第一節(jié) 壓裂液的簡(jiǎn)介
壓裂液是指由多種添加劑按一定配比形成的非均質(zhì)不穩(wěn)定的化學(xué)體系，是對(duì)油氣層進(jìn)行壓裂改造時(shí)使用的工作液，它的主要作用是將地面設(shè)備形成的高壓傳遞到地層中，使地層破裂形成裂縫并沿裂縫輸送支撐劑。（可行性 研究 報(bào)告）
第二節(jié) 壓裂液的 技術(shù)工藝
油層水力壓裂的過(guò)程是在地面采用高壓大排量的泵，利用液體傳壓的原理，將具有一定粘度的液體（通常稱(chēng)之為壓裂液），以大于油層的吸收能力的壓力向油層注入，并使井筒內(nèi)壓力逐漸升高，從而在井底憋起高壓，當(dāng)此壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，便在井底附近地層產(chǎn)生裂縫：繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和高導(dǎo)流能力的填砂裂縫，是井達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。常用的支撐劑有石英砂，陶粒等。
第三節(jié) 壓裂液的種類(lèi)及特點(diǎn)
1、按施工過(guò)程壓裂液的作用劃分
壓裂液是一個(gè)總稱(chēng)，由于在壓裂過(guò)程中，注入井內(nèi)的壓裂液在不同的階段有各自的作用，所以可以分為：
(1) 前置液： 其作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫，同時(shí)還起到一定的降溫作用。為提高其工作效率，特別是對(duì)高滲透層，前置液中需加入降濾失劑，加細(xì)砂或粉陶 ( 粒徑 100~320 目，砂比 10% 左右 ) 或 5% 柴油，堵塞地層中的微小縫隙，減少液體的濾失。
(2) 攜砂液： 它起到將支撐劑 ( 一般是陶粒或石英砂 ) 帶入裂縫中并將砂子放在預(yù)定位置上的作用。在壓裂液的總量中，這部分占的比例很大。攜砂液和其它壓裂液一樣，都有造縫及冷卻地層的作用。
(3) 頂替液： 其作用是將井筒中的攜砂液全部替入到裂縫中。
2、按物理、化學(xué)性能劃分
壓裂液按其物理、化學(xué)性能可分為油基、水基和混合基三種類(lèi)型。目前國(guó)內(nèi)常用的壓裂液為水基壓裂液( 由槐樹(shù)豆粉、田菁粉以及決明子等配制而成) , 也有的采用油水乳狀壓裂液。
（1）水基壓裂液
水基壓裂液是以水作溶劑或分散介質(zhì)，向其中加入稠化劑、添加劑配制而成的。主要采用三種水溶性聚合物作為稠化劑，即植物膠(瓜膠、田菁、魔芋等)、纖維素衍生物及合成聚合物。這幾種高分子聚合物在水中溶脹成溶膠，交聯(lián)后形成粘度極高的凍膠。具有粘度高、懸砂能力強(qiáng)、濾失低、摩阻低等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外使用的水基壓裂液分以下幾種類(lèi)型：天然植物膠壓裂液,包含如瓜膠及其衍生物羥丙基瓜膠，羥丙基羧甲基瓜膠，延遲水化羥丙基瓜膠；多糖類(lèi)有半乳甘露糖膠，如田箐及其衍生物，甘露聚葡萄糖膠；纖維素壓裂液,包含如羧甲基纖維素，羥乙基纖維素，羧甲基—羥乙基纖維素等；合成聚合物壓裂液,包含如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺及其共聚物。
（2）油基壓裂液
油基壓裂液是以油為溶劑或分散介質(zhì)，加入各種添加劑形成的壓裂液，當(dāng)前較通用的是鋁磷酸酯與堿的反應(yīng)物，將有機(jī)脂肪酸醇與無(wú)機(jī)非金屬氧化物五氧化二磷生成的磷酸酯均勻混入基油中，用鋁酸鈉進(jìn)行交聯(lián)，可形成磷酸酯鋁鹽的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使油成為油凍膠。鋁磷酸酯鹽凍膠改善了原油的稠化，并提高了溫度穩(wěn)定性。
