水力壓裂力學(xué)-4課件

1、 v 流體力學(xué)與流變學(xué) 雷諾數(shù)：對(duì)一系列幾何相似物體所做的不同實(shí) 驗(yàn)，只要長(zhǎng)度、速度、密度和粘性的 一種特殊組合在不同實(shí)驗(yàn)中數(shù)值完全 相同，它們便是動(dòng)力學(xué)相似。這個(gè)組 合就是雷諾數(shù)。 粘性 滲流流體概念滲流流體概念一、滲流流體是滲流環(huán)境中的流體，它有別于一般泛指的體相流體。二、滲流流體包括體相流體和邊界流體兩部分。三、體相流體是指其性質(zhì)不受界面現(xiàn)象影響的流體，而邊界流體則是指其性質(zhì)受界面現(xiàn)象影響的流體。 四、體相流體分布在多孔介質(zhì)孔道的中軸部位，而邊界流體則緊靠在孔道壁上，形成一個(gè)邊界層 。五、邊界流體的形成是因?yàn)樵谝后w與固體的界面產(chǎn)生了分子間的相互作用。六、邊界流體的性質(zhì)有其特殊的變化規(guī)律。

2、七、滲流流體的性質(zhì)取決于體相流體的性質(zhì)，邊界流體的性質(zhì)及多孔介質(zhì)的性質(zhì)。 多孔介質(zhì)油氣儲(chǔ)層是以巖石顆粒為骨架 并含有大量微毛細(xì)管孔隙空間的介質(zhì)。這種 介質(zhì)叫做多孔介質(zhì)。 1、儲(chǔ)容性 孔隙度 2、滲透性 滲透率 3、比表面大 4、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜 流體通過(guò)多孔介質(zhì)的流動(dòng) 達(dá)西定律（線(xiàn)性流） 非線(xiàn)性流 啟動(dòng)壓力梯度 滲透率變化 流體通過(guò)平行板間的流動(dòng) 流體通過(guò)圓管的流動(dòng)（Poiseuille流動(dòng)） 流變學(xué) 流變學(xué)是一門(mén)關(guān)于物質(zhì)流動(dòng)與變形 的學(xué)科。 壓裂液流變行為的研究中，重要的 變量是作為剪切速率、溫度、時(shí)間 函數(shù)的液體視粘度。 050100150200250300010 20 30 40 50 60

3、 70時(shí) 間 （ min)粘度（mPa.s)01020304050607080V-tT-t01002003004005006007008000102030405060時(shí) 間 （ min）粘度（mPa.s）HPGF60度LMF60度 圖圖770下下LMF的流變曲線(xiàn)的流變曲線(xiàn) 圖圖8 60下下HPG與與LMF的流變曲線(xiàn)對(duì)比的流變曲線(xiàn)對(duì)比 交聯(lián)交聯(lián)CJ2-3壓裂液粘彈性好，具有良好的耐溫抗剪切性和攜砂壓裂液粘彈性好，具有良好的耐溫抗剪切性和攜砂性能。性能。 在在70，測(cè)試低分子壓裂液的流變性及與測(cè)試低分子壓裂液的流變性及與HPG壓裂液壓裂液流變性能對(duì)比。流變性能對(duì)比。 壓裂液的流變性能壓裂液的流變性

4、能 壓裂液凍膠的流態(tài)指數(shù)測(cè)試壓裂液凍膠的流態(tài)指數(shù)測(cè)試溫度溫度壓裂液類(lèi)型壓裂液類(lèi)型稠度系數(shù)稠度系數(shù)K K粘性指數(shù)粘性指數(shù)n n40400.4%HPG0.4%HPG常規(guī)胍膠壓裂液常規(guī)胍膠壓裂液 27.7727.770.12020.12020.3%HPG0.3%HPG低濃度胍膠壓裂液低濃度胍膠壓裂液 / / /0.35%CJ2-3LMF0.35%CJ2-3LMF壓裂液壓裂液5.6245.6240.570.5750500.4%HPG0.4%HPG常規(guī)胍膠壓裂液常規(guī)胍膠壓裂液 7.677.670.22270.22270.3%HPG0.3%HPG低濃度胍膠壓裂液低濃度胍膠壓裂液 35.3135.310.0

5、6710.06710.35%HPGCJ2-3LMF0.35%HPGCJ2-3LMF壓裂液壓裂液1.8981.8980.540.5460600.4%HPG0.4%HPG常規(guī)胍膠壓裂液常規(guī)胍膠壓裂液 0.34390.34390.43270.43270.3%HPG0.3%HPG低濃度胍膠壓裂液低濃度胍膠壓裂液 7.667.660.22230.22230.35%CJ2-3LMF0.35%CJ2-3LMF壓裂液壓裂液0.5450.5450.770.77表表3 三種壓裂液體系的流態(tài)指數(shù)比較三種壓裂液體系的流態(tài)指數(shù)比較(冪律流體冪律流體=Kn) 圖圖9 LMF壓裂液與常規(guī)壓裂液的流態(tài)曲線(xiàn)示意圖壓裂液與常規(guī)壓

6、裂液的流態(tài)曲線(xiàn)示意圖 低分子壓裂液低分子壓裂液(n=0.5-0.8) 常規(guī)壓裂液常規(guī)壓裂液(n0.5)牛頓流體牛頓流體剪切速率剪切速率 切應(yīng)力切應(yīng)力 低分子壓裂低分子壓裂 液與常規(guī)壓裂液、低濃度瓜膠壓裂液三種壓裂液在液與常規(guī)壓裂液、低濃度瓜膠壓裂液三種壓裂液在不同溫度下的不同溫度下的n、K由較大區(qū)別。隨著切應(yīng)力的增加，由較大區(qū)別。隨著切應(yīng)力的增加， 低分子壓裂低分子壓裂 液的表觀粘度液的表觀粘度(= /)變化較小。變化較小。壓裂液凍膠的流態(tài)指數(shù)測(cè)試壓裂液凍膠的流態(tài)指數(shù)測(cè)試 水力壓裂模擬 完整的水裂壓裂模擬應(yīng)包括從巖石破裂、 裂縫形成、擴(kuò)展，后續(xù)支撐劑輸送、沉降 到裂縫閉合，支撐劑導(dǎo)流能力的計(jì)算

7、，產(chǎn) 量預(yù)測(cè)等一系列復(fù)雜過(guò)程模擬。 2-Dimensional Theory vs. Actual (3D)2-Dimensional TheoryActualFracture Geometry modelingFracture geometry of 2D, P3D and MLF models. 裂縫幾何模型 二維幾何模型縫高恒定 PK模型、CZ模型 擬三維幾何模型 全三維幾何模型 （1）寬度方程 平面應(yīng)變問(wèn)題的線(xiàn)彈性解 裂縫內(nèi)壓力與裂縫寬度之間關(guān)系 近似看成是無(wú)限大平板有一狹長(zhǎng)橢圓 縫，縫內(nèi)受均勻壓力P。 （2）流動(dòng)方程 壓裂液在裂縫流動(dòng)過(guò)程中，壓力梯度 與流量、裂縫幾何形狀以及壓裂液流

