压裂液性能评价-粘土稳定剂

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。故选择压裂液时首先应当考虑，当压裂液向储集层发生渗滤引起流动阻力增加时，储集层压力能否克服该附加阻力。另外使用压裂液添加剂不当时，会造成岩石润湿性反转，当油层由水湿转变为油湿时，可使油相渗透率大幅降低，压后产量减少。因此，要把降低表面张力与防止润湿反转结合起来。滤液在油层中滞留的时间越长，对油气层渗透率的损害越大。油气层渗透率越低，造成损害越严重。

2）压裂液滤液与油气层原油发生乳化造成伤害

用水基压裂液压裂时，压裂液滤液会侵入储集层与原油相接触，由于原油中有天然乳化剂如胶质、沥青质和腊等，因此当油水在储集层孔隙中相互接触，渗流时就形成了乳化液，乳化液粘度比地下原油粘度高3.2－3.5倍，使渗滤阻力大大增加。而原油中的天然乳化剂附着在水滴上形成保护膜，使乳化液具有较高的稳定性。

当乳化液中的分散相通过毛管、喉道时将发生贾敏效应，该效应对流体产生阻力，此液阻效应是可以叠加的，而且一个分散液珠受阻后，还会使分散液珠聚集造成更严重的液堵，因此，防上压裂液滤液与油气层流体发生乳化现象是十分重要的。

3）压裂液与地层水不配伍的损害

压裂液与储集层流体的配伍性不好时，可能发生化学反应，产生沉淀，引起油层渗透性下降，造成油层伤害。

4）压裂液滤液引起储集层中粘土矿物膨胀和颗粒运移

几乎所有的砂岩储集层都含有一定量的水敏粘土矿物。对含粘土矿物的水敏性油层，用水基冻胶压裂液进行压裂时，将会对油层渗透率造成极大的损害。根本原因是在钻开地层之前，地层中的粘土矿物、地层水或盐水达到膨胀平衡，任何化学成分的改变或盐水浓度的降低，都能破坏这种平衡，引起粘土膨胀。当进行水力压裂时，水基压裂液滤液进人含粘土矿物的水敏性地层，使油层岩石结构及表面性质发生变化，大

量的滤液与粘土矿物接触，这些粘土就会与地层流体离子浓度不同的滤液发生反应，粘土水化膨胀，颗粒分散运移，堵塞孔隙喉道，降低了储集层的孔隙度和渗透率，使油气井的产油气能力降低。粘土矿物对油层的损害，实质上就是破坏油层孔隙结构，降低了油层的渗透性。储油层的原始渗透率越低，由粘土矿物造成的渗透率损害就越大。

粘土矿物的成分不同，在储集层中含量不同，与压裂液接触后产生的影响也不同，同样，不同的压裂液也引起不同程度的粘土水敏膨胀和颗粒运移。

2．压裂液对储集层的冷却效应造成储集层伤害

压裂液进入储集层，会使储集层温度降低，从而使原油中的蜡及胶质、沥青质等析出，造成储集层伤害。此种伤害取决于储集层原油的性质，储集层原始温度、储集层降温幅度及储集层渗透率等因素。原油含蜡量高，降温幅度大，储集层渗透率低和储集层原始温度低的油层，“冷却效应”引起的储层伤害就大； SUttin等人认为，当油层原始温度低于80℃（一般石蜡溶点）时，如果压裂后关井时间小于8h，冷却效应将造成严重的伤害；当储集层温度高工80℃时，一般不会造成永久性的储集层伤害。

3．压裂液对支撑裂缝导流能力的损害

1）压裂液浓缩对支撑裂缝导流能力损害

实验研究表明，在压裂过程中，随着压裂液的注人形成裂缝。裂缝中压裂液不断滤失。当裂缝闭合后，裂缝中压裂液进一步浓缩，稠化剂的浓度将增加。还引起破胶剂浓度分布发生变化，参见羟乙基田青压裂液滤失试验数据见表l。从表1中可知羟乙基因著压裂液在滤失过程中的破胶剂浓度分布和聚合物浓度分布发生很大变化，滤饼中聚合物浓度约提高9倍，破胶剂浓度提高2倍。由此可见破胶剂浓度分布的不合理性。滤饼上聚合物浓度很高，而破胶剂含量相对较低，致使滤饼及其周围的压裂液不能破胶或只有部分破胶，破胶剂未能充分发挥作用，势必造成对支撑裂缝的伤害。

2）压裂液残渣对支撑裂缝导流能力损害

压裂液的残渣来源是稠化剂，不同植物胶残渣含量不同，胍胶压裂液残渣含量为915～945mg／l。，田青压裂液残渣含量为875～1548mg／l。残渣在岩石表面形成滤饼，可降低压裂液的滤失，并且阻止大颗粒残渣继续浸入储集层内。但较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂进人储集层深部，堵塞孔隙喉道，降低储集层渗透率。缝壁上的残渣，随压裂液的注可能沿支撑缝前移，压裂结束后，这些残渣返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力，使填破裂缝完全堵塞，造成压裂失败。试验结果看出：田青冻胶压裂液，不管是常温或是加温情况下，加压让压裂液经过单后，在滤纸上迅速形成滤饼，滤饼上的残渣占压裂液总残渣量的 78％左右，常温情初 41nin内滤出液中的残渣仅占压裂液中残渣的8.6％，后32min仅占 3.4％，在加温的滤液中的残渣占压裂液中残渣的7．7％。进人地层中的残渣量极少，且粒径很小。所含残渣形成的滤饼，既可以防止滤液进人地层，也可以阻止压裂液中的残渣进入地层，起到保护储集层的目的，但滤饼本身对储集层和裂缝导流能力是一种伤害，它降低储集性和裂缝的导流能力，因此如何减少压裂液残渣，是提高裂缝导流能力的一个方向。

4．压裂液储罐清洗不干净，将杂质、锈、垢等带人储集层引起损害。配液时，水质不好，使压裂液性能改变，并引人有害物质。

二．压裂液体系的选择

综上述，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。长庆各油田的储层物性差异大、渗透率低、油层薄、油气层深浅不一。综合考虑长庆油田的地层特征及施工工艺要求，压裂液的选择应满足下列条件：

