1-压裂液性能评价方法
1-压裂液的分类及性能评价方法
• Mix Gel and Chemicals Consistently • Test Fluid at Realistic Temperature, Time • •
and Shear Rate Test Gel Using Correct Shear Rate History Do Multiple Tests to Ensure Repeatability
Linear Gel
Crosslinked
0.8
0.5
0.03
0.55
50
2000
MEASUREMENTS OF APPARENT VISCOSITY
• Use Actual Samples of Mix Water and
Chemicals That Will Be used on the Treatment
Where: a = Apparent Viscosity, cp k’ = Consistency Index, lb-secn ’ 2 / ft a n’ = Flow Behavior Index, Dimensionless = Shear Rate, sec-1
TYPICAL SHEAR RATES DURING FRACTURING
Cw
m A
0.0164m (Measured in Lab) A
= Slope of Volume vs t Graph = Area of Core Used to Measure Cw
MEASUREMENT OF WALL BUILDING COEFFICIENT (C w )
Slope = C w * Area / 0.0164
1) Compatible With the Formation Rock and Fluids 2) Generating Adequate Fracture Width to Accept the Proppant 3) Capable of Suspending Proppants and Transporting Them Deep into the Fracture 4) Maintain Viscosity During the Treatment and “Break” Afterwards 5) Cost Effective
压裂液性能评价
压裂液性能评价压裂过程中，要求压裂液具有高的携带支撑剂的能力、低的摩阻力及在不同的几何空间、不同的流动状态下优良的承受破坏的能力。
能否达到完善这些性能，首要的工作在于对压裂液流变性能进行正常评价。
压裂液性能的测试和评价是为配制和选用压裂液提供依据，为压裂设计提供参考。
（1）流变性能测定1）基液粘度：压裂液基液是指准备增稠或交联的液体。
基液粘度代表稠化剂的增稠能力与溶解速度。
压裂基液粘度用范35旋转粘度计或用类似仪器测定。
对于不同井深的地层进行压裂，对基液粘度有不同要求。
对于低温浅井（小于2000m）基液粘度在40～60mPa·s；对于中温井（井深2000～3000m），基液粘度在60～80mPa·s；对于高温深井（3000～5000m），基液粘度在80～100mPa·s。
2）压裂液的剪切稳定性：评价压裂液的剪切稳定性实际上是测定压裂液的粘—时关系。
在一定（地层）温度下，用RV3或RV2旋转粘度计测定剪切速率为170s-1时压裂液的粘度随时间的变化。
压裂液的粘度降到50mPa·s时所对应的时间应大于施工时间。
3）稠度系数K'和流动行为指数n'：用粘度计测定压裂液室温至油层温度下的流动曲线，如图18-8，用此图可以计算得出压裂液在不同温度下的K'和n'值，即n'=lgD1-lgD lg -lg 212ττ(18-15)式中n'—流动行为指数；τ—剪切应力，mPa ；D —剪切速率，s -1。
K'值越大，说明压裂液的增稠能力越强；n'值越大，说明压裂液的抗剪切能力越好。
但是K'值大，n'值就小。
n'值在0.2～0.7之间。
K'，n'值亦可以用旋转粘度计测定不同剪切速率下的应力值，再经计算得出。
（2）压裂液的滤失性测定压裂液向油层内的渗滤性决定了压裂液的压裂效率。
压裂支撑剂性能指标及评价测试方法
压裂支撑剂性能指标及评价测试方法1 范围本标准规定了压裂用支撑剂的技术术语、性能指标和评价测试方法。
本标准适用于中国石油天然气股份有限公司所属各油（气）田压裂施工所用压裂支撑剂的选择、使用以及相关的压裂支撑剂性能评价测试。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准。
然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T6003.1 金属丝编织网试验筛SY/T 5108 压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T 6302 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法3 术语与定义下列属于和定义适用于本标准。
3.1 压裂支撑剂fracture proppant在油气藏增产增注改造中，用于支撑水力裂缝的、具有一定强度的固体颗粒物物质称为压裂支撑剂。
天然石英砂和人造烧结陶粒均可作为压裂支撑剂。
3.2 球度sphericity支撑剂球度值支撑剂颗粒接近球形的程度。
3.3 圆度roundness支撑剂的圆度指其棱角的相对锐度或曲率的量度。
3.4 酸溶解度acid solubility在规定的酸溶液以及反应条件下，一定质量的支撑剂被酸溶液溶解的质量与总支撑剂质量的百分比，这一量值称为酸溶解度。