8、變 系數(shù)之間關(guān)系。 液體濾失方程 濾失機(jī)理 （1）壓裂液粘度及相對(duì)滲透率影響 （2）地層液粘度/壓縮性影響 （3）壓裂液造壁性影響 液體濾失的三個(gè)區(qū)域 靜態(tài)液體濾失室靜態(tài)液體濾失室 物質(zhì)平衡關(guān)系（連續(xù)方程） 反映了裂縫中壓裂液流量、壓裂液漏失 及裂縫體積改變的局部關(guān)系。 裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則 用應(yīng)力強(qiáng)度因子、裂縫前緣的張開(kāi)位移 等來(lái)建立判斷地層內(nèi)裂縫擴(kuò)展的準(zhǔn)則。 彈塑性力學(xué) 損傷力學(xué) 各種不同的處理方法形成了水力壓裂數(shù)值 模擬的多樣性與復(fù)雜性。 巖石力學(xué)性質(zhì)及其對(duì)壓裂工巖石力學(xué)性質(zhì)及其對(duì)壓裂工程的影響程的影響 模擬地層條件模擬地層條件下，地層巖石下，地層巖石斷裂韌性與應(yīng)斷裂韌性與應(yīng)力變化規(guī)律研力變化規(guī)

9、律研究，建立了地究，建立了地層斷裂韌性與層斷裂韌性與有效應(yīng)力的線(xiàn)有效應(yīng)力的線(xiàn)性方程性方程, ,并考察并考察了其對(duì)裂縫形了其對(duì)裂縫形狀的影響狀的影響0123456702468101214161820斷裂韌性 （MPam）圍壓 （MPa）不同圍壓下的巖石斷裂韌性 地層斷裂韌性與應(yīng)力關(guān)系研究地層斷裂韌性與應(yīng)力關(guān)系研究巖石力學(xué)性質(zhì)及其對(duì)壓裂工巖石力學(xué)性質(zhì)及其對(duì)壓裂工程的影響程的影響 支撐劑輸送 水力壓裂依靠在產(chǎn)層縫中鋪置支撐劑而 形成油氣流動(dòng)通道，因此壓裂液設(shè)計(jì)中 主要考慮是完成支撐劑輸送。 支撐劑單顆粒自由沉降 干擾沉降 支撐劑濃度分布方程 熱傳導(dǎo)與壓裂液溫度剖面 FATSCFATSC壓裂液壓裂液-

10、 -溫度剖面示意圖溫度剖面示意圖FATSCFATSC壓裂液壓裂液- -溫度剖面示意圖溫度剖面示意圖0204060801001201401600102030405060708090時(shí)間（m i n ）溫度（） 排量：6 . 4 m 排量：6 . 4 m3 3/min/min 施工時(shí)間：8 5 . 2 min 施工時(shí)間：8 5 . 2 min 縫高：1 4 5 m 縫高：1 4 5 m 半縫長(zhǎng)：3 3 1 m 半縫長(zhǎng)：3 3 1 m 溫度剖面溫度剖面 1.1.裂縫模型裂縫模型 二維裂縫模型二維裂縫模型 PKPK模型模型 CZCZ模型模型 （裂縫高度假設(shè)為常數(shù)（裂縫高度假設(shè)為常數(shù)) Penny) P

11、enny模型模型 擬三維模型擬三維模型 縫高是變化的，在計(jì)算方法上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，縫高是變化的，在計(jì)算方法上進(jìn)行了簡(jiǎn)化， 每一垂直平面上考慮平面應(yīng)變問(wèn)題每一垂直平面上考慮平面應(yīng)變問(wèn)題 全三維模型全三維模型 耦合方程聯(lián)立解法耦合方程聯(lián)立解法 幾個(gè)主要關(guān)系式幾個(gè)主要關(guān)系式（1 1） 巖石的受力與變形關(guān)系巖石的受力與變形關(guān)系 W=fW=f1 1( (P,E,)P,E,) W W：裂縫寬度，：裂縫寬度， P P：縫內(nèi)凈壓力：縫內(nèi)凈壓力 E E：巖石楊氏模數(shù)：巖石楊氏模數(shù) ：巖石泊松比：巖石泊松比 幾個(gè)主要關(guān)系式幾個(gè)主要關(guān)系式（ 2 2） 流體在裂縫中的流動(dòng)流體在裂縫中的流動(dòng) p/p/x x=f=f2 2(

12、q,w,k(q,w,k,n,n) ) q q：表示流量，：表示流量， k k,n,n表示壓裂液流變性質(zhì)表示壓裂液流變性質(zhì)（3 3） 裂縫延伸準(zhǔn)則裂縫延伸準(zhǔn)則 KKKKICIC（4 4）物質(zhì)平衡關(guān)系）物質(zhì)平衡關(guān)系 q q=f=f3 3(q(qL L, ,V Vf f) ) q q為注入量的變化，為注入量的變化， q qL L為液體濾失量，為液體濾失量， V Vf f為裂縫體積的變化為裂縫體積的變化 全三維模型介紹 （1）把任意形狀裂縫受任意壓力分布 的彈性問(wèn)題歸結(jié)為僅涉及裂縫表面的二維 積分方程； （2）利用變分方法來(lái)處理該積分方程 （3）流體流動(dòng)處理為不可壓縮、非牛 頓流體、層流（兩平行板之間

13、）； （4）利用經(jīng)典濾失理論； （5）裂縫擴(kuò)展利用斷裂準(zhǔn)則。 壓裂壓力分析 （1）壓裂時(shí)壓裂壓力分析 （2）停泵后壓力降落曲線(xiàn)分析 壓裂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量與模擬計(jì)算的歷史擬合分析 井號(hào)井號(hào)半縫長(zhǎng)半縫長(zhǎng)m縫寬縫寬cm壓降曲線(xiàn)分析壓降曲線(xiàn)分析壓力擬合分析壓力擬合分析壓降曲線(xiàn)分析壓降曲線(xiàn)分析壓力擬合分析壓力擬合分析鄯鄯11-2082981.0490.88鄯鄯5-81011271.0311.07 壓裂后壓力降落曲線(xiàn)分析 v求取擬合壓力求取擬合壓力p p* *v壓裂液濾失系數(shù)壓裂液濾失系數(shù) v壓裂液效率壓裂液效率 v水力造縫長(zhǎng)度水力造縫長(zhǎng)度v造縫寬度造縫寬度 v裂縫閉合時(shí)間裂縫閉合時(shí)間 v裂縫閉合壓力裂縫閉合

14、壓力 4.壓裂設(shè)計(jì)需收集的數(shù)據(jù)(1)(1)鉆井、完井參數(shù)鉆井、完井參數(shù)1)1)井身結(jié)構(gòu)、套管、油管及井口狀況井身結(jié)構(gòu)、套管、油管及井口狀況 這里包括井口裝置的規(guī)范、井身結(jié)構(gòu)、井徑、井下管柱這里包括井口裝置的規(guī)范、井身結(jié)構(gòu)、井徑、井下管柱（套管、油管），油套管尺寸、規(guī)范、鋼級(jí)、抗拉、抗內(nèi)（套管、油管），油套管尺寸、規(guī)范、鋼級(jí)、抗拉、抗內(nèi) 壓、抗外擠及下深等，水泥返深、油補(bǔ)距、套補(bǔ)距等。壓、抗外擠及下深等，水泥返深、油補(bǔ)距、套補(bǔ)距等。2)2)井下工具井下工具 井下工具包括井下工具的名稱(chēng)、規(guī)范、尺寸、耐溫耐壓、井下工具包括井下工具的名稱(chēng)、規(guī)范、尺寸、耐溫耐壓、 位置及工作原理等位置及工作原理等 3)