1．良好的抗剪切性能和热稳定性。尤其是气井等深井，储层温度高，高剪切时间和施工时间长，压裂液要有足够的粘度，以确保携砂和造缝。

2．彻底破胶及低残渣。压裂液破胶水化程度直接影响支撑裂缝导流

能力的大小。彻底水化破胶后易返排，压裂液返排越快，对油气层造成的损害越小。残渣多易堵塞油气层孔道，并严重损害支撑带渗透率。

3．与储层岩石和流体相配伍。配伍性是压裂液关键的特性，防止压裂液滤液引起储层粘土矿物水化、分散、运移和与储层流体形成沉淀，堵塞油气层孔道。

4．低滤失。控制滤失量是确保超深井压裂施工成功、减少储层损害和降低压裂液成本的重要内容。

5．低摩阻性能。低摩阻可以提高造缝能力和降低地面泵压及设备损耗。

6．压裂液在现场应用应简单易行，经济有效。

等，不同的压目前水力压裂液有水基、油基、泡沫、乳化、液态CO

2

裂液体系具有不同的特点及应用条件，见表1。

可见水基压裂液仍是国内外压裂液的主体，占国内压裂液的 95％以上。它是以水为介质，添加稠化剂、交联剂、破胶剂等十二大类添加剂组成，具有良好的综合性能，即低摩阻、低滤失、耐高温、强携砂能力、易破胶和货源广、成本低、安全、可操作性强等特点。油基压裂液具有较高的施工摩阻，施工安全性较差，在制备时需要大量的技术力量和质量控制，且成本高；乳化压裂液油水比较难控制，摩阻高；泡沫压裂液施工压力高，需特殊设备，不适合目前大力推广应用的要求。

三、压裂液添加剂

1、稠化剂

水基压裂液是以清水为基液，用植物胶或聚合物做稠化剂，再加入各种添加剂配制成，常用水基压裂液及性能见表2。

压裂液的残渣量及滤失量是引起储层伤害的主要因素，残渣主要来自稠化剂，国产植物胶稠化剂和美国改性瓜尔胶性能对比还存在差距，但与其它植物胶相比，羟丙基瓜尔胶和香豆胶性能较好优于田菁胶、皂仁胶及其改性产品等。香豆胶和改性瓜尔胶均具有较低摩阻特性，是良好的减阻剂，通过交联，可形成低摩阻的压裂流体。长庆油田逐年淘汰了残渣含量高、抗剪切性和热稳定性差的田菁、改性田菁、蘑芋胶等，选用残渣低、抗剪切强、热稳定性好可适合于高深井的羟丙基瓜尔胶。瓜尔胶及羟丙基瓜尔胶的主要性能指标见表3

2、粘土稳定剂

砂岩储层多少都含有粘土，粘土颗粒遇水先是水化膨胀，进而是剥落分散运移。由于粘土本身固有的负电荷与阳离子结合，并在溶液中靠近阴离子表面形成阳离子氛，这些阳离子氛与粘土颗粒的阴电荷构成双电层的颗粒互相排斥，必然引起分散。水合膨胀为分散运移创造了条件，而分散运移又促进了更进一步的水合膨胀。膨胀型粘土（蒙脱石）以水合膨胀为主，而非膨胀型粘土（高岭石、伊利石）则以分散运移为主。粘土的水合膨胀和分散运移都会堵塞油气层，降低油气层的渗透率。因此，对粘土矿物必须采用防膨稳定措施，防上粘土膨胀运移损害

油气层。

粘土矿物的防膨和稳定主要是利用粘土表面化学离子交换的特性。通过改变结合离子达到抑制水合膨胀和分散运移的目的。粘土矿物由于离子取代使离子带负电荷，形成对阳离子的吸引力。粘土矿物稳定的基本机理就是选用结合能力强的离子或化学剂而起到防膨稳定作用。

目前常用的粘土防膨稳定剂有无机盐类、有机阳离子聚合物类。有机阳离子聚合物适用范围广，长久有效，用法简单，用量少，抗酸液，盐液，碱液和油水的冲刷。

3、助排剂

在低渗透油气层中，由于存在毛细管压力使液体被滞留在非常小的孔隙中，液珠通过毛细孔喉时需要变形而对液体流动发生阻力效应，产生水锁，阻力效应是可以迭加的。降低毛细管压力也就降低了返排压裂液所需的油层压力，提高返排率。添加助排剂可降低表面张力或油水界面张力，增大接触角，达到压裂液水化液的助排。

4、破乳剂

为防止水基压裂液滤液与地层原油发生乳化，造成贾敏效应损害，油井施工时入井液体必须使用防乳破乳剂。常用破乳剂多为阴离子型与非离子型表面活性剂.

6、破胶剂

破胶性能是影响压裂支撑裂缝导流能力的关键因素。破胶剂的选择与使用是压裂液添加剂优选极其重要的环节。保持压裂液一定的粘度，以满足压裂施工的需要，与压后彻底破胶，减少对储层的损害是一对尖锐的矛盾。压裂作业施工后，压裂液彻底破胶水化，才能使压裂液水化液迅速返排出油气层。常用的破胶剂是酶和过硫酸盐。酶破胶剂适宜温度在60℃下的地层使用；过硫酸盐为氧化破胶剂，可使用在较宽的油层温度范围，在50℃以下使用时应加活化剂。破胶剂的用量很关键，用量少，破胶不彻底，用量过大使压裂液粘度过早降低。只有通过试验确定合适的破胶剂加量。另外在压裂施工中，可以尾追破胶剂。

6、杀菌剂

杀菌剂是植物胶稠化剂压裂液中必不可少的一种添加剂，可以防止和杀死细菌，使配制的压裂液不因细菌的降解作用而失去应有的功能。

7、交联剂

交联剂是通过交联离子将植物胶分子链上的活性基团以化学键连结起来，形成具有粘弹性的三维网状冻胶。不同的交联剂具有不同的延迟交联特性，耐温耐剪切性能和破胶降解性能。有机硼交联剂是压裂液添加剂最新发展成果之一。它具有以下三大特性 1．可控制的延迟交联作用，时间l～ 12分钟；2．耐温能力强，温度达到150℃；3.易破胶，对支撑裂缝导流能力伤害小。

近年来，压裂液体系又取得了重大进展，主要表现在水基压裂液的交联剂和破胶剂的研究与应用方面。在八十年代，为了改善无机硼交联压裂液的延迟交联和耐温能力，国内外相继研究了有机钛、有机结为交联剂的压裂液体系，并应用于油田；在九十年代初，国内外通过对压裂液破胶机制和支撑裂缝导流能力研究，先后发现了有机金属交联压裂液因破胶困难，对储层支撑裂缝存在严重的污染，影响油气产量,通过对压裂液交联、破胶及伤害机理研究，发现硼交联压裂液对储层伤害小（见后文交联剂的优选），并通过有机络合作用或其它途径，大大改善了硼交联压裂液的性能。压裂液广泛使用的水基压裂液体系，并在高温深井中取得了很好的施工效内压裂酸化技术服务中心在九十年代初形成了有机硼交联改性瓜尔胶或香豆胶压裂液新体系研制开发了有机硼交联剂、胶囊破胶剂、破乳助排剂等新型添加剂，应用于全国胜利、辽河、吉林、“连、吐哈、新疆等八个油田，取得了 100％的施工成功率和良好的压后增产效果。