3.5 浊度turbidity在规定体积的蒸馏水中加入一定体积的支撑剂，经摇动并放置一定时间，液体的浑浊程度叫作支撑剂浊度。
3.6 视密度apparent density单位颗粒体积支撑剂的质量称为支撑剂视密度。
3.7 体积密度bulk density单位堆积体积的支撑剂质量称为支撑剂体积密度。
3.8 粒径均值mean diameter筛析试验中，上下筛孔的平均值与上下筛间支撑剂质量分数乘积的和除以上下筛间支撑剂质量分数之和，称为粒径均值。
3.9 抗破碎能力crush resistance对一定体积的支撑剂在额定压力下进行承压测试，确定的破碎率表征了支撑剂抗破碎的能力，破碎率高，抗破碎能力低；破碎率低，抗破碎能力高。
（压裂液性能评价
压裂液总结压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。
它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。
压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。
因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。
压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。
特别适于低渗透油气藏的整体改造。
压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。
然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。
为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。
一、压裂液对油气层的损害压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。
它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。
压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。
1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害1）压裂液滤液对油层的损害在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人储集层，滤液的侵人改变了储集层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。
毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。
如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁。
压裂液性能评价
压裂液性能评价压裂液性能评价压裂过程中，要求压裂液具有高的携带支撑剂的能力、低的摩阻力及在不同的几何空间、不同的流动状态下优良的承受破坏的能力。
能否达到完善这些性能，首要的工作在于对压裂液流变性能进行正常评价。
压裂液性能的测试和评价是为配制和选用压裂液提供依据，为压裂设计提供参考。
（1）流变性能测定1）基液粘度：压裂液基液是指准备增稠或交联的液体。
基液粘度代表稠化剂的增稠能力与溶解速度。
压裂基液粘度用范35旋转粘度计或用类似仪器测定。
对于不同井深的地层进行压裂，对基液粘度有不同要求。
对于低温浅井（小于2000m）基液粘度在40～60mPa·s；对于中温井（井深2000～3000m），基液粘度在60～80mPa·s；对于高温深井（3000～5000m），基液粘度在80～100mPa·s。
2）压裂液的剪切稳定性：评价压裂液的剪切稳定性实际上是测定压裂液的粘—时关系。
在一定（地层）温度下，用RV3或RV2旋转粘度计测定剪切速率为170s-1时压裂液的粘度随时间的变化。
压裂液的粘度降到50mPa·s时所对应的时间应大于施工时间。
3）稠度系数K'和流动行为指数n'：用粘度计测定压裂液室温至油层温度下的流动曲线，如图18-8，用此图可以计算得出压裂液在不同温度下的K'和n'值，即n'=lgD1-lgD lg -lg 212ττ(18-15)式中n'—流动行为指数；τ—剪切应力，mPa ；D —剪切速率，s -1。
K'值越大，说明压裂液的增稠能力越强；n'值越大，说明压裂液的抗剪切能力越好。
但是K'值大，n'值就小。
n'值在0.2～0.7之间。
K'，n'值亦可以用旋转粘度计测定不同剪切速率下的应力值，再经计算得出。
（2）压裂液的滤失性测定压裂液向油层内的渗滤性决定了压裂液的压裂效率。
北美压裂液滤失性的评价方法概述
2 静态滤失性能的评价标准静态滤失评价标准ISO 13503-4:2006不考虑液体试样与多孔滤失介质在测试中发生反应情况。
2.1 压裂液试样制备标准认为，试样制备方法和步骤可能会影响其性能，应该按以下所列准确记录试样制备的步骤进行：(1)基液组成；(2)对基液的预处理，例如过滤；(3)压裂液试样的制备，从基液开始描述，例如去离子水，某处自来水，某处海水，或某类有机溶液；(4)搅拌设备、搅拌杯体积、总试样体积；(5)搅拌速度和搅拌时间；(6)添加组分及其用量；(7)各组分添加顺序和添加方法；(8)测量前静置/老化时间；(9)测试温度；(10)pH(水基压裂液)；(11)其他可能会对测试结果产生影响的制备方面的信息。
标准特别强调：在所有的制备步骤中，应该尽量减少将空气带入压裂液试样中。
2.2 测量方法滤失测试通过测量液体滤失进入多孔介质的速率来计算滤失系数，从而对完井施工的工程设计提供指导。