15、3)射孔位置和射孔數(shù)射孔位置和射孔數(shù) 完井?dāng)?shù)據(jù)包括了完井方法，射孔井段，射孔槍、彈型號(hào)，孔密、孔完井?dāng)?shù)據(jù)包括了完井方法，射孔井段，射孔槍、彈型號(hào)，孔密、孔徑、相位及孔深等。徑、相位及孔深等。 (2)(2)壓裂目的層及其鄰層地質(zhì)參數(shù)壓裂目的層及其鄰層地質(zhì)參數(shù) 1)1)壓裂目的層的厚度及其橫向搌布?jí)毫涯康膶拥暮穸燃捌錂M向搌布 2)2)壓裂層鄰層的厚度及其橫向搌布?jí)毫褜余弻拥暮穸燃捌錂M向搌布 3)3)壓裂目的層的滲透率和孔隙度大小及分布?jí)毫涯康膶拥臐B透率和孔隙度大小及分布 4)4)壓裂目的層及其鄰層巖石力學(xué)特性壓裂目的層及其鄰層巖石力學(xué)特性 巖石力學(xué)特性包括應(yīng)力大小、楊氏模量、泊松比、斷裂韌性、壓縮

16、巖石力學(xué)特性包括應(yīng)力大小、楊氏模量、泊松比、斷裂韌性、壓縮系數(shù)等系數(shù)等 4.壓裂設(shè)計(jì)需收集的數(shù)據(jù) 5)5)天然裂縫的發(fā)育及分布天然裂縫的發(fā)育及分布天然裂縫的分布規(guī)律，裂縫形態(tài)，密度等天然裂縫的分布規(guī)律，裂縫形態(tài)，密度等 6)6)斷層的發(fā)育及分布斷層的發(fā)育及分布 7)7)儲(chǔ)層敏感性?xún)?chǔ)層敏感性 8)8)巖性及礦物組成巖性及礦物組成(3)(3)壓裂目的層流體參數(shù)壓裂目的層流體參數(shù)1)1)儲(chǔ)層流體特性?xún)?chǔ)層流體特性包括流體組成、密度、地下粘度、壓縮系數(shù)等包括流體組成、密度、地下粘度、壓縮系數(shù)等2)2)儲(chǔ)層流體的飽和度儲(chǔ)層流體的飽和度流體中各相的飽和度及其分布流體中各相的飽和度及其分布3)3)儲(chǔ)層流體的溫

17、度及壓力分布儲(chǔ)層流體的溫度及壓力分布4.壓裂設(shè)計(jì)需收集的數(shù)據(jù) 4)4)相滲曲線(xiàn)相滲曲線(xiàn)5)PVT5)PVT參數(shù)參數(shù)(4)(4)壓裂材料性能參數(shù)壓裂材料性能參數(shù)1)1)壓裂液性能壓裂液性能 壓裂液的類(lèi)型、用量、流變性能、耐溫耐剪切性能、濾失性能壓裂液的類(lèi)型、用量、流變性能、耐溫耐剪切性能、濾失性能、摩阻及對(duì)巖心的傷害等。、摩阻及對(duì)巖心的傷害等。2)2)支撐劑特性支撐劑特性 支撐劑的類(lèi)型、粒竟徑范圍、用量、密度、圓度、球度、抗破支撐劑的類(lèi)型、粒竟徑范圍、用量、密度、圓度、球度、抗破碎率等物理性能，酸溶解度等化學(xué)性能及不同閉合壓力下的導(dǎo)流碎率等物理性能，酸溶解度等化學(xué)性能及不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力和

18、滲透率等。能力和滲透率等。4.壓裂設(shè)計(jì)需收集的數(shù)據(jù) (5)(5)壓裂設(shè)備數(shù)據(jù)壓裂設(shè)備數(shù)據(jù) 1)1)泵注排量泵注排量 2)2)設(shè)備最大功率及壓力上限設(shè)備最大功率及壓力上限3)3)最大砂濃度最大砂濃度4)4)比例泵參數(shù)比例泵參數(shù)5)5)其他設(shè)備數(shù)據(jù)其他設(shè)備數(shù)據(jù)(6)(6)其他參數(shù)其他參數(shù) 1)1)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)數(shù)據(jù) 井網(wǎng)、井距，生產(chǎn)壓差、注水壓差等井網(wǎng)、井距，生產(chǎn)壓差、注水壓差等 2)2)經(jīng)濟(jì)參數(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù) 包括計(jì)算凈收益的時(shí)間、油氣價(jià)格、壓裂液?jiǎn)蝺r(jià)、支撐劑單價(jià)、壓裂施工費(fèi)包括計(jì)算凈收益的時(shí)間、油氣價(jià)格、壓裂液?jiǎn)蝺r(jià)、支撐劑單價(jià)、壓裂施工費(fèi)用、壓裂前后作業(yè)費(fèi)用及不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)等。用、壓裂前后作業(yè)

19、費(fèi)用及不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)等。 3)3)特殊限制參數(shù)特殊限制參數(shù)壓裂中經(jīng)常遇到特殊情況需要考慮，需要考慮一些特殊約束條件。壓裂中經(jīng)常遇到特殊情況需要考慮，需要考慮一些特殊約束條件。4.壓裂設(shè)計(jì)需收集的數(shù)據(jù) 壓裂經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理示例壓裂經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理示例 壓后井溫與伽嗎曲線(xiàn)示例 幾種常用軟件的功能對(duì)比表軟件軟件名稱(chēng)名稱(chēng)壓裂壓裂模擬模擬自動(dòng)自動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)小型壓小型壓裂分析裂分析壓裂防壓裂防砂模擬砂模擬酸化壓酸化壓裂模擬裂模擬產(chǎn)能產(chǎn)能預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值最優(yōu)化最優(yōu)化獨(dú)特功能獨(dú)特功能MFrac注水井壓裂注水井壓裂FracCADE壓裂防砂壓裂防砂Gohfer復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)TerraFrac

20、復(fù)雜裂縫模擬復(fù)雜裂縫模擬FracPro集總模型集總模型StimPlan壓力分析壓力分析防砂防砂WZ2000巖石塑性的考慮巖石塑性的考慮 FracProPT1 1）裂縫模擬）裂縫模擬 用于壓裂設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析用于壓裂設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析 實(shí)際數(shù)據(jù)分析實(shí)際數(shù)據(jù)分析( (實(shí)時(shí)成壓后實(shí)時(shí)成壓后 壓裂壓力的歷史擬合壓裂壓力的歷史擬合2 2）壓裂設(shè)計(jì)）壓裂設(shè)計(jì) 三個(gè)二維三個(gè)二維(PKN(PKN、KGDKGD、RadialRadial模型模型 兩個(gè)全三錐兩個(gè)全三錐特有、一般特有、一般模型模型 可用于限流、泡沫壓裂設(shè)計(jì)可用于限流、泡沫壓裂設(shè)計(jì) 可用于端部脫砂壓裂設(shè)計(jì)可用于端部脫砂壓裂設(shè)計(jì) 多縫模擬功能多縫模擬功能(