近年来，压裂液体系又取得了重大进展，主要表现在水基压裂液的交联剂和破胶剂的研究与应用方面。在八十年代，为了改善无机硼交联压裂液的延迟交联和耐温能力，国内外相继研究了有机钛、有机结为交联剂的压裂液体系，并应用于油田；在九十年代初，国内外通过对压裂液破

胶机制和支撑裂缝导流能力研究，先后发现了有机金属交联压裂液因破胶困难，对储层支撑裂缝存在严重的污染，影响油气产量’‘’通过对压裂液交联、破胶及伤害机理研究，发现硼交联压裂液对储层伤害小（见后文交联剂的优选），并通过有机络合作用或其它途径，大大改善了硼交联压裂液的性能。压裂液广泛使用的水基压裂液体系，并在高温深井中取得了很好的施工效内压裂酸化技术服务中心在九十年代初形成了有机硼交联改性瓜尔胶或香豆胶压裂液新体系研制开发了有机硼交联剂、胶囊破胶剂、破乳助排剂等新型添加剂，应用于全国胜利、辽河、吉林、“连、吐哈、新疆等八个油田，取得了 100％的施工成功率和良好的压后增产效果。

（1）添加剂优选

1.稠化剂

植物胶是水基压裂液的主要稠化剂，占使用量的90％以上。目前国内广泛巨使用的植物胶稠化剂是瓜尔胶和香豆胶。

国产植物胶稠化剂和美国改性瓜尔胶性能对比还存在较大差距，但与其它植物胶相比，羟丙基瓜尔胶和香豆胶性能较好优于回答胶、皂仁胶及其改性品等。香豆胶和改性瓜尔胶均具有较低摩阻特性，是良好的减阻剂，通过延长交联作用，可形成低摩阻的压裂流体。有机硼交联改性瓜尔胶压裂液于1995年在胜利油田大52断块高温深井施工16口井，施工摩阻仅为清水摩阻的28～35％。

2.交联剂

交联剂是通过交联离子将植物胶分子链上的活性基团以化学键连结起来，成具有粘弹性的三维网状冻胶。不同的交联剂具有不同的延迟交联特性，耐耐剪切性能和破胶降解性能。有机硼交联剂是压裂液添加剂最新发展成果之。它具有以下三大特性：1．可控制的延迟交联作用，时间l～ 12分钟；温控能力强，温度达到150℃：2．易破胶，对支撑裂缝导流能力伤害小。有机硼交联剂对温度（153℃）深井应用，均获得了良好施工和增产效果，是成熟的交联体系。因此，选用YBJ2-2有机硼交联剂为本压裂液体系的交联剂。

3.破胶剂

破胶性能是影响压裂支撑裂缝导流能力的关键因素。破胶剂的选择与使用是压裂液添加剂优选极其重要的环节。保持压裂液一定的粘度，以满足压裂施工的需要，与压后彻底破胶，减少对储层的损害是一对尖锐的矛盾。近年来，交囊破胶剂的问世使这一难题得到了较好的解决。它是利用流化床原理，在常细破胶剂外表包裹一层特殊的高分子材料，形成 20／40目拉径的胶囊。由于它特殊结构，可以大大提高破胶剂用量，不仅在施工中对压裂液流变性能影响。而且在施工结束后，利用裂缝闭合压力、温度和流体介质的化学特性胶囊释放出大量破胶活性物质，消除滤饼、残胶对储层导流能力的影响。胶囊破胶剂可提高破胶用量，达到延缓释放，保持粘度的目的。因此，在改进配方中建议使用常规过硫酸胺破胶剂的同时，考虑追加胶囊破胶剂。

4.粘土稳定剂

常用的粘土稳定剂分为两类：一类是无机盐如KCI；NH‘CI等；一类为是阳离子表面活性剂如聚季胺盐。它们都是为了保持一定的阳离子交换能力使粘土稳定。二者之间比较，一般认为盐类作用明显但有效期短，而阳离子聚合物由于可吸附在粘土表面而耐冲刷，有效期长。但近期研究发现，大分子的阳离子聚合物的这种吸附可能对低渗储层造成严重的伤害。并且水力压裂的滤失液不象注水井注水那样长期对储层冲刷，而且在很短时间内就要反排出来。因此，无机盐中KCI具有良好的稳定粘土作用，也是常用的压裂粘土稳定剂。粘土稳定剂的选择也以地层粘土矿物类型和含量多少，水敏性强弱而定。

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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。用滤失系数来衡量压裂液的压裂效率和在裂缝内的滤失量，压裂液滤失系数越低，说明在压裂过程中其滤失量也越低。 1）受造壁性能控制的压裂液滤失系数（C w ），压裂液滤失系数的测定是用高温高压泥浆失水仪，在油层温度下，用3.5MPa 的压差将压裂液挤过滤纸，记录挤入不同时间通过滤纸的滤失量。用压裂液在滤纸上的滤失数据，以滤失量为纵坐标，以时间平方根为横坐标，在直角坐标上作图。