测试报告提出测试按该标准进行，就应该完全地遵循该标准中给出的步骤。
在进行测试时，要确保压裂液试样不会与测试仪器接触面反应产生污染物，不会改变测量组件的关键尺寸，并且不会损害测量时的机械操作。
标准并不要求一定要使用某一类型的滤失筒，但采用的滤失筒必须允许使用滤纸、或天然或合成岩心作为过滤介质，并且过滤介质在滤失筒内的安装必须保证液体试样不会0 引言压裂技术是油气藏增产的一个重要手段，广泛应用于常规和非常规开采中，许多储层不压裂增产的话就不能经济地产出油气。
其中压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用，而满足压裂施工中的压裂液需要有足够的粘度在储层产生裂缝并促使裂缝向储层内部扩展，从地面携砂(支撑剂)进入裂缝并使支撑剂在裂缝中均匀分布，同时保证裂缝闭合时破胶返排、留下高导流率的支撑剂填充层。
北美对压裂液的性能评价标准和方法一般包括压裂液粘度[1]和流变性能测试[2]、静态滤失性能测试、动态滤失性能测试、降阻性能测试、和清洁性能测试。
1-压裂液性能评价方法
目录
1.概述 2.压裂液的主要用途 3.压裂液的类型 4.压裂液性能指标 5.压裂液关键性能评价
3.压裂液类型
(1)水基压裂液：水溶胀性聚合物经交链剂交链后形成的冻胶。 成胶剂：植物胶、纤维素衍生物、合成聚合物。 交联剂：硼酸盐，钛、锆等。 破胶剂：过硫酸胺、高锰酸钾和酶等。 其它添加剂:助排剂、粘土稳定剂等 (2)油基压裂液：对水敏性地层，多用稠化油，基液为原油、
D
2)幂律型流体压裂液 假塑型流体的本构方程： KD n
当n=1时，
KD n1 D
视粘度：
a KD n1
n小于1，所以剪切速率愈大，视粘度愈小。
假塑性液体具有两个流变参数，对幂律方程两边取对数
得到：
lg lg K nD
3)其它流动类型的压裂液
①宾汉型流体
流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状 态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系,宾汉流 体的流动方程是： y D
压裂液类型 线型
交联型
线型 交联型
水外相多重乳化液
酸基泡沫 水基泡沫 醇基泡沫 线型体系 交联体系
主要组分①
通常应用对象
胶 化 水 ， HPG ， HEC CMHPG，CMHEC等
交 联 剂 +HPG ， HEC 或 CMHEC等
油，胶化油
短裂缝，低温 长裂缝，高温 水敏性地层，短裂缝
交联剂+油
水敏性地层，长裂缝
③顶替液 ：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预 防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携 砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。
(2)压裂液的性能要求 前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并
使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。 ①滤失少 ②悬砂能力强 ③摩阻低 ④稳定性 ⑤配伍性 ⑥低残渣 ⑦易返排 ⑧货源广、便于配制、价钱便宜
清洁压裂液的制备和性能评价
清洁压裂液的制备和性能评价一、绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和目标二、清洁压裂液的制备2.1 压裂液的组成2.2 清洁压裂液的优点2.3 清洁压裂液的制备原理2.4 清洁压裂液的加工流程三、清洁压裂液性能的评价方法3.1 压裂液性能指标3.2 清洁压裂液评价标准3.3 实验室性能测试方法3.4 井场性能测试方法四、清洁压裂液性能的评价结果4.1 局部组分的性能表现4.2 压裂液的混合平衡性能4.3 压裂液的粘度与流变性能4.4 压裂液的过滤性能五、结论与展望5.1 研究结论5.2 进一步工作建议5.3 清洁压裂液的应用前景附录：清洁压裂液的组分及其作用机理一、绪论1.1 研究背景和意义随着油气勘探和开发要求的不断提高，以及严格的环境保护要求，传统的压裂技术已经无法满足油气井生产的需求。
传统压裂技术中常用的压裂液成分中含有大量的有机物和化学添加剂，这些物质会造成严重的环境污染和沉积物的残留，对地下水和生态系统造成极大的危害。
因此，发展清洁压裂液技术，具有重要的现实意义和深远的历史意义。
清洁压裂液是一种环境友好型的压裂液，它的主要成分是水和少量环保型添加剂，可以大大减少对地下水和生态系统的污染。
同时，清洁压裂液具有良好的渗透能力，可以提高开采效率和产量，也可以减少油气井的维护和修复成本。
因此，发展清洁压裂液技术是石油工业实现可持续发展的重要手段。
1.2 国内外研究现状目前国内外许多研究机构都在探索清洁压裂液技术的研究，主要从清洁压裂液的制备、性能评价、应用等方面进行研究。
美国、加拿大、澳大利亚等国家已经在大规模使用清洁压裂液技术，发展了一系列清洁压裂液和压裂技术配套工具，取得了显著的经济和环境效益。
中国的清洁压裂液技术研究相对滞后，但在近年来取得了长足的进展。
国内的研究主要涉及清洁压裂液的成分优化、性能评价和应用等方面。
但是，目前还没有建立起一个完整的清洁压裂液产业链，需要进一步加强研究和推广应用。
一剂多效压裂液体系性能评价
一剂多效压裂液体系性能评价摘要：近年为满足勘探开发工作需要，积极探索非常规改造工艺，施工规模、排量不断增大，常规瓜胶压裂液体系配液工序繁琐，周期长、添加剂混配不均匀等诸多问题凸显。