21、(可用于水平井壓裂設(shè)計(jì)可用于水平井壓裂設(shè)計(jì) 垂直縫、水平縫模擬垂直縫、水平縫模擬 適于多層、多種濾失模型適于多層、多種濾失模型 井筒、裂縫溫度場(chǎng)的模擬井筒、裂縫溫度場(chǎng)的模擬 續(xù)上3 3）油藏模擬）油藏模擬 預(yù)測(cè)油、氣井壓裂、酸化前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)油、氣井壓裂、酸化前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài) 可進(jìn)行壓裂、酸化前后池、氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的歷史擬合可進(jìn)行壓裂、酸化前后池、氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的歷史擬合4 4）裂縫優(yōu)化）裂縫優(yōu)化 結(jié)合裂縫模擬、油藏模擬及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)優(yōu)化施工規(guī)模結(jié)合裂縫模擬、油藏模擬及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)優(yōu)化施工規(guī)模5 5）試井解釋、分析）試井解釋、分析 可進(jìn)行常規(guī)試井分析可進(jìn)行常規(guī)試井分析 可進(jìn)行壓裂、酸化井試井分析可進(jìn)行壓裂、

22、酸化井試井分析6 6）數(shù)據(jù)庫(kù)功能）數(shù)據(jù)庫(kù)功能 壓裂液、支撐劑種類(lèi)、性能數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置，生據(jù)編輯轉(zhuǎn)換功能隨時(shí)求助功壓裂液、支撐劑種類(lèi)、性能數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置，生據(jù)編輯轉(zhuǎn)換功能隨時(shí)求助功能能 縫高的三維模擬示例0123456781 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0地 應(yīng) 力 （ M P a ）1 2 3 2 . 3 m以 下 水 層1 1 8 3 。 9 m以 上 水 層0123456780 2 5 5 0 7 5 1 0 01 2 51 5 01 7 5裂 縫 長(zhǎng) 度 （ m ）1 1 9 5 . 6 7 m1 2 2 9 . 5 4 m4 4 m 多功能流動(dòng)回路簡(jiǎn)介：多功能流動(dòng)回路簡(jiǎn)介：該回路是

23、與美國(guó)該回路是與美國(guó)CERCER公司共同設(shè)計(jì)組公司共同設(shè)計(jì)組裝的大型模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可在模擬溫度歷史、剪切歷史及其化裝的大型模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可在模擬溫度歷史、剪切歷史及其化學(xué)破膠降解條件下，測(cè)定交聯(lián)或未交聯(lián)壓裂流體及泡沫流體隨學(xué)破膠降解條件下，測(cè)定交聯(lián)或未交聯(lián)壓裂流體及泡沫流體隨時(shí)間變化的流變參數(shù)，定量描述泡沫質(zhì)量、泡沫粒徑及其結(jié)構(gòu)時(shí)間變化的流變參數(shù)，定量描述泡沫質(zhì)量、泡沫粒徑及其結(jié)構(gòu)分布，以及壓裂流體的流動(dòng)摩阻和動(dòng)態(tài)濾失性能等。分布，以及壓裂流體的流動(dòng)摩阻和動(dòng)態(tài)濾失性能等。 壓裂液基本原理和評(píng)價(jià)技術(shù) 壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧v 19481948年水力壓裂開(kāi)始用于油井增產(chǎn)，使用油基壓裂液（原油、凝固汽油

24、、皂年水力壓裂開(kāi)始用于油井增產(chǎn)，使用油基壓裂液（原油、凝固汽油、皂化凝膠油體系）；化凝膠油體系）；v 5050年代末期，發(fā)現(xiàn)了瓜爾膠可作為水基壓裂液的稠化劑，產(chǎn)生了現(xiàn)代壓裂液年代末期，發(fā)現(xiàn)了瓜爾膠可作為水基壓裂液的稠化劑，產(chǎn)生了現(xiàn)代壓裂液化學(xué)；化學(xué)；v 6060年代開(kāi)展了瓜爾膠改性研究及其交聯(lián)水基壓裂液體系（年代開(kāi)展了瓜爾膠改性研究及其交聯(lián)水基壓裂液體系（B B、AlAl）；）；v 7070年代提高水基壓裂液體系（無(wú)機(jī)鈦和鋯）、泡沫液；年代提高水基壓裂液體系（無(wú)機(jī)鈦和鋯）、泡沫液；v 8080年代有機(jī)鈦、鋯交聯(lián)水基壓裂液體系及其泡沫壓裂液體系（年代有機(jī)鈦、鋯交聯(lián)水基壓裂液體系及其泡沫壓裂液體系

25、（N N2 2和和COCO2 2），），微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)特性、傷害與保護(hù)；微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)特性、傷害與保護(hù)；v 9090年代有機(jī)硼交聯(lián)水基壓裂液新體系，膠囊破膠劑技術(shù)年代有機(jī)硼交聯(lián)水基壓裂液新體系，膠囊破膠劑技術(shù)v 20002000年以后低稠化劑濃度水基壓裂液和清潔壓裂技術(shù)。年以后低稠化劑濃度水基壓裂液和清潔壓裂技術(shù)。 v 壓裂液描述壓裂液描述 預(yù)前置液、前置液、攜砂液、頂替液預(yù)前置液、前置液、攜砂液、頂替液 稠化劑稠化劑(可以是水或其它分散介質(zhì)粘度增加的聚合物可以是水或其它分散介質(zhì)粘度增加的聚合物) 交聯(lián)劑交聯(lián)劑(能夠使線(xiàn)性聚合物通過(guò)分子間化學(xué)鍵形成體形聚合物的化學(xué)劑能夠使線(xiàn)性聚合物通過(guò)分子

26、間化學(xué)鍵形成體形聚合物的化學(xué)劑) 破膠劑、降濾失劑、溫度穩(wěn)定劑、破膠劑、降濾失劑、溫度穩(wěn)定劑、pH調(diào)節(jié)劑、殺菌劑調(diào)節(jié)劑、殺菌劑 粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、助排劑、濾餅溶解劑粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、助排劑、濾餅溶解劑 乳化劑、起泡劑、消泡劑、減阻劑乳化劑、起泡劑、消泡劑、減阻劑 v 對(duì)壓裂液的基本要求對(duì)壓裂液的基本要求 與儲(chǔ)層配伍與儲(chǔ)層配伍 易于注入摩阻低易于注入摩阻低 低濾失低濾失 耐溫、耐剪切耐溫、耐剪切 破膠迅速?gòu)氐?、易清除破膠迅速?gòu)氐?、易清?對(duì)地層、支撐劑帶低傷害對(duì)地層、支撐劑帶低傷害 易于控制、安全易于控制、安全 經(jīng)濟(jì)實(shí)用經(jīng)濟(jì)實(shí)用 v 壓裂液的類(lèi)型與基本性質(zhì)壓裂液的類(lèi)型與基本性質(zhì) 按不同工藝作