5.耐高温FRK_VES清洁压裂液性能评价_丁昊明

第28卷第3期2011年9月25日 油田化学 Oilfield Chemistry Vol.28No.325Sept ，2011 文章编号：1000- 4092（2011）03-318-05*收稿日期：2010-11-20；修改日期：2011-01-23。基金项目：国家科技重大专项 “大型油气田及煤层气开发”（项目编号2011ZX05037）。作者简介：丁昊明（1985－），男，中国石油大学（华东）油气田开发专业在读硕士研究生（2009－）， E-mail ：dinghaoming@126．com 。戴彩丽（1971－），女，教授，从事油气田提高采收率方面研究，通讯地址：青岛市经济技术开发区中国石油大学（华东）工科楼B 座523，E-mail ：daicl306@163．com 。 耐高温FRK-VES 清洁压裂液性能评价 * 丁昊明1，戴彩丽1 ，由 庆1 ，梁 利2 ，王 欣 2 （1．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266555；2．中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007） 摘要：针对国内外清洁压裂液耐温性能较差的问题，开发出一种新型的两性离子表面活性剂压裂液体系。该清洁压裂液体系优化配方为4.0%FRK-VES +0.30%稀盐酸+4.0%KCl 溶液+1.0%苯甲酸钠。室内实验对FRK-VES 压裂液体系性能进行了评价：耐温耐剪切性良好，120?的表观黏度为83mPa ·s （1701/s ），30?连续剪切60min 的黏度为3167mPa ·s ；携砂性能良好，摩阻较小，在常温下与原油和地层水混合可迅速破胶，破胶液黏度小于5mPa ·s ，并且无残渣，破胶液界面张力为0.75mN /m ，表面张力为24.8mN /m ；该体系滤失系数为1.93? 10－4m /min 1/2，对渗透率为1μm 2和0.2μm 2 储层的渗透率伤害率分别为19.56%、25.36%，适合不超过120? 的高温低渗砂岩的储层改造。该清洁压裂液在胜利油田、华北分公司现场施工，效果较好。图3表5参11关键词：两性离子表面活性剂；压裂液；黏弹性；胶束；中高温 中图分类号：TE357．1+ 2：TE39：O647．2：O648．17 文献标识码：A 由于常规压裂液压裂施工后对地层的伤害性较 大且不易返排， Ani-Agip 与Schlumbeiger Company 的专家于1997年联合开发了黏弹性表面活性剂压 裂液（viscoelastic surfactant fracturing fluid ），简称VES 。此后，该压裂液体系得到了不断的丰富和发展 ［1］ 。这种无聚合物的黏弹性液体体系靠一种特 殊的小分子量的表面活性剂，溶解在一定量盐溶液 介质中，形成蚯蚓状或棒状胶束，缠结成一种类似于聚合物交联后的网状结构而将水增稠从而有效携砂。当亲油性烃类物质溶解在该胶束中，蠕虫状胶束分离成球状胶束，溶液黏度大幅降低。清洁压裂液体系正是利用了表面活性剂分子结构的这一性质破胶，因此该体系内部无需破胶剂，且破胶后由于无聚合物残留而无残渣， 因此对地层的伤害性较小。目前国内研制的清洁压裂液多适于在地层温度 80?下使用，且用量较大，施工成本较高［2］ ，而适用于110?以上高温的压裂液并不多见。本文介绍的是一种适用于高温地层下的清洁压裂液体系。该压裂液体系的主剂FRK- VES 为改性的甜菜碱型两性离子表面活性剂型分子。为了提高压裂液的耐温性 能，再添加由KCl 溶液、苯甲酸钠激活剂和pH 调节剂组成的助剂。其中KCl 作为黏土稳定剂，可以有效防止地层黏土膨胀，并维持体系一定范围内的有效黏度 ［3］ ；激活剂对体系的成胶性能影响较大；pH 调节剂为31%工业盐酸，可以改变溶液中表面活性 剂亲水基团的极性，从而改变表面活性剂分子有序体的结构，使溶液黏度发生变化 ［4］ 。 不同加量的表面活性剂对体系的黏度有不同的影响，可以根据地层温度调配。一般来说，加量越大，体系的黏弹性越好，成本也越高。该压裂液体系 的优化配方为4.0%FRK-VES +0.30%pH 调节剂+4.0%KCl 溶液+1%苯甲酸钠+清水（自来水）。 室内对其性能进行了评价。 1 实验部分 1．1 材料和仪器 两性离子表面活性剂（有效含量为35%的甜菜碱型两性表面活性剂），北京捷诺斯达科技有限公

粘土稳定剂检索综述

一、粘土稳定剂介绍 粘土防膨剂取自（采油用化学剂的研究进展） 粘土防膨剂分3类: 一类是中和粘土表面负电性的化学剂如聚2-羟基-1, 3-亚丙基二甲基氯化铵聚二烯丙基二甲基氯化铵; 另一类是与粘土表面羟基作用的化学剂如二甲基二氯甲硅烷; 还有一类是转变矿物类型的化学剂, 如温度在20 ~ 85 e 内,1% ~ 15%的硅酸钾或15% ~ 25%的氢氧化钾可将蒙脱石转变为非膨胀性的钾硅铝酸盐(钾沸石) ; 温度在260~ 310 e 内, 015~ 310mo l/L的尿素或甲酰胺水溶液, 可使膨胀型粘土失去膨胀性。在3 类粘土防膨剂中, 最后一类是最有发展前景的粘土防膨剂。 粘土微粒防运移剂 这是一类桥接吸附于粘土微粒和地层表面的化学剂如聚甲基丙烯酰胺基-1, 3-亚丙基三甲基氯化铵与聚-N-乙烯吡咯烷酮等可分别通过粘土微粒和地层表面的负电性与羟基产生桥接吸附, 将粘土微。粒固定在地层表面, 达到粘土微粒防运移的目的。 目前油田常用的防膨剂品种很多, 可分为无机化合物和有机化合物两大类, 前者如氯化甲( KCl) 、氧氯化锆( 或称次氯酸锆, ZrOCl 2·8H2O) 、多羟基氯化铝[ Al 6( OH) 12Cl6]等, 后者如聚季铵、改性聚季铵、阳离子聚丙烯酰胺等。这两者防膨剂各有优缺点。无机防膨剂的优点是耐温性较好, 缺点是防膨效果较差, 用量大, 有效期短; 现有的有机防膨剂优点是防膨效果较好, 用量较少, 有效期较长, 缺点是耐温性较差（取自：稠油油藏新型抗高温防膨剂研制）有机缩膨剂仅在弱酸环境下有效。 粘土稳定剂的类型特点 目前, 粘土稳定剂根据化学组成的不同可分为四大类[ 17] :( 1) 无机盐、无机碱类, 这类粘土稳定剂的特点是价格低廉, 使用方法简单, 短期防膨效果较好,缺点是防膨有效期短, 且对抑制微粒运移效果较差[ 18] 。( 2) 无机聚合物类, 其优点是价格较低且有效期较普通无机盐长, 其缺点是不适合于碳酸盐岩地层, 且仅能在弱酸条件下使用。 ( 3) 阳离子表面活性剂类, 这类粘土稳定剂的优点是吸附作用强, 可抗水冲洗, 缺点是会使地层转变成亲油性, 降低油气相的渗透率[ 19 ] 。 ( 4) 有机阳离子聚合物类, 这类粘土稳定剂与前三类相比其主要特点是使用范围广, 稳定效果好,有效时间长, 既能抑制粘土的水化膨胀又能控制微粒的分散运移。且抗酸、碱、油、水的冲洗能力都较强[ 20] 。通常, 用于油田的粘土稳定剂应具备下列几项标准: 1、耐冲洗; o2、砂岩油藏非润湿; 3、相对低的分子量, 以免堵塞油藏孔喉; ?具有正电荷[ 21] 。根据粘土稳定剂的类型特点, 同时考虑到大庆低渗透油田地层中既含遇水膨胀性矿物成分, 又含有运移性矿物成分, 因此确定在粘土稳定剂的研制上, 以有机阳离子聚合物类主剂的粘土稳定剂为研究方向。