严重影响施工效率和改造效果。
通过研究形成一套不同耐温条件下的一剂多效压裂液体系，该液体配置简单，在线可调节，显著提升施工效率，且性能满足分公司压裂液技术要求。
关键词：压裂液；配置简单；施工效率1.1体系增稠及速溶机理研究分公司常规储层温度主要集中在90-120℃，砂浓度3-30%，根据需求优选120℃增稠体系，液体粘度控制在3mPa*s-90mPa*s广谱可控，单体浓度控制在35-38%，采用氧化还原类引发剂，满足稠化剂分子量控制在600-800万左右，既保证高效速溶，又满足液体悬砂耐温要求。
一剂多效压裂液以弹性悬砂为主，与传统瓜胶压裂液存在本质区别。
在频率ω为0.1—10rad.s-1较宽的频率范围内，其弹性模量、耗能模量均稳定在1.0Pa以上，且弹性模量G’均大于耗能模量G”，表现为弹性体系。
图1线性粘弹区内振幅扫描1.2体系性能评价1.2.1稠化剂溶胀速率评价根据评价结果，所收集的稠化剂样品，常温3min溶胀速率均在85%以上，满足性能要求；与粉剂体系相比，乳液体系其液体均一性更好图2溶胀速率对比图1.2.2破胶性能优化研究不同破胶剂种类、用量和温度下破胶性能，优化破胶剖面。
表1不同氧化剂效果破胶剂破胶温度/℃破胶时间/min破胶液粘度（mPa·s）残渣含量/mg/L(NH4)2S2O89060319K2S2O89060328CaO29060352MgO29090354对比四种不同破胶剂，破胶后的不同效果。
四种氧化剂类破胶剂中(NH4)2S2O8破胶后残渣含量最低;当破胶温度为60℃，破胶剂浓度增加到0.05%时，破胶液粘度为2.7mPa·s。
图3破胶实验数据1.2.3流变、旋砂性能优化优化形成了100℃、120℃两套耐温配方，两套体系恒温剪切90min 均满足携砂需求。
清洁压裂液的配方优选及性能评价
清洁压裂液的配方优选及性能评价摘要：清洁压裂液是一种无聚合物压裂液，是在合成长链脂肪酸衍生的粘弹性表面活性剂的基础上，添加了助表面活性剂和粘土防膨剂等助剂，重点研究了该压裂液体系的粘度与质量分数、盐含量、ph值和温度的关系，以及压裂液的破胶性能等。
关键词：清洁压裂液粘弹性表面活性剂胶束压裂技术在油田生产开发过程中，对近井解堵、储层改造、地层防砂、区块开发起着重要的作用，是油井增产的主要手段之一，其中压裂液起着传递压力和携带支撑剂作用，是压裂施工中重要的组成部分。
现在普遍使用的水力压裂液，主要采用天然聚合物胍胶为主剂，交联剂、防膨剂、破胶剂等为助剂。
聚合物配置需要一定的溶解时间，配制条件对设备的分散效果要求很高，并且需要巨型储备罐，配置后的压裂液在长时间存放过程中会变质、失去自身功用。
压裂液在破胶后会留下大量的残余物不能排出，对返排液分析表明，只有35%胍胶基聚合物可返排，其余留在压开的裂缝中，降低了地层的渗透率，对地层造成严重伤害。
因此研制配制简便且对地层伤害较小的压裂液体系是提高压裂效率非常有效的方法。
一、清洁压裂液1.清洁压裂液压裂机理清洁压裂液是一种粘弹性表面活性剂分子，这种压裂液依靠特殊合成的小分子量增稠物，在一定量盐溶液介质条件下，使粘弹性表面活性剂分子聚集，形成以长链疏水基团为内核，亲水基团向外伸入溶液的球型胶束；当粘弹性表面活性剂的浓度继续增加，表面活性剂胶束占有的空间变小，胶束之间的排斥作用增加，此时球形胶束开始变形，合并成为占有空间更小的线状或棒状胶束；棒状胶束会进一步合并，变成更长的蠕状胶束，这些胶束由于疏水作用会自动纠缠一起，形成空间交联网络结构，此时溶液体系具有良好的粘弹性和高剪切粘度，并具有良好的悬砂效果；随着表面活性剂浓度不断增加，交联网络状胶束还可以变为海绵状网络结构。
该胶束能有效输送支撑剂，遇地层水后胶束又会变成小球形胶束，达到破胶的效果。
2.清洁压裂液优点清洁压裂液具有滤失低、对地层无伤害等特点。
压裂液的室内评价
600 500 400 300 200 100 0 0 50
剪切时间（min）
100
150
图 2-2
含砂压裂液 50℃耐温抗剪切性能测试
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160
剪切时间（min）
膨胀时间 (min) 20 1.18 0.01 1.10 0.99 0.87 0.84 40 1.31 0.02 1.34 1.09 0.91 0.87 60 1.40 0.03 1.43 1.15 0.94 0.91 80 1.49 0.04 1.48 1.20 0.98 0.93 90 1.54 0.04 1.49 1.23 1.09 1.05 100 1.59 0.04 1.50 1.26 1.10 1.08 110 1.62 0.04 1.50 1.30 1.13 1.09 120 1.67 0.04 1.51 1.33 1.15 1.12
2
目前市场上用的交联剂主要有如下几种，其基本特性是： ①硼砂：与胍尔胶或羟丙基胍尔胶交联形成冻胶，虽然耐高温、剪切的能力 较差，但破胶后容易返胶；交联时延迟性能较差，泵送时摩阻较高，使用时基液 的 pH 值一般在 9 以下；一般用于低温井，目前应用较广泛。 ②有机硼：交联的冻胶耐温、耐剪切性能较好，破胶也较彻底，且可控交联 时间， 泵送时可减小摩阻； 使用时基液的 pH 值一般在 9 以上。 目前应用较广泛， 但比硼砂贵。 根据绥靖油田储层压裂地质特征分析，储层温度较低，因此选定硼砂作为交 联剂即可满足要求。 1.1.3 破乳助排剂的优选 筛选的 CF-5C 复合破乳助排剂，有较低的表面张力和油水界面张力 , 并 具有破乳能力。在水中加入 CF-5C 后，水溶液的表面张力，从 72.0mN/m 降至 32.6mN/m， 油水界面张力由 35.0mN/m 下降为 1.78mN/m， 具有较好的降低表 （界） 面张力特性。用原油：水＝1:1 的乳状液，试验结果见表 2-1，从表上可以看出， 加入 CF-5C 后具有良好的破乳效果， 0.5%的 CF-5C 破乳率可达 95%以上， 能加快 油水的分离速度和分离程度，防止乳化堵塞造成的伤害。