27、用分類(lèi)按不同工藝作用分類(lèi) 預(yù)前置液、頂替液預(yù)前置液、頂替液一般完井作業(yè)液可代替一般完井作業(yè)液可代替 前置液、攜砂液前置液、攜砂液特殊的完井液特殊的完井液 按不同化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)）按不同化學(xué)性狀分類(lèi)（分散介質(zhì)） 水基水基-交聯(lián)凍膠、線(xiàn)性膠交聯(lián)凍膠、線(xiàn)性膠 油基油基稠化柴油（原油）、油凍膠稠化柴油（原油）、油凍膠 乳化乳化水包油、油包水乳化（水基水包油、油包水乳化（水基-線(xiàn)性、交聯(lián)）線(xiàn)性、交聯(lián)） 泡沫泡沫氮?dú)?、二氧化碳、雙元氮?dú)?、二氧化碳、雙元 清潔膠束表面活性劑清潔膠束表面活性劑 醇基醇基甲醇甲醇 氣體氣體純液態(tài)二氧化碳純液態(tài)二氧化碳 v 壓裂液是由多種添加劑按一定配比形壓裂液是由多種添加

28、劑按一定配比形成的非均質(zhì)不穩(wěn)定化學(xué)體系，它可概成的非均質(zhì)不穩(wěn)定化學(xué)體系，它可概括的分為括的分為水基、油基、乳化、泡沫、醇基、膠水基、油基、乳化、泡沫、醇基、膠束、酸基、氣體等。束、酸基、氣體等。v 水基壓裂液水基壓裂液v 油基壓裂液油基壓裂液v 乳化壓裂液乳化壓裂液v 泡沫壓裂液泡沫壓裂液v 醇基壓裂液醇基壓裂液v 清潔膠束壓裂液清潔膠束壓裂液v 酸基壓裂液酸基壓裂液 使用狀況 % 壓裂液類(lèi)型 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 適用范圍 國(guó)外 國(guó)內(nèi) 水基壓裂液 廉價(jià)、安全、可操作性強(qiáng)、性能好 降 低 相 對(duì) 滲 透率，傷害較高 除強(qiáng)水敏性?xún)?chǔ)層外均可使用 6065 90 油基壓裂液 配伍性好、密度低，易返排傷害小

29、 成本高，安全性差，耐溫較低 強(qiáng)水敏、低壓儲(chǔ)層 5 3 泡沫壓裂液 密度低、易返排，傷害小、攜砂性好 施工壓力高，需特殊設(shè)備 低壓、水敏儲(chǔ)層 2530 3 乳化壓裂液 殘?jiān)?、濾失低、傷害較小 摩阻較高，油水比例較難控制 水敏、低壓儲(chǔ)層、低中溫井 5 2 清潔壓裂液 無(wú)聚合物、無(wú)殘?jiān)?、低傷?粘度低、濾失較大、成本高 高滲透油氣儲(chǔ)層 2 試驗(yàn) 壓裂液添加劑壓裂液添加劑v 水基壓裂液添加劑水基壓裂液添加劑 水基壓裂液添加劑包括：稠化劑、交聯(lián)劑、破膠劑、助排劑、粘土穩(wěn)定水基壓裂液添加劑包括：稠化劑、交聯(lián)劑、破膠劑、助排劑、粘土穩(wěn)定劑、劑、pH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、破乳劑、降濾失劑和其它輔助性添加劑值調(diào)

30、節(jié)劑、殺菌劑、破乳劑、降濾失劑和其它輔助性添加劑v 油基壓裂液添加劑油基壓裂液添加劑 目前國(guó)內(nèi)外常用的磷酸酯鋁鹽油凍膠壓裂液主要由稠化劑、交聯(lián)劑和破目前國(guó)內(nèi)外常用的磷酸酯鋁鹽油凍膠壓裂液主要由稠化劑、交聯(lián)劑和破膠劑組成。膠劑組成。v 泡沫壓裂液添加劑泡沫壓裂液添加劑 氣體（空氣、氮?dú)夂投趸細(xì)怏w（空氣、氮?dú)夂投趸?）、液體、起泡劑、穩(wěn)泡劑）、液體、起泡劑、穩(wěn)泡劑 清潔膠束壓裂液添加劑清潔膠束壓裂液添加劑v 清潔膠束壓裂液主要由稠化劑、鹽和破膠劑組成。清潔膠束壓裂液主要由稠化劑、鹽和破膠劑組成。 添添 加加 劑劑 種種 類(lèi)類(lèi) 作作 用用 舉舉 例例 稠稠化化劑劑 增增粘粘溶溶劑劑，并并提提

31、供供可可交交聯(lián)聯(lián)基基團(tuán)團(tuán) 植植物物膠膠及及其其衍衍生生物物 交交聯(lián)聯(lián)（螯螯合合劑劑） 提提供供交交聯(lián)聯(lián)離離子子，交交聯(lián)聯(lián)稠稠化化劑劑 無(wú)無(wú)機(jī)機(jī)硼硼、有有機(jī)機(jī)硼硼、鈦鈦、鋯鋯 殺殺菌菌劑劑 （細(xì)細(xì)菌菌抑抑制制劑劑） 殺殺滅滅壓壓裂裂液液基基液液中中的的細(xì)細(xì)菌菌 季季銨銨鹽鹽或或醛醛類(lèi)類(lèi) 消消泡泡劑劑 抑抑制制壓壓裂裂液液配配制制過(guò)過(guò)程程中中的的泡泡沫沫形形成成 降降濾濾失失劑劑 降降低低壓壓裂裂液液濾濾失失量量 柴柴油油、油油溶溶性性樹(shù)樹(shù)脂脂、粉粉砂砂（陶陶） 分分散散劑劑 改改善善烴烴降降濾濾失失劑劑的的分分散散穩(wěn)穩(wěn)定定性性 表表面面活活性性劑劑 P PH H 調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)劑劑 調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)溶溶液液

32、p pH H 值值 N Na aO OH H、N Na a2 2C CO O3 3 緩緩沖沖體體系系 緩緩沖沖調(diào)調(diào)節(jié)節(jié) p pH H 值值變變化化 N Na a2 2C CO O3 3- -N Na aH HC CO O3 3 溫溫度度穩(wěn)穩(wěn)定定劑劑 提提高高壓壓裂裂液液耐耐溫溫能能力力 硫硫代代硫硫酸酸鈉鈉 降降阻阻劑劑 降降低低摩摩察察阻阻力力 聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺類(lèi)類(lèi) 起起泡泡劑劑 泡泡沫沫壓壓裂裂液液形形成成泡泡沫沫 表表面面活活性性劑劑（A AB BS S、甜甜菜菜堿堿） 乳乳化化劑劑 乳乳化化壓壓裂裂液液的的油油水水乳乳化化 表表面面活活性性劑劑 破破膠膠劑劑 破破膠膠降降解解，降降