延长油田用压裂液的优点与不足

延安职业技术学院 毕业论文 题目：延长油田用压裂液的优点与不足所属系部：石油工程系 专业：应用化工生产技术（油田化学）年级班级：07应用化工（4）班 作者：李阿莹 学号： 指导老师： 评阅人： 2010年月日

目录 第一章绪论…………………………………………………………………（）第二章延长油田地质情况……………………………………………（）第三章压裂液概述………………………………………………………（）3.1 概述………………………………………………….……………………（）3.2 分类……………………………………………………………….………（）3.3 压裂液的国内外研究与应用状况…………………………….….（）第四章延长油田用压裂液…………………………………..………（）4.1 胍尔胶压裂液……………………………………………………………（）4.2 清洁压裂液………………………………………………………………（）4.3清洁压裂液与胍胶压裂液的应用对比…………………………………（）结论…………………………………………………………..…………….………（）参考文献…………………………………………………………….……………（）致谢………………………………………………………………………………（）

摘要：经过几十年的开发,延长油田已进入中后期开发阶段,为了达到稳产、增产进而合理利用资源的目的,油田企业会对部分井实施措施作业。本论文以此为出发点,就油田常用的两种压裂液体系用外加剂、工艺、施工效果等方面做了概述并由对两种压裂液体系的应用对比,总结出各自的有优点与不足. 关键词：水力压裂延长油田胍胶压裂液清洁压裂液

压裂液对储层伤害机理及室内评价分析

压裂液对储层伤害机理及室内评价分析 【摘要】在压裂施工过程中，压裂液起着传递压力、形成地层裂缝、携带支撑剂进入裂缝的作用，压裂液或其添加剂由于与地层不配伍，或者在施工过程中都可能会造成对油气层的伤害。压裂液对产层的伤害程度决定了压裂施工效果的成败，因此最大程度的降低压裂液对储层的伤害在压裂作业过程中至关重要。 【关键词】压裂液岩心伤害率渗透率 随着油气勘探开发的不断进行，低渗透油气储量所占的比例不断增大，低渗透油气田将是相当长一段时间内增储上产的主要资源。低渗透油藏的自然产能较低，一般不能满足工业油流标准，必须进行压裂改造才能够进行有效的工业开发，因此，压裂是低渗透油气田开发的关键技术和基本手段。在压裂施工过程中，压裂液起着传递压力、形成地层裂缝、携带支撑剂进入裂缝的作用，压裂液或其添加剂由于与地层不配伍，或者在施工过程中都可能会造成对油气层的伤害。压裂液对产层的伤害程度决定了压裂施工效果的成败，因此最大程度的降低压裂液对储层的伤害在压裂作业过程中至关重要。 1 伤害机理 压裂液的滤失系数，粘温关系、抗剪切能力，携砂能力和对岩心的伤害程度等都可以作为评价压裂液性能的指标，其中压裂液对岩心伤害程度是影响压裂施工成功后增产效果大小的一个重要因素。 压裂液滤液侵入岩心，引起粘土膨胀或运移，使孔隙半径变小，当渗透率较低时，储层本身孔隙半径小，毛管力影响较大，使渗透率大幅度降低，随着渗透率增大，由于孔隙半径较大，滤液的毛管力影响就较弱了，所以渗透率伤害幅度减小。压裂液对储层基质的损害用岩心渗透率的变化来表征。岩心伤害率综合反映流经岩心后压裂液滤液渗透率的变化，岩心伤害率越大，表明压裂液对地层的伤害越严重。 2 压裂液滤液对天然岩心的伤害试验 岩心渗透率测试方法：岩心流动试验是研究压裂液损害的基本方法，是指通过岩心渗透率变化规律评价压裂液损害室内试验方法，通过正反向流动试验，用天然岩心进行压裂液破胶液对岩心基质渗透率损害率的测定。本试验对胍胶配方压裂液的岩心伤害进行了评价。参考标准《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》。 同一压裂液在不同试验条件下可以有不同的伤害率，因此对比各种压裂液的伤害程度，必须有统一的试验条件，采用具有相同矿物组成、孔隙度和渗透率的标准岩心。

一种海水基压裂液体系的研究_刘刚芝

【理论研究与应用技术】 一种海水基压裂液体系的研究 刘刚芝1，　王杏尊1，　鲍文辉1，　李秋月2 （1.中海油田服务股份有限公司，天津；2.渤海钻探井下作业分公司，河北任丘） 刘刚芝等.一种海水基压裂液体系的研究[J].钻井液与完井液，2013，30（3）：73-75. 摘要　通过室内实验研发出一种海水基压裂液体系的关键添加剂——耐盐稠化剂、胶液保护剂、螯合调节剂，优化出了耐高矿化度、黏度高、残渣低、地层伤害低的海水基压裂液体系。对海水基压裂液体系的性能评价结果表明，该体系耐温达到120 ℃，交联时间为2～5 min可调，残渣含量为318 mg/L，岩心伤害率为24.85%，破胶液表面张力为26.5 mN/m，界面张力为1.76 mN/m，达到了现场应用的要求。 关键词　海水基压裂液；耐盐稠化剂；螯合调节剂；性能评价 中图分类号：TE357.12 文献标识码：A 文章编号：1001-5620（2013）03-0073-03 压裂液是压裂施工的工作液，在陆地油田应用压裂技术开发了大量的低渗透油田，但是在海洋采用压裂技术开发低渗油气田才刚刚开始，如沿用陆地的淡水压裂液进行施工，受作业载体、液体储存空间、淡水运输的限制，压裂施工规模受到很大限制，如果天气不好，淡水供给不能保证，严重影响作业周期，增加成本投入。因此，亟需研究出海水基压裂液体系。据文献调研，国外海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系和低温硼交联压裂液体系，主要应用于疏松砂岩压裂防砂和低渗水平井分段压裂中，耐温达93 ℃[1]；中国海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系[2]，耐温达90 ℃。笔者研究出了一种海水基压裂液体系，其耐温达120 ℃，可以用过滤海水进行配制，压裂液体系耐高矿化度、黏度高、残渣低，储层伤害小，为克服海上压裂施工对淡水的依赖、降低海上压裂施工的成本，扩大海上压裂施工规模提供了技术支持。 1　研究难点 海水中含有大量无机盐，这些无机盐会影响瓜胶的水化和增黏、pH值的控制和导致沉淀的生成。海水的矿化度非常高，达到30 000～40 000 mg/L 左右，海水中复杂离子元素的存在使常规高分子稠化剂在水化溶解的过程中，受到影响而造成溶解不完全，甚至是不溶。海水中含有大量的有机质和腐生菌，使植物胶稠化剂在配制、放置过程中，很容易受微生物的腐蚀而变质，这对海水基压裂液的防腐提出了更高的要求。常规瓜胶压裂液为碱性体系，容易与海水中的离子形成沉淀，造成储层污染。因此，对海水基压裂液体系，需要开发特殊的耐盐稠化剂、胶液保护剂和螯合调节剂，使压裂液体系耐盐性能、防腐性能、储层保护性能满足施工要求。 2　关键添加剂的研发 2.1　稠化剂 水基压裂液分为天然聚合物压裂液、人工合成聚合物压裂液、表面活性剂压裂液及复合型压裂液等几类。表面活性剂压裂液是靠特殊表面活性剂自身的低临界胶束浓度，使其易在反离子作用下形成可相互缠绕的长棒状胶束集合体而起到增黏作用的，但是胶束的形成受温度的影响很大，在高温下，表面活性剂的临界胶束浓度很大，不利于胶束集合 基金项目：中海油田服务股份有限公司项目“海上低渗透储层改造技术研究”（E-23137005）资助。 第一作者简介：刘刚芝，高级工程师，1984年毕业于华东石油学院机械系矿机专业，现为中海油田服务股份有限公司油田生产事业部副总经理。地址：天津市塘沽区营口道938号天津科技大学2号楼202室；邮政编码 300450；电话（022）66907928；E-mail：liugz@https://www.wendangku.net/doc/4b11749753.html,。