LHW-1压裂用加重剂性能评价
很有 限 ， 已不能高压下 长时间作业 ， 响压裂施工 的 影
１ 导论
随着 勘探开发 的深入 ， 超深 井 、 高压井及 异常地
成 功率 。对这类井 的开发 国内外一般 均采用加重压 裂液 ， 即在压 裂 液 中加 入无 机盐 ， 高压 裂液 的密 提
度 。 国内通常 的做法 是 Ｎ Ｃ 或 Ｋ １ ａ１ Ｃ 跟溴 盐复 配 ， 且 在新疆 塔里木油 田均有 应用 ； 然而 ， 类加重剂 的加 这
由表可 知 ， 加重 剂 的加入 使得交 联 时 间明显增
加 ， 于延迟交联技术 的理论 在压裂液在管 柱内瞬 对 ， 时形成 冻胶 时 ， 使压裂 液的摩阻升 高 ， 会 这样就 又增 加 了地 面泵压 ， 少 了井底水 力劈尖作用 的泵力 ， 减 而 且 压 裂 液 由于 受 到高 速 剪 切 ， 缝 和 携 砂 能 力 变 造 差 。所 以加 重剂 的加入 具有 延迟交 联 特性 ， 它使 得
ｆａ ｔ ｒ ｇ ｆ ｉ ｓ ｒ ｃｕ ｉ ｕｄ ｎ ｌ
平 均增加 为 ７ 。 ． 残渣含 量 的增加 与破胶 性能有 直 ２％ 接 的关 系 ， 由于加 重压 裂液更 难破 胶 ， 以 ， 所 在现 场
施工 时 ， 残渣 的伤害会可能更大一些 。
３５ 交联 性 能 的 影 响 ．
分 别 将 ４ ０ｍ ０ Ｌ基 液 加 入 搅 拌 器 中 ， ｐ ９０ 在 Ｈ＝ ． 时 ， ０ 、 ．％ ０ 比例加入交 联剂 ， 按 ． ０５ 、． ４％ ６％ 测定不 同加 量 时压裂液 的交 联时间表 ５ 。
Ｌ Ｗ一 进行 实验评 价 了压裂液各种性 能， Ｈ １ 如交联 时问、 耐温性能、 变性 能、 流 基质渗透 率伤害率 、 破胶 性能和残 渣含 量的影
压裂液评价
三、动态滤失量的测定
概述
压裂液的动态滤失性的测定是通过模拟地层高温 高压环境，本实验将采用HALS-1型高温高压动态滤失 仪。 实验采用高温高压，用岩心夹持器夹持岩心，岩 心一端暴露在压裂液中，压裂液在岩心断面做剪切流 动，同时在压差作用下在岩心端面形成滤饼，部分压 裂液通过滤饼从岩心的另一端渗出。通过记录不同时 间的出液量来计算滤失系数来评价压裂液。
SGCG-1滤液
二、压裂液静态滤失量测定
数据分析：测定不同时间段的滤液体积，作图如下， 计算滤失系数C3、滤失速度vc及初滤失量Qsp 。图3、图 4分别为HPG-2、SGCG-1的静态滤失曲线图。
图3 HPG-2压裂液静态滤失曲线
35.00 30.00 25.00
滤失量/mL
y = 5.5421x - 3.2972 2 R = 0.9971
压裂液评价
目录
1 2
3 压裂液简介 压裂液静态滤失量测定 动态滤失量的测定 下一步实验计划
4
一、压裂液简介
压裂技术通过对低渗透油气层进行改造的一种有效 手段。压裂液在压裂工程中起着重要作用，压裂液分水 基压裂液和油基压裂液，以下是压裂液分类和特点。
前置液 作用 分类 携沙液 顶替液 组成 分类 水基压裂液 油基压裂液 泡沫压裂液 特点 滤失小 悬砂能力强 稳定性好 低残渣 配伍性好 易返排
清洁压裂液
一、压裂液简介
二、压裂液静态滤失量测定
压裂液在地层中的渗滤性大小决定了压裂的效率， 本实验采用GGS42-2型高温高压失水仪评价HPG-2、 SGCG-1压裂液体系，初步评价滤失性大小。
图1 HPG-2、SGCG-1压裂液
图2 HPG-2、SGCG-1滤液
HPG-2
SYT51071995水基压裂液性能评价方法
SY 中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5107 -1995水基压裂液性能评价方法1995-12-25发布1996-06-30实施中国石油天然气总公司发布前言根据压裂液技术研究的发展、先进技术的引进、仪器设备的更新以及原标准实施过程中存在的—些问题，本标准对SY 5107—86《水基压裂液性能评价推荐作法》进行了修订。
本标准保留了原标准中多年实践证明适合我国压裂液性能测定方法的主要内容。
但随着我国压裂液技术研究发展，压裂液性能不断的提高和改善，为了更全面地测定压裂液性能，增加了用表面张力仪测定破胶液表面张力和界面张力的测定方法、压裂液交联时间测定方法、降阻率的现场测定方法；由于试验仪器设备的更新，增加了RV20粘度计测定压裂液流变性的方法。
压裂液对岩心基质渗透率损害机理的研究表明，压裂液滤液侵入，滤液在地层孔隙、喉道中发生物理化学变化，是造成压裂地层基质渗透率损害的主要原因。
因此，修订了压裂液对基质渗透率损害的测定方法，删去了原标准中粉剂含水、水不溶物测定方法，还删去RV。
测流变性及管路摩阻测定方法和附录中部分内容，对有的章、条内容作了补充完善和调整。
本标准与原标准相比章、条内容有变动。
本标准从生效之日起，同时代替SY 5107—86。
本标准的附录A是标准的附录；本标准的附录B、附录C、附录D都是提示的附录。
本标准由油田化学专业标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：石油勘探开发科学研究院采油工程研究所、石油勘探开发科学研究院廊坊分院压裂酸化中心。