33、低低分分子子量量 過(guò)過(guò)氧氧化化物物、酶酶 粘粘土土穩(wěn)穩(wěn)定定劑劑 穩(wěn)穩(wěn)定定粘粘土土礦礦物物，防防止止分分散散運(yùn)運(yùn)移移堵堵塞塞 K KC CL L、聚聚季季銨銨鹽鹽 助助排排劑劑 降降低低表表面面/ /界界面面張張力力 表表面面活活性性劑劑 破破乳乳劑劑 減減少少壓壓裂裂液液在在地地層層的的油油水水乳乳化化 S SP P1 16 69 9、A AE E 系系列列 阻阻垢垢劑劑 防防止止壓壓裂裂液液在在地地層層的的垢垢形形成成 濾濾餅餅溶溶解解劑劑 溶溶解解在在壓壓裂裂過(guò)過(guò)程程中中形形成成的的濾濾餅餅 F FC CS S- -6 6 低低溫溫破破膠膠活活化化劑劑 活活化化低低溫溫破破膠膠活活性性物物

34、質(zhì)質(zhì) L LT TB B- -6 6 膠膠束束劑劑 膠膠束束壓壓裂裂液液中中形形成成膠膠束束 表表面面活活性性劑劑 壓裂液添加劑分類(lèi)及作用壓裂液添加劑分類(lèi)及作用 一、水基壓裂液體系一、水基壓裂液體系 水基壓裂液以水為分散介質(zhì)，添加各種處理劑，形水基壓裂液以水為分散介質(zhì)，添加各種處理劑，形成具有壓裂工藝所需的較強(qiáng)綜合性能的工作液。成具有壓裂工藝所需的較強(qiáng)綜合性能的工作液。 它分為線(xiàn)性膠壓裂液與交聯(lián)凍膠壓裂液。它分為線(xiàn)性膠壓裂液與交聯(lián)凍膠壓裂液。 一般含有水溶性聚合物及其它添加劑具有可流動(dòng)狀一般含有水溶性聚合物及其它添加劑具有可流動(dòng)狀態(tài)的水溶液被稱(chēng)為線(xiàn)性膠壓裂液（有時(shí)也稱(chēng)稠化態(tài)的水溶液被稱(chēng)為線(xiàn)性膠

35、壓裂液（有時(shí)也稱(chēng)稠化水）。水）。 在線(xiàn)性膠中加入交聯(lián)劑及其它添加劑形成具有粘彈在線(xiàn)性膠中加入交聯(lián)劑及其它添加劑形成具有粘彈性的交聯(lián)凍膠被稱(chēng)為交聯(lián)凍膠壓裂液。性的交聯(lián)凍膠被稱(chēng)為交聯(lián)凍膠壓裂液。 清水中含有少量減阻劑用作壓裂液稱(chēng)為清水壓裂液。清水中含有少量減阻劑用作壓裂液稱(chēng)為清水壓裂液。 交聯(lián)凍膠壓裂液添加劑交聯(lián)凍膠壓裂液添加劑 構(gòu)成水基凍膠壓裂液體系的組分主要包括稠化劑、構(gòu)成水基凍膠壓裂液體系的組分主要包括稠化劑、交聯(lián)劑、降濾失劑、溫度穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、降濾失劑、溫度穩(wěn)定劑、pH調(diào)節(jié)劑、殺調(diào)節(jié)劑、殺菌劑等保證施工要求的添加劑和破膠劑、粘土穩(wěn)定菌劑等保證施工要求的添加劑和破膠劑、粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、

36、助排劑、濾餅溶解劑等保護(hù)儲(chǔ)層作用劑、破乳劑、助排劑、濾餅溶解劑等保護(hù)儲(chǔ)層作用的添加劑等。的添加劑等。 稠化劑稠化劑 水溶性聚合物作為稠化劑（增稠劑）是水水溶性聚合物作為稠化劑（增稠劑）是水基壓裂液的基本添加劑基壓裂液的基本添加劑 。 植物膠植物膠(如瓜爾膠、香豆膠、田菁膠、皂如瓜爾膠、香豆膠、田菁膠、皂仁膠、槐豆膠、魔芋膠和海藻膠仁膠、槐豆膠、魔芋膠和海藻膠)及其衍及其衍生物（羥乙、丙基和羧甲基）生物（羥乙、丙基和羧甲基） 纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）基纖維素等） 合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯

37、酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等）以及生物烯酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等）以及生物聚合物（黃胞膠）。聚合物（黃胞膠）。 稠化劑稠化劑 水溶性聚合物作為稠化劑（增稠劑）是水基壓裂液的水溶性聚合物作為稠化劑（增稠劑）是水基壓裂液的基本添加劑基本添加劑 。 植物膠植物膠(如瓜爾膠、香豆膠、田菁膠、皂仁膠、槐豆膠、如瓜爾膠、香豆膠、田菁膠、皂仁膠、槐豆膠、魔芋膠和海藻膠魔芋膠和海藻膠)及其衍生物（羥乙、丙基和羧甲基）及其衍生物（羥乙、丙基和羧甲基） 纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等） 合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、羧合成聚合物（如聚丙烯酰

38、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（黃胞膠）。甲基聚丙烯酰胺等）以及生物聚合物（黃胞膠）。 此外，也有將淀粉類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為壓裂液稠化劑的試驗(yàn)。此外，也有將淀粉類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為壓裂液稠化劑的試驗(yàn)。 第一個(gè)主題壓裂液化學(xué)與添加第一個(gè)主題壓裂液化學(xué)與添加劑劑v 纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）纖維素的衍生物（如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等）v 合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、羧甲基聚合成聚合物（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（黃胞膠）。丙烯酰胺等）以及生物聚合物（黃胞膠）。v 淀粉類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為壓裂液稠化劑的試驗(yàn)。淀粉類(lèi)產(chǎn)

39、品開(kāi)發(fā)為壓裂液稠化劑的試驗(yàn)。v 影響壓裂液基液粘度的因素及解決辦法影響壓裂液基液粘度的因素及解決辦法 分散性（顆粒大小、表面性質(zhì)）分散性（顆粒大小、表面性質(zhì)） 水合速度（水合速度（pH、攪拌速度、放置時(shí)間）、攪拌速度、放置時(shí)間） 交聯(lián)劑交聯(lián)劑 交聯(lián)劑是能通過(guò)交聯(lián)離子（基團(tuán)）將溶解于水中的高分子鏈上交聯(lián)劑是能通過(guò)交聯(lián)離子（基團(tuán)）將溶解于水中的高分子鏈上的活性基團(tuán)以化學(xué)鏈連接起來(lái)形成三維網(wǎng)狀凍膠的化學(xué)劑。的活性基團(tuán)以化學(xué)鏈連接起來(lái)形成三維網(wǎng)狀凍膠的化學(xué)劑。 聚合物水溶液因交聯(lián)作用形成水基交聯(lián)凍膠壓裂液。交聯(lián)劑的聚合物水溶液因交聯(lián)作用形成水基交聯(lián)凍膠壓裂液。交聯(lián)劑的選用由聚合物可交聯(lián)的官能團(tuán)和聚合物