压裂液性能评价-粘土稳定剂

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

浅论二氧化碳泡沫压裂液

浅论二氧化碳泡沫压裂液 发表时间：2019-03-04T14:41:44.420Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：李振连 [导读] 吉林油田储层较为复杂，非均质性强，绝大多数油藏属于低压、低渗、水敏性。常规的水基冻胶压裂液对油层有较大的伤害 李振连 吉林油田公司油气工程研究院吉林松原 138000 摘要：吉林油田储层较为复杂，非均质性强，绝大多数油藏属于低压、低渗、水敏性。常规的水基冻胶压裂液对油层有较大的伤害，反映到如排液困难、压后效果不好等。通过CO2泡沫压裂增产机理，压裂液综合性能评价，以及现场应用情况，取得了较好的效果，为低渗低产能油田开辟了新的增产措施。 关键词：增产机理；泡沫压裂；室内试验 压裂是提高油气藏早期产能、保持长期稳产的主要措施。压裂液是压裂技术的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到压裂施工的成败与压裂的效果的好坏，优质低伤害低成本是其发展方向。 1 CO2压裂现状及发展 利用CO2压裂，国外已有三十多年的历史。六十年代初，CO2作为添加剂与冻胶压裂液混合助排；七十年代初，水基压裂液中CO2浓度达到50%，这类压裂液既可满足设计的裂缝长度，又可大大减少压裂液的用水量；八十年代，CO2浓度超过了50%，通过吸收地层热量，减少以CO2气体为分散相的泡沫，具备了泡沫压裂液的优良性能，减少了因液堵对地层相对渗透率的破坏，特别适用于水敏性地层；同时，美国和加拿大的一些公司已用100%的液态CO2压裂，每年几百口井以上，取得了很好的效果，其主要特点是对地层无损害，不留残液，排液快，经济效益好。 2 探究CO2压裂增产机理 （1）在CO2压裂施工过程中，注入了大量的CO2，在地层温度下，CO2快速汽化，混溶于原油中，将大幅度降低原油粘度。另一方面，还增加了溶解气驱能量，达到助排的目的。液体从地层向井筒流动的基本规律： 在地层条件都不变的情况下，原油的粘度若降低一半，原油的产量就可提高一倍。 （2）饱和CO2的液体，PH值在3.2-3.7之间，相对来说是无腐蚀的，PH值是CO2能成为一种有效的油井强化增产介质，如当PH值降至4.5-5.0以下时，膨胀的粘土矿物可以被减少，能保持地层的渗透性，可能解除裂缝的堵塞。 （3）由于CO2泡沫压裂液具有造缝面积大、所造的裂缝导流能力高等特点，将大大提高增油能力，效果显著。 3 室内研究 3.1 基液性能及泡沫液半衰期 使用RV-20旋转粘度计在20℃、170 1/s剪切速率下，未形成泡沫之前的基液黏度见下表，PH值为7.0，形成泡沫之后，在25℃，0.1MPa下测得泡沫流体的半衰期为300分钟，具有良好的泡沫稳定性，PH值为4.0。 3.2 泡沫压裂液综合性能评价 压裂液综合性能评价严格按照中国石油天然气股份公司颁布标准SY/T5107--2005 《水基压裂液性能评价方法》进行。结果见表1。

粘土稳定剂

粘土稳定剂综述 1．背景 随着油田的开发，粘土稳定剂的应用越来越广泛，种类越来越多，根据不同的结构及所使用的化学药品不同，在这方面的研制大致可以可分为三个阶段：50年代到60年代后期，主要用无机盐类粘土稳定剂来防膨；70年代主要用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂粘土稳定剂来防膨；80年代以后，主要开展了用阳离子有机聚合物粘土稳定剂来防膨。 1.1无机盐类 无机盐类粘土稳定剂的种类、特点、使用条件和效果见表1。 表1 无机盐类粘土稳定剂性能对比表 种类化学式特点用量使用条件效果 钠盐NaCl 易离子化、易水化8~10% 高浓度对粘土有防 膨作用，低浓度促 使粘土水化、分散 运移 高浓度有效， 易被其它离 子置换 钾盐铵盐 KCl NH4Cl 离子直径与粘土 构造空穴相当，易 进入空穴中，结合 牢固 3~5% pH=3~7时效果较 好，与30%甲醇配 合使用，效果更好 与粘土结合 牢固，效果都 比较好 氢氧化 钾KOH 易进入粘土空穴 中结合牢固，特殊 化学作用 15~20% 温度22~85℃ 时间24小时 比以上无机 盐更有效的 防膨粘土 氢氧化 钙Ca(OH)2 与粘土反应转化 为铝硅酸钙 随使用情 况而定 温度需要高于 65℃，配合其它处 理剂使用 对砂岩中粘 土防膨好 三氯化 铝AlCl3 离子电价较高，与 粘土吸力强 1~2% 无特殊使用条件 比其它无机 盐防膨好 该类粘土稳定剂货源广、价格低、使用维护简单，但它只能暂时防膨粘土颗