本标准主要起草人官长质何秉兰卢拥军崔明月目次前言l 范围 (1)2 引用标 (1)3 定义 (1)4 仪器设备及试剂 (1)5 压裂液试样制 (2)6 压裂液性能测定方法 (2)附录A(标准的附录) 压裂液性能测定结果表格式 (10)附&B(提示的附录) 旋转粘度计与管道或裂缝中K，n，值换算………………………………1l 附录C(提示的附录) 旋转粘度计测定说明附录D(提示的附录) 岩心渗透率损害率测定说明 (13)中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5107 -1995代替SY 5107-86水基压裂液性能评价方法1 范围本标准规定了水基冻胶压裂液性能测定方法。
石油工程技术 井下作业 水基压裂液使用性能评价方法
水基压裂液使用性能评价方法1主题与适用范围本规程规定了水基压裂液性能评价的内容及要求。
本规程适用于水基压裂液性能评价分析操作。
2引用标准SY5107-86《水基压裂液性能评价推荐做法》SY/T5107-2005《水基压裂液使用性能评价方法》3技术要求项目指标基液粘度(mPa.s)≥50耐温耐剪切性能(mPa.s)≥50N0.3-0.7K(mPa.sn)>10ⅹ102破胶性能(mPa.s)≤6破胶液表面张力(mN/m)≤32破胶液残渣(mg/l)≤600破胶液与地层流体配伍性不发生沉淀，破乳率>90%滤失系数(m/√min)≤5ⅹ10-4基质渗透伤害率(%)≤15降阻率(%)≥404检验方法4.1主要仪器设备Fann-35六速旋转粘度计或同类仪器：量程0-900mPa.s电动变频搅拌器或同类仪器：0-1000r/min电子天平：感量0.01g电热恒温干燥箱：控温灵敏度2℃电热恒温水浴：0-100℃岩芯抽空饱和试验装置高温高压滤失仪管道摩阻仪4.2性能测定4.2.1基液粘度的测定按比例称量增稠剂，倒入PH值反应呈弱碱性的500ml搅拌状态下的清水中，搅拌至增稠剂完全分散后，加入酸性PH调节剂至弱酸性，搅拌5min后，按比例加入其它添加剂，最后加入碱性PH调节剂至交联所需PH值。
放置2-4h后，用Fann-35粘度计，在环境温度，剪切速率170S-1条件下，测其稳定粘度。
现场配制的基液，取混合样在环境温度，剪切速率170S-1条件下，测其稳定粘度。
4.2.2耐温耐剪切性能按配方比例加入交联剂和破胶剂，用Fann-35粘度计，在170S-1条件下，每5.0min 记录温度和粘度读数，从30℃开始试验，25min内升到所需温度，然后继续剪切，直到粘度小于50mPa.s，记录全过程时间、温度和表观粘度对应的所有数据。
4.2.3流变性能测定按SY/T5107-2005《水基压裂液使用性能评价方法》第6.7条的方法测定。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着现代石油开采工艺发展与不断深入不同层次的储层，传统的增产方法已经不再能满足日益增长的需求，因此压裂技术的发展变得越来越受到重视。
压裂技术是以活性剂及其他组分构成的复杂液体，称为压裂液，用以在已开采的油气田中压裂油层裂缝以增加储层的渗透率，从而增加油气的产量和改善储层的砂体密实性。
压裂液的配方是压裂技术中最重要的环节，其质量及性能直接影响着压裂效果。
在市面上现有的压裂液配方种类繁多，但仍然存在滋润剂腐蚀性、可溶性负载能力低等问题。
为此，新型无固相压裂液成为石油行业研发的热点，旨在改善现有的压裂液配方，提高对高温高压环境的抗性能及其他性能，实现有效的压裂作业。
为了改善现有的压裂液配方，测试室致力于在此基础上研发新型无固相压裂液，并且筛选配方以便达到最佳性能。
首先，评价新型无固相压裂液的重要物理性能，它们主要包括压力放大系数、比表面积、密度、粘度、黏度、乳化能力等，它们是控制压裂液稳定性及有效性的重要因素。
其次，评价压裂液抗腐蚀性能，可以避免地层中含有的硫化物、H2S等腐蚀性物质对压裂液的影响，确保其稳定性。
再次，为了确保压裂液的有效性，需要评价压裂液的可溶性负载能力，保证压裂液能够溶解地层必要的矿物质，如碳酸钙、钙镁石等。
最后，采用动态流体力学模拟技术，结合复杂条件，评价新型无固相压裂液的渗流性能。
在筛选新型无固相压裂液配方的过程中，建立完整的实验设计过程，并采用安全可靠的实验方案，以充分反映不同配方对压裂性能的影响。
首先，进行多组分相平衡实验，确定压裂液的基本性质，研究不同的原料的作用机制；其次，进行单组分及多组分有机物的抗腐蚀性能实验，以确定最佳的抗腐蚀配方；再次，研究压裂液的可溶性负载能力，探究不同配方溶解矿物质的效果；最后，利用动态流体力学实验，测试新型无固相压裂液的渗流性能，并对不同压裂液组分进行优化。
实验结果表明，新型无固相压裂液的压力放大系数平均值为1.5，比表面积大于300m2/g，密度在1.07-1.19 g/ml，粘度小于10cp，黏度小于2.5 mPa.s，乳化能力良好，抗腐蚀性能优异，可溶性负载能力高，可以有效溶解碳酸钙的地层物质，渗流性能合格，可为压裂作业提供充足的条件。
压裂措施效果
压裂措施效果引言压裂是一种常用的油田开发方法，用于增加石油或天然气井的产量。
它通过注入高压液体进入井眼，在岩石中形成裂缝，以增强油气流体在储层中的流动性。
压裂措施的效果评估对于确定油田生产潜力和决策后续开发计划至关重要。
本文将讨论压裂措施的效果及其评估方法。
压裂措施效果评估方法生产数据分析通过分析生产数据，可以评估压裂措施的效果。
以下是一些常用的生产数据指标：•产量增加率：比较压裂后的产量与压裂前的产量，计算出产量的增加率。
产量增加率越高，表示压裂措施的效果越好。
•液体回收率：计算压裂液回收的比例，可以评估压裂液的利用率。
•气体含量变化：观察矿井中气体含量的变化，如果气体含量明显增加，说明压裂措施可能产生了裂缝。
•压力变化：观察井眼压力的变化情况，如果井眼压力明显增加，说明压裂措施有效地增加了储层中流体的流动性。
地震监测地震监测是评估压裂措施效果的重要方法之一。