40、水溶液的選用由聚合物可交聯(lián)的官能團(tuán)和聚合物水溶液的pH值決定。值決定。 常用交聯(lián)劑一般可概括分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩類(lèi)，無(wú)機(jī)類(lèi)包括兩性常用交聯(lián)劑一般可概括分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩類(lèi)，無(wú)機(jī)類(lèi)包括兩性金屬（或非金屬）含氧酸的鹽、無(wú)機(jī)酸的兩性金屬鹽，一般為金屬（或非金屬）含氧酸的鹽、無(wú)機(jī)酸的兩性金屬鹽，一般為非延遲交聯(lián)。有機(jī)類(lèi)包括有機(jī)鈦或鋯非延遲交聯(lián)。有機(jī)類(lèi)包括有機(jī)鈦或鋯 (無(wú)機(jī)酸酯無(wú)機(jī)酸酯)、有機(jī)硼絡(luò)合、有機(jī)硼絡(luò)合物、醛等，多為可延遲交聯(lián)。物、醛等，多為可延遲交聯(lián)。 降濾失劑降濾失劑 控制壓裂液向地層的濾失，有利于提高壓裂液效率，減少壓裂控制壓裂液向地層的濾失，有利于提高壓裂液效率，減少壓裂液用量，形成長(zhǎng)而寬的裂

41、縫，提高砂液比，獲得高導(dǎo)流能力的液用量，形成長(zhǎng)而寬的裂縫，提高砂液比，獲得高導(dǎo)流能力的裂縫；同時(shí)通過(guò)降低壓裂液的濾失和滯留，可以縮短壓裂液返裂縫；同時(shí)通過(guò)降低壓裂液的濾失和滯留，可以縮短壓裂液返排時(shí)間，減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。排時(shí)間，減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6215-1996將降濾失劑按液態(tài)和固態(tài)分類(lèi)，規(guī)定將降濾失劑按液態(tài)和固態(tài)分類(lèi)，規(guī)定對(duì)降濾失劑需檢測(cè)其十項(xiàng)性能共對(duì)降濾失劑需檢測(cè)其十項(xiàng)性能共19個(gè)參數(shù)。其中，除了形成壓個(gè)參數(shù)。其中，除了形成壓裂液后其液體濾失系數(shù)裂液后其液體濾失系數(shù)C3作為重要參數(shù)外，還強(qiáng)調(diào)了降濾失劑作為重要參數(shù)外，還強(qiáng)調(diào)了降濾失劑對(duì)儲(chǔ)層影響的有關(guān)性能測(cè)定。對(duì)儲(chǔ)

42、層影響的有關(guān)性能測(cè)定。 溫度穩(wěn)定劑溫度穩(wěn)定劑 高溫下壓裂液粘度下降是多種機(jī)理引起的，比較常見(jiàn)的機(jī)理是高溫下壓裂液粘度下降是多種機(jī)理引起的，比較常見(jiàn)的機(jī)理是氧的存在起到了加劇壓裂液降解的速度，因此抗高溫穩(wěn)定劑往氧的存在起到了加劇壓裂液降解的速度，因此抗高溫穩(wěn)定劑往往和除氧有關(guān)。往和除氧有關(guān)。 常用甲醇、硫代硫酸鈉、三乙醇胺、亞硫酸氫鈉等。常用甲醇、硫代硫酸鈉、三乙醇胺、亞硫酸氫鈉等。 其中三乙醇胺在能除氧外還會(huì)相應(yīng)提高壓裂液的其中三乙醇胺在能除氧外還會(huì)相應(yīng)提高壓裂液的pH，這也有利，這也有利于壓裂液在高溫條件下的粘度穩(wěn)定。于壓裂液在高溫條件下的粘度穩(wěn)定。 國(guó)內(nèi)使用協(xié)和的熱穩(wěn)定劑混合物國(guó)內(nèi)使用協(xié)和

43、的熱穩(wěn)定劑混合物TA系列能夠很好的將壓裂液用系列能夠很好的將壓裂液用于于150以上的地層。以上的地層。 pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑 在水基壓裂液中，通常用在水基壓裂液中，通常用pH值調(diào)節(jié)劑控制稠化劑水合增粘速度、值調(diào)節(jié)劑控制稠化劑水合增粘速度、交聯(lián)劑所需的交聯(lián)劑所需的pH值范圍和交聯(lián)時(shí)間以及控制細(xì)菌的生長(zhǎng)。值范圍和交聯(lián)時(shí)間以及控制細(xì)菌的生長(zhǎng)。 通常使用的通常使用的pH值調(diào)節(jié)劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、醋酸、檸檬酸、值調(diào)節(jié)劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、醋酸、檸檬酸、富馬酸和氫氧化鈉等，配合使用可使富馬酸和氫氧化鈉等，配合使用可使pH值的控制范圍達(dá)到要求。值的控制范圍達(dá)到要求。 殺菌劑甲醛、乙二醛、戊二醛及陽(yáng)離子表面活性

44、劑復(fù)配物殺菌劑甲醛、乙二醛、戊二醛及陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配物 用于抑制和殺死微生物，使配制的基液性質(zhì)穩(wěn)定，防止聚合物用于抑制和殺死微生物，使配制的基液性質(zhì)穩(wěn)定，防止聚合物降解，同時(shí)阻止儲(chǔ)層內(nèi)的細(xì)菌生長(zhǎng)。降解，同時(shí)阻止儲(chǔ)層內(nèi)的細(xì)菌生長(zhǎng)。 破膠劑破膠劑 破膠劑是壓裂液的一種重要添加劑之一，其主要作用破膠劑是壓裂液的一種重要添加劑之一，其主要作用是使壓裂液中的凍膠發(fā)生化學(xué)降解，由大分子變成小是使壓裂液中的凍膠發(fā)生化學(xué)降解，由大分子變成小分子，有利于壓后返排，減少儲(chǔ)層損害。分子，有利于壓后返排，減少儲(chǔ)層損害。 水基交聯(lián)凍膠壓裂液常用破膠劑包括酶、氧化劑和酸。水基交聯(lián)凍膠壓裂液常用破膠劑包括酶、氧化劑和酸

45、。 生物酶和催化氧化劑系列是適用于生物酶和催化氧化劑系列是適用于2154的低溫破的低溫破膠劑；膠劑； 一般氧化破膠體系適用于一般氧化破膠體系適用于5493； 而有機(jī)酸適用于而有機(jī)酸適用于93以上的破膠作用以上的破膠作用 。 粘土穩(wěn)定劑粘土穩(wěn)定劑 在水基壓裂液中，常加入粘土穩(wěn)定劑防止粘土膨脹、分散和運(yùn)在水基壓裂液中，常加入粘土穩(wěn)定劑防止粘土膨脹、分散和運(yùn)移。移。 氯化鉀是壓裂液中常使用的粘土穩(wěn)定劑，使用濃度一般為氯化鉀是壓裂液中常使用的粘土穩(wěn)定劑，使用濃度一般為1.02.0%。 氯化鉀不僅提供了充分的陽(yáng)離子濃度防止陽(yáng)離子交換，壓縮使氯化鉀不僅提供了充分的陽(yáng)離子濃度防止陽(yáng)離子交換，壓縮使粘土膨脹的

