定剂、助排剂、破乳剂、PH值控制剂、温度度稳定剂、消泡剂等。掌握各种添加剂的作用原理，正确选用添加剂，可以配制出物理化学性能优良的压裂液，保证顺利施工，减少对油气层的损害，达到既改造好油气层，又保护好油层气的目的。

1.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作粘土稳定剂。在油气层中一般都含有粘土矿物，有的油气层粘土含量较高，水敏性较快，遇水后水化膨胀和分散运移，堵塞油气层，降低油气层的渗透率。因此，在水基冻胶压裂中加入粘土稳定剂，可有效吸附在粘土表面，抑制因压裂液对地层冲刷而引起的粘土膨胀和运移,防止粘土膨胀和运移引起的井壁失稳,抑制粘土矿物的水化膨胀和分散运移引起的油气层的伤害。

氯化钾在压裂液中的加量一般在1%～3%之间。

有机阳离子聚合物粘土稳定剂其外观一般为淡黄色均匀的粘稠液体，加量