通过地震监测，可以观察到储层中裂缝的形成和扩展情况。
常用的地震监测方法包括：•序列地震监测：在压裂前后进行多次地震监测，观察地震活动的变化。
•剖面地震监测：通过分析地震剖面数据，可以观察到裂缝的位置和形态。
•微震监测：通过监测微小地震事件，可以评估压裂效果。
岩心分析岩心分析是评估压裂措施效果的重要手段。
通过对岩心样品进行物理性质和岩石力学性质测试，可以评估裂缝的形成和扩展情况。
常见的岩心分析方法包括：•孔隙度测定：通过测定岩心样品中的孔隙度，可以评估岩石中的裂缝情况。
•渗透率测定：通过测定岩心样品的渗透率，可以评估岩石中流体的流动性。
•强度测定：通过测定岩心样品的抗压强度和抗拉强度，可以评估裂缝的形成和扩展情况。
压裂措施效果评估案例以某油田为例，分别对比了压裂前后的生产数据和岩心分析结果，评估了压裂措施的效果。
生产数据分析在压裂前，该井的产量为每天100桶。
经过压裂措施后，该井的产量增加到每天150桶，产量增加率为50%。
此外，压裂液的回收率达到了90%。
压裂液(1)
23
压裂液滤失性小结
压裂液滤失机理 1.滤饼与初滤失 2.压裂液滤失的三个过程 压裂液滤失系数 1. 2.压裂液粘度影响的滤失系数 3.地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数 4. 综合滤失系数
24
三、 压裂液添加剂
破胶剂 降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 ｐＨ值调节剂 稳定剂
25
1.某油层深600米，油层孔隙度0.25，渗透率0.15 平方微米。目前油层压力8820千帕，地层流体粘 度5×10-3帕秒，地层流体压缩系数 3.57×1081/千帕，该地区地层破裂压力梯度16.56千帕/ 米，若采用本层原油作压裂液，试求压裂液的滤 失系数?
2.某油层深1500米，地层渗透率5×10-2平方微米， 孔 隙 度 0.25 ， 地 层 原 油 粘 度 2×10-3 帕 秒 ， 地 层 流 体 压 缩 系 数 7×10-61/ 千 帕 ， 该 地 区 地 层 破 裂 压力梯度为19.6千帕/米，目前油层压力15680千 帕 ， 若 用 在 地 层 条 件 下 粘 度 为 5×10-2 帕 秒 的 压 裂液进行压裂，其中由实验得出该压裂液的 C3=5×10-4米/√分，试求综合压裂液滤中系数?
•
μf ── 裂缝内压裂液的粘度，
• mPa·S；
•
V ── 压裂液滤失速度，m/min；
•
t ── 滤失时间，min。
• 当压裂液的粘度大大超过地层原油的粘度时， 压裂液的虑失速度主要取决于压裂液的粘度。
Hale Waihona Puke 152.受地层岩石和流体压缩性控制的滤失系数C2
假设: 地层岩石和流体可压缩，其压缩系数为Ｃf（等 于常数）； 渗滤前缘的位置不随时间变化。
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流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状 态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系,宾汉流 体的流动方程是： y D ②屈服假塑型流体
流体是带有屈服值的假塑型液流体，其流变方程为：
n y KD
③胀流型流体 流变方程为:
n KD
(n>1)
(2)幂律液体流动过程中的视粘度计算
砂、发生水锥和防止近井地带的相平衡破坏而向凝析转化。
同理，用以上各项技术，也可达到注水井增注的目的。
1.概述-油层改造工作液的含义
油层改造工作液主要是指在油层改造过程中， 应用的压裂液和酸液。 压裂液主要用于油藏的压裂改造，是油层水力 压裂改造过程中的关键环节。它的主要功能是张开 裂缝、并沿裂缝输送支撑剂。因此，性能优良的压 裂液是保证压裂施工成功的关键因素，压裂液的性 能包括压裂液的流变性、滤失性、摩阻等均对压裂 施工产生重要影响。一种性能优良的压裂液应当满 足粘度高、摩阻低、滤失量小、对地层无伤害、配 制简便、材料来源广、成本低等条件。
n
2)缝流
2n 1 幂律液体在裂缝中流动的本Hale Waihona Puke 方程： w K 3 n
n
在缝中任意断面上压裂液的视粘度为：
2n 1 6v f K 3n w
n
6v W
n
n 1
(2)压裂液的性能要求
前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并 使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。
①滤失少
②悬砂能力强
③摩阻低
④稳定性 ⑤配伍性 ⑥低残渣 ⑦易返排
⑧货源广、便于配制、价钱便宜
目
录
1.概述
2.压裂液的主要用途
3.压裂液的类型
4.压裂液性能指标
5.压裂液关键性能评价
3.压裂液类型
(1)受压裂液粘度控制的滤失系数
当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时，压裂液的滤 失速度主要取决于压裂液的粘度。
滤失系数为：
3
滤失速度为：
K P C 5.4 10 f
1/ 2
v
C t
图3 滤失后地层中压力分布示意图
(2)受储层岩石和流体压缩性控制的滤失系数 当压裂液粘度接近于油藏流体粘度时，控制压裂 液滤失的是储层岩石和流体的压缩性。 1/ 2 (3)具有造壁性压裂液滤失系数 添加有防滤失剂的压裂液的滤失速度将受造壁性 控制。 0.005 m 0.005m C v 滤失速度： A A t
压裂液的分类及 性能评价方法
胜利油田分公司采油院