46、擴(kuò)散雙電層，而且鉀離子大小恰能進(jìn)入粘土的硅氧粘土膨脹的擴(kuò)散雙電層，而且鉀離子大小恰能進(jìn)入粘土的硅氧四面體的六角空間，防止粘土膨脹、分散和運(yùn)移。四面體的六角空間，防止粘土膨脹、分散和運(yùn)移。 加入氯化鉀還可以提高壓裂液礦化度，使之與地層水礦化度相加入氯化鉀還可以提高壓裂液礦化度，使之與地層水礦化度相匹配；同時(shí)當(dāng)氯化鉀存在時(shí)可消除堿敏匹配；同時(shí)當(dāng)氯化鉀存在時(shí)可消除堿敏 破乳劑破乳劑 壓裂液含有的破乳劑應(yīng)能在儲(chǔ)層溫度下保持其表面活性，并且壓裂液含有的破乳劑應(yīng)能在儲(chǔ)層溫度下保持其表面活性，并且在與儲(chǔ)層巖石接觸時(shí)不易因吸附作用而從溶液中分解出來(lái)。在與儲(chǔ)層巖石接觸時(shí)不易因吸附作用而從溶液中分解出來(lái)。 -針對(duì)

47、油田和原油，注意配伍性。針對(duì)油田和原油，注意配伍性。 濾餅溶解劑濾餅溶解劑 由壓裂液濾餅引起的傷害需要用地層水或?yàn)V餅溶解處理劑返排由壓裂液濾餅引起的傷害需要用地層水或?yàn)V餅溶解處理劑返排才能盡快恢復(fù)滲透率。才能盡快恢復(fù)滲透率。 濾餅減少工作液向地層過(guò)量濾失而保證了施工安全，但由于其濾餅減少工作液向地層過(guò)量濾失而保證了施工安全，但由于其高度濃縮、聚合物含量極高、致密和低滲透，常規(guī)工作液含有高度濃縮、聚合物含量極高、致密和低滲透，常規(guī)工作液含有的破膠劑不能使其破膠清除。的破膠劑不能使其破膠清除。 助排劑助排劑 影響壓裂液返排的主要因素是地層壓力降、粘滯力和毛細(xì)管阻影響壓裂液返排的主要因素是地層壓力降

48、、粘滯力和毛細(xì)管阻力等力等 地層壓力降越慢，排液壓差越大，即具有排液的動(dòng)力越大；粘地層壓力降越慢，排液壓差越大，即具有排液的動(dòng)力越大；粘滯力與地層孔隙大小、壓裂液破膠液粘度、殘?jiān)?、顆粒大滯力與地層孔隙大小、壓裂液破膠液粘度、殘?jiān)?、顆粒大小以及油水乳化有關(guān)；小以及油水乳化有關(guān)； 而毛細(xì)管阻力按下式確定：而毛細(xì)管阻力按下式確定： Pc=2cos r 可見(jiàn)，在壓裂液中，正確合理地使用表面活性劑，降低油水界可見(jiàn)，在壓裂液中，正確合理地使用表面活性劑，降低油水界面張力，增大接觸角，減小毛細(xì)管力是加快壓裂液返排的重要面張力，增大接觸角，減小毛細(xì)管力是加快壓裂液返排的重要措施。措施。 。 第一個(gè)主題

49、壓裂液化學(xué)與添加第一個(gè)主題壓裂液化學(xué)與添加劑劑 2.線(xiàn)性膠壓裂液線(xiàn)性膠壓裂液 線(xiàn)性膠壓裂液具有合適的表觀粘度與低濾失特性，減阻性線(xiàn)性膠壓裂液具有合適的表觀粘度與低濾失特性，減阻性能好，易破膠與損害性??；能好，易破膠與損害性??； 但對(duì)溫度、剪切速率較為敏感。其表觀粘度為剪切速率、但對(duì)溫度、剪切速率較為敏感。其表觀粘度為剪切速率、溫度、聚合物濃度、聚合物分子量及化學(xué)環(huán)境的函數(shù)，具溫度、聚合物濃度、聚合物分子量及化學(xué)環(huán)境的函數(shù)，具有剪切變稀、流動(dòng)無(wú)滑移、測(cè)粘重復(fù)性較好等流變特性，有剪切變稀、流動(dòng)無(wú)滑移、測(cè)粘重復(fù)性較好等流變特性，可近似地用冪律模型來(lái)描述?？山频赜脙缏赡Ｐ蛠?lái)描述。 線(xiàn)性膠壓裂液的添加

50、劑除不使用交聯(lián)劑外，同交聯(lián)凍膠壓線(xiàn)性膠壓裂液的添加劑除不使用交聯(lián)劑外，同交聯(lián)凍膠壓裂液的添加劑基本一致。裂液的添加劑基本一致。 但由于線(xiàn)性膠一般應(yīng)用溫度較低，壓裂液的破膠相對(duì)困難，但由于線(xiàn)性膠一般應(yīng)用溫度較低，壓裂液的破膠相對(duì)困難，因此應(yīng)使用低溫破膠體系。因此應(yīng)使用低溫破膠體系。 第一個(gè)主題壓裂液化學(xué)與添加劑第一個(gè)主題壓裂液化學(xué)與添加劑 低溫破膠劑低溫破膠劑 酶破膠劑：常用的低溫酶破膠劑有：淀粉酶，近白色粉末，酶破膠劑：常用的低溫酶破膠劑有：淀粉酶，近白色粉末，溶于水；溶于水；淀粉酶，淺黃色冷凍干粉末，溶于水；果膠酶，灰淀粉酶，淺黃色冷凍干粉末，溶于水；果膠酶，灰黃色粉末；纖維素酶，黃褐色凍干

51、粉末，溶于水等，酶一般黃色粉末；纖維素酶，黃褐色凍干粉末，溶于水等，酶一般具有選擇性。具有選擇性。 低溫破膠活化劑低溫破膠活化劑 低溫破膠活化劑是針對(duì)過(guò)硫酸銨的分解溫度比較高而開(kāi)發(fā)的。低溫破膠活化劑是針對(duì)過(guò)硫酸銨的分解溫度比較高而開(kāi)發(fā)的。一般為具有還原性的化學(xué)品，與過(guò)硫酸銨形成氧化還原體系一般為具有還原性的化學(xué)品，與過(guò)硫酸銨形成氧化還原體系從而降低破膠劑活化溫度。從而降低破膠劑活化溫度。 氧化亞銅、亞硫酸氫鈉、三乙醇胺是很好的低溫破膠活化劑。氧化亞銅、亞硫酸氫鈉、三乙醇胺是很好的低溫破膠活化劑。 3、清水壓裂液、清水壓裂液目的：目的： 降低成本降低成本 降低傷害降低傷害難點(diǎn)難點(diǎn): 選井選層選井選層 ,降低摩阻降低摩阻 清水壓裂摩阻與降阻機(jī)理v 清水壓裂摩阻很高，相對(duì)于常規(guī)水基壓裂液的清水壓裂摩阻很高，相對(duì)于常規(guī)水基壓裂液的23倍。倍。v 清水壓裂液結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為彼此間有空隙并在進(jìn)行復(fù)雜的微觀運(yùn)動(dòng)的大量清水壓裂液結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為彼此間有空隙并在進(jìn)行復(fù)雜的微觀運(yùn)動(dòng)的大量水分子所組成的聚集態(tài)。水分子所組成的聚集態(tài)。v 流體表現(xiàn)