粒，当油层环境变化时，该类粘土稳定剂发生阳离子交换，使粘土恢复至原来的水敏状态，另外，这类粘土稳定剂不可能像聚合物那样产生多点吸附，因此对防止粘土运移效果不明显。该类粘土稳定剂主要用在钻井、压裂、酸化等作业中。 1.2无机多核聚合物 目前，油田上用于粘土稳定剂的多核羟桥络离子主要有两种：羟基铝和羟基锆。多核羟桥络离子类粘土稳定剂可作为长效粘土稳定剂使用，能消除微粒运移和粘土水化膨胀的危害，能处理大面积的储层，但耐酸性差，货源不充分，价格偏高。 1.3 Gemini阳离子表面活性剂 Gemini阳离子表面活性剂由于在水中可以解离出有表面活性的阳离子，能吸附在粘土颗粒的表面上中和粘土颗粒上的负电荷，因此Gemini阳离子表面活性剂也能做粘土稳定剂。Gemini阳离子表面活性剂溶于水后都电离出有机阳离子基团，这些有机阳离子基团可取代粘土晶层表面的K+、Na+、Ca2+等金属阳离子而吸附到粘土颗粒的表面上，另外，阳离子表面活性剂分子可以通过分子间力及形成氢键吸附在粘土颗粒的表面上。阳离子表面活性剂吸附在粘土颗粒的表面以后，阳离子的有机尾部伸向空间，形成一层亲油憎水的吸附层，将水和粘土分开，同时被吸附的阳离子中和了粘土表面的负电荷，减少晶层之间的斥力，从而避免了粘土颗粒的水化、膨胀、分散、运移。当阳离子表面活性剂的有机基团链较长时，就阻止其它阳离子进入吸附的中心，使吸附在粘土颗粒表面上的阳离子表面活性剂不会被其它阳离子取代。 阳离子表面活性剂防膨粘土的效果优于KCl，而且长期持久，但其最大的缺点是能使储层的水润湿性变为油润湿性，可使水的相对渗透率下降。 1.4 有机阳离子聚合物 有机阳离子聚合物防膨粘土的能力超过无机盐类和无机多核聚合物与阳离子表面活性剂类粘土稳定剂，且具有用量少、效能高、吸附能力强、受PH值影响小、对地层适应性强等优点，是近几年来国内外重点研究和应用的对象。该类粘土稳定剂正电荷密度高，当它加入水中后，电离出的有机阳离子可以通过静电作用吸附在粘土颗粒的表面上，由于有机阳离子聚合物所带的正电荷较多，可以

高温粘土稳定剂QSH1020 1966-2013

Q/SH1020 1966-2013 代替 Q/SH1020 1966-2008高温粘土稳定剂通用技术条件 2013-07–05 发布 2013-07–15 实施

Q/SH1020 1966-2013 前 言 本标准按照 GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。 本标准代替 Q/SH1020 1966—2008《高温粘土稳定剂通用技术条件》。 本标准与 Q/SH1020 1966—2008 相比，除编辑性修改主要技术改变如下： ——更换了实验用粘土； ——修改防膨率、耐水洗率测试方法； ——增加有机氯含量技术要求。 本标准由胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：胜利油田分公司采油工艺研究院。 本标准主要起草人：于田田、林吉生、张仲平、贺文媛、王志敏。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ——Q/SH1020 1966—2008。 Ⅰ

Q/SH1020 1966-2013 高温粘土稳定剂通用技术条件 1 范围 本标准规定了高温粘土稳定剂的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及 HSE 要求。 本标准适用于高温粘土稳定剂的采购和质量检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 6368 表面活性剂水溶液 pH 值的测定 电位法 SY/T 5490-1993 钻井液试验用钠膨润土 SY/T 5358—2002 储层敏感性流动实验评价方法 Q/SH1020 2093 油田化学剂中有机氯含量测定方法 3 技术要求 高温粘土稳定剂的产品质量应符合表 1的技术要求。 表 1 高温粘土稳定剂技术要求 项 目 指 标 外观 均匀液体，无机械杂质 水溶性 溶于水 pH(4%水溶液) 6.0～9.0 固含量 ≥25% 防膨率（300℃、24h） ≥80% 耐水洗率 ≥95% 渗透率保留率（250℃） ≥85% 有机氯含量 0.0% 4 试验方法 4.1 外观 在光线充足的条件下目测。 4.2 水溶性 用蒸馏水将样品配成 4％的水溶液，用玻璃棒搅拌 1min，静止 3min 观察，高温粘土稳定剂溶液应 呈均匀透明液体。 1

压裂液

压裂液 大体作用:1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。 压裂液分类及作用 压裂液可分为： A 水基压裂液（稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液）； B 油基压裂液（稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液）。 C乳化压裂液； D纯气体压裂液 1）前置液：作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入，它还起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率，在一部分前置液中加细砂以堵塞地 2）携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在压裂液的总量 3）顶替液：作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。中间顶替液 压裂液的性质

④稳定性好。压裂液稳定性包括热稳定性和剪切稳定性。即压裂液在温度升高、机械剪切下粘度不发生大幅度降低，这对施工成败起关键性作用。 ⑤配伍性好，压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。这些要求是非常重要的，往往有些井压裂后无效果就是由于配伍性不好造成的。 ⑥低残渣。要尽量降低压裂液中的水不溶物含量和返排前的破胶能力，减少其对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，增大油气导流能力。 ⑦易返排。裂缝一旦闭合，压裂液返排越快、越彻底，对油气层损害越小。 ⑧货源广，便于配制，价格便宜。 常用各种类型压裂液或压裂液体系见表3-2。 注：HPG:羟丙基瓜胶；HEC:羟乙基纤维素；TQ:田菁胶；CMHEC:羧甲基羟乙基纤维素CMHPG: 羧甲基羟丙基瓜胶。 一.水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，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(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有粘度高、悬砂能力强、滤失低、摩阻低等优点。目前国内外使用的水基压裂液分以下几种类型：天然植物胶压裂液,包含如瓜胶及其衍生物羟丙基瓜胶，羟丙基羧甲基瓜胶，延迟水化羟丙基瓜胶；多糖类有半乳甘露糖胶，如田箐及其衍生物，甘露聚葡萄糖胶；纤维素压裂液,包含如羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基—羟乙基纤维素等；合成聚合物压裂液,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。 水基压裂液配液过程是： 水+添加剂+稠化剂→溶胶液

粘土稳定剂

HMD-10粘土稳定剂 一、产品介绍 HMD-10粘土稳定剂是一种有机阳离子聚合物的复合物，分子链节含有多个阳离子基团，能以网络形式强力吸附在粘土的交换点上，并通过分子间力和氢键力等作用，牢固吸附在粘土表面。该产品具有明显防止储层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高。产品分子量适当，可适用于高渗和低渗油气层；而且其独特的刚性结构，能进入粘土矿物层间，在多种化学力的作用，达到高效稳定作用。 该产品性能稳定，使用浓度低，现场使用方便简单，可广泛应用在注水、压裂或酸化作业中的防膨预处理。 二、主要用途 本品主要应用于油田注水、压裂酸化前对地层进行预防膨处理。 HMD-10粘土稳定剂与注入水同时注入井中。HMD-10分子中的亲水基团与毛细管壁粘土和页岩发生化学反应以化学键牢固的结合，亲油基团在外，在毛细管表面形成一层保护膜，使毛细管畅通，防止毛细管堵塞。已堵塞的毛细管也能被打通，确保石油能畅通流入生产井，从而提高石油采收率。 HMD-10粘土稳定剂在强酸环境中仍能与毛细壁和页岩以化学键牢固结合，防止毛细管壁页岩和粘土吸水膨胀、分散、运移，打开毛细管，使之永久性的畅通，确保石油流入采油井，从而提高石油采收率。 三、技术指标 四、使用说明 1、本产品极易溶于水。在作业液或注水液中，待其它药品加入完毕循环后，再加入本产品，循环均匀即可使用。 2、施工：可按一般钻井、压裂、酸化、压井注水程序方法进行。 3、在注水中加入0.5-2%的HMD-10粘土稳定剂，起到较好的防膨效果。 4、在酸化液或压裂液中加入0.5-2%的HMD-10粘土稳定剂能起到较好的粘土稳定效

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)

压裂液返排处理

11.2 项目实施方案 11.2.1压裂返排液分析 常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基压裂液为主。压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于两个方面：一是施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；另一个方面就是压裂施工完成后从井筒返排出来的压裂破胶液，返排的压裂废液中含有大量的胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，众多添加剂的加入使压裂液具有较高的COD值、高稳定性、高黏度等特点，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。总的来说，压裂废液具有以下特点： （1）成分复杂。返排液主要成分是胍胶和高分子聚合物等，其次是SRB菌、硫化物、硼酸根、铁离子和钙镁离子等，总铁、硼含量都很高。 （2）处理难度大。悬浮物是常规含油污水处理中最难达标的项目，压裂返排液组分的复杂性及其性质的独特性决定了其处理难度更大。 （3）处理后要求比较高。处理后的液体不仅粘度色度要达标，里面的钙镁离子、铁离子、和硼酸根离子均要去除，否则会影响后续配制压裂液的各项性能。 11.1 国内外研究现状 由于压裂废液具有粘度大、稳定性好、COD高等特点，环保达标处理难度较大。国外对压裂废液的处理主要是回收利用。根据国外报道的技术资料看，他们对压裂废液的处理技术和工艺相对简单，一般采用固液分离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等几个组合步骤，处理后的水用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水。这种处理方式不仅降低了处理压裂废液的费用支出，而且还减少了污染物的排放。 国内对早些压裂废液的处理主要采取以下一些方法： （1）废液池储存：将施工作业中产生的压裂废液储存在专门的废液池中，采用自然蒸发的方式干化，最后直接填埋。这种处理方式不仅耗时长，而且填埋的污泥块仍然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物，存在严重的二次污染。 （2）焚烧：这种方式虽然可以在一定程度上控制污染物的排放，但仍然会造成大气污染。 （3）回注：将压裂废液收集，集中进行絮凝、氧化等预处理，然后按照一定比例与采油污水掺混进行再处理，处理后的水质达标后用作回注用水。

高温防膨剂

高温防膨剂 BYH系列防膨剂 1、简介随着油田注水工艺的实施，地层中，尤其是碎屑岩层中，常含有一定数量的粘土，它给石油的开采带来了两方面的问题。一是膨胀性粘土矿物遇水膨胀，使原孔隙不大的孔道封死，降低了地层的渗透率，使注水井注水压力太高，注不进去水，地层中的原油不能采出；二是在较大的孔道中粘土矿物会被分散成微粒产生运移，在一定条件下封堵孔隙介质喉道，同样会降低地层的渗透率，影响原油的采出。BHY系列防膨产品可以同时防膨和防粘土微粒运移，是有利原油开采的化学助剂，具有广阔的市场前景观和良好的社会效益。 型号 BYH-10 BYH-11 BYH-16 名称防膨剂高温防膨剂粘土稳定剂理化及技术指标 外观黄色至深褐色液体黄色至深褐色液体黄色至深褐色液体 pH值 6～8 6～8 6～8 水溶性与水互溶与水互溶与水互溶 与压裂液酸液配伍性无分层、沉淀和悬浮现象无分层、沉淀和悬浮现象无分层、沉淀和悬浮现象 放膨率（2%），% ≥90≥90放膨率（5%，300℃，72）％≥70

2、产品特点及应用机理产品特点：具有防止粘土膨胀和运移，稳定粘土有效期长，分子结构稳定，与其它助剂复配后不仅能满足高渗透率油田的要求，更适应于中、低渗透油层粘土稳定工艺的需要应用机理：本品是一种新型超支化Gemini季铵盐，具有极高的Zeta电位，易通过分子间力的作用吸附于粘土微粒上，防止粘土微粒因静电斥力产生运移，从而起到有效的防止粘土膨胀的作用，降低泥页岩的水化、膨胀、分散，有利于敏感性砂岩粘土矿物的稳定。 3、使用说明：常规使用方法及工艺适用条件：将计量准确的液体防膨剂加入计量的水（或洗井液、压裂液、酸产品型号: 品牌: 产地:

多烯多胺盐黏土稳定剂的合成及性能评价

2014年9月第29卷第5期 西安石油大学学报（自然科学版） Journal of Xi＇an Shiyou University （Natural Science Edition ） Sep.2014 Vol.29No.5 收稿日期：2014-05-31 基金项目：陕西省科技统筹创新工程计划项目“提高延长油田主力油层开发效果系统工程关键技术研究”（编号：2011KTZB 01-04） 作者简介：王思中（1981-），男，硕士，工程师，主要从事油气田开发方面的研究。E-mail ：wangsizhong@https://www.wendangku.net/doc/4b11749753.html, 文章编号：1673-064X （2014）05-0085-04 多烯多胺盐黏土稳定剂的合成及性能评价 王思中1，廖乐军2，纪冬冬2，高燕2 （1.中国石油天然气集团公司办公厅，北京100007； 2.川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西西安710021） 摘要：通过多烯多胺类物质二乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺分别与盐酸、草酸、乙酸反应合成黏土稳定剂。对合成产物的性能进行评价，结果表明：采用盐酸合成的黏土稳定剂在0.5%（质量分数）投加量、140?、放置14d 条件下的防膨率达87%以上；耐水冲刷能力顺序为四乙烯五