90年代初，進(jìn)一步完善了油基壓裂液體系，以原油為介質(zhì)，磷酸酯為稠化劑，鋁酸鹽為交聯(lián)劑，醋酸鹽為破膠劑，并通過(guò)兩次交聯(lián)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)施工的連續(xù)混配，縮短了交聯(lián)時(shí)間，優(yōu)化用量，改變流變性能，耐溫能力達(dá)120～130℃，實(shí)現(xiàn)了高砂比施工。
油基壓裂液具有以下特點(diǎn) ：
①容易引起火災(zāi)；
②易使作業(yè)人員、設(shè)備及場(chǎng)地受到油污；
③基油成本高；
④溶于油中的添加劑選擇范圍小，成本高，改性效果不如水基液；
⑤油的粘度高于水，摩阻比水大；
⑥油的濾失量大；
⑦油的相對(duì)密度小，液柱壓力低，有利于低壓油層壓裂后的液體返排，但需提高泵注壓力；
⑧油與地層巖石及流體相容性好，基本上不會(huì)造成水堵，乳堵和粘土膨脹與遷移而產(chǎn)生的地層滲透率降低。
油基壓裂液適用于低壓、強(qiáng)水敏地層，在壓裂作業(yè)中所占比重較低。
第四節(jié) 壓裂液的性能
根據(jù)不同的設(shè)計(jì)工藝要求及壓裂的不同階段，壓裂液在一次施工中可使用一種液體，其中含有不同的添加劑。對(duì)于占總液量絕大多數(shù)的前置液及攜砂液，都應(yīng)具備一定的造縫力并使壓裂后的裂縫壁面及填砂裂縫有足夠的導(dǎo)流能力。這樣它們必須具備如下性能：
① 濾失小。這是造長(zhǎng)縫、寬縫的重要性能。壓裂液的濾失性，主要取決于它的粘度，地層流體性質(zhì)與壓裂液的造壁性，粘度高則濾失小。在壓裂液中添加降濾失劑能改善造壁性大大，減少濾失量。在壓裂施工時(shí)，要求前置液、攜砂液的綜合濾失系數(shù)≤ 1 × 10-3 m/min 1/2 。
② 懸砂能力強(qiáng)。壓裂液的懸砂能力主要取決于其粘度。壓裂液只要有較高的粘度，砂子即可懸浮于其中，這對(duì)砂子在縫中的分布是非常有利的。但粘度不能太高，如果壓裂液的粘度過(guò)高，則裂縫的高度大，不利于產(chǎn)生寬而長(zhǎng)的裂縫。一般認(rèn)為壓裂液的粘度為 50~150mPa·s 較合適。由表可見(jiàn)液體粘度大小直接影響砂子的沉降速度。
③ 摩阻低。壓裂液在管道中的摩阻越大，則用來(lái)造縫的有效水馬力就越小。摩阻過(guò)高，將會(huì)大大提高井口壓力，降低施工排量，甚至造成施工失敗。
④ 穩(wěn)定性好。壓裂液穩(wěn)定性包括熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性。即壓裂液在溫度升高、機(jī)械剪切下粘度不發(fā)生大幅度降低，這對(duì)施工成敗起關(guān)鍵性作用。
⑤ 配伍性好，壓裂液進(jìn)入地層后與各種巖石礦物及流體相接觸，不應(yīng)產(chǎn)生不利于油氣滲濾的物理、化學(xué)反應(yīng)，即不引起地層水敏及產(chǎn)生顆粒沉淀。這些要求是非常重要的，往往有些井壓裂后無(wú)效果就是由于配伍性不好造成的。
⑥ 低殘?jiān)?。要盡量降低壓裂液中的水不溶物含量和返排前的破膠能力，減少其對(duì)巖石孔隙及填砂裂縫的堵塞，增大油氣導(dǎo)流能力。
⑦ 易返排。裂縫一旦閉合，壓裂液返排越快、越徹底，對(duì)油氣層損害越小。 ⑧ 貨源廣，便于配制，價(jià)格便宜。
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