李爱山 2013年10月
目
录
1.概述
2.压裂液
3.压裂液的类型
4.压裂液性能指标
5.压裂液关键性能评价
1.概述-油井压裂酸化改造的基本原理
油井压裂酸化改造是通过消除井筒附近的伤害或在地 层中建立高导流能力的通道来提高油井的生产能力。常规 增产措施技术包括：水力压裂、压裂充填、碳酸盐岩和砂 岩基质酸化、压裂酸化。上述各项技术目的都是提高生产 指数，以增加产量或减小压降。减小压降可以防止油层出
4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)
4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)
4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)
目
录
1.概述
2.压裂液的主要用途
3.压裂液的类型
4.压裂液性能指标
5.压裂液关键性能评价
5.压裂液关键性能评价
5.1压裂液滤失性 压裂液滤失到地层受三种机理控制：压裂液的粘度，油 藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。
(1)水基压裂液：水溶胀性聚合物经交链剂交链后形成的冻胶。
成胶剂：植物胶、纤维素衍生物、合成聚合物。
交联剂：硼酸盐，钛、锆等。
破胶剂：过硫酸胺、高锰酸钾和酶等。 其它添加剂:助排剂、粘土稳定剂等
(2)油基压裂液：对水敏性地层，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。 (3)泡沫压裂液 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。多用于低压低渗油 气层改造 (4)醇基压裂液：甲醇、乙醇、异丙醇及相应的添加剂。
目
录
1.概述
2.压裂液的主要用途
3.压裂液的类型
4.压裂液性能指标
5.压裂液关键性能评价
2.
压裂液的主要用途
(1)压裂液的作用:造缝和携带支撑剂
①前置液 ：破裂地层并造成一定几何尺寸裂缝。在温度较高 的地层里，它还可起一定的降温作用。前置液一般用交联 的高粘压裂液。
②携砂液 ：将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定 位置上。也有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携 带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液 ( 如冻胶等)。 ③顶替液 ：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预 防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携 砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。
KC f C 4.3 10 P f
3
则滤失速度： 实验压差与实际施工过程不一致时，应进行修 1/ 2 正 Pf
C C P
C t
图4
静滤失仪示意图
滤 失 量 ml
表1
压裂液的基液 水基
不同的压裂液类型及主要组分
压裂液类型 线型 交联型 主要组分① 胶 化 水 ， HPG ， HEC CMHPG，CMHEC等 交 联 剂 +HPG ， HEC 或 CMHEC等 油，胶化油 交联剂+油 乳化剂+油+水 酸+起泡剂+N2 通常应用对象 短裂缝，低温 长裂缝，高温 水敏性地层，短裂缝 水敏性地层，长裂缝 适用于控制滤失 低压，水敏性地层
力差控制的，CⅢ由滤饼内外压力差控制的，
根据分压降公式可以得到综合滤失系数的另一
表达式：
C 2CC C
2 2 2 CC C2C 4C C2 C
5.2
压裂液流变性
(1)各类压裂液的流变曲线
1)牛顿流体压裂液
剪切应力与剪切速率成正比关系，牛顿流体的本构方程： D 2)幂律型流体压裂液
油基
线型 交联型
水外相多重乳化液
泡沫基
酸基泡沫
水基泡沫
醇基泡沫 醇基 线型体系 交联体系
水+起泡剂+N2或CO2
甲醇+起泡剂+N2 胶化水+醇 交联体系+醇
低压地层
低压存在水锁的地层 消除水锁
目
录
1.概述
2.压裂液的主要用途
3.压裂液的类型
4.压裂液性能指标
5.压裂液关键性能评价
4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)
水力压裂过程从地面到地下裂缝中分为四种流动过程， 即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。
四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。
n
1)管流
8v K 幂律液体在圆管内流动的本构方程为： d n n 1 3n 1 8v 其视粘度为： w K 4n d 3n 1 4 n
假塑型流体的本构方程：
n KD
当n=1时，
视粘度：
n1 D KD
n1 a KD n小于1，所以剪切速率愈大，视粘度愈小。
假塑性液体具有两个流变参数，对幂律方程两边取对数 得到： lg lg K n D
3)其它流动类型的压裂液 ①宾汉型流体
α
Vsp
tg m
0
1
2 3min 4 时间，
图5 静滤失曲线
图 6 动 滤 失 仪 示 意 图
图7
动、静滤失曲线比较图
(4)综合滤失系数
实际压裂过程中，压裂液的滤失同时受三种机 理控制，综合滤失系数如下：
1 1 1 1 C C C C
CⅠ由滤失带压力差控制的，CⅡ是由压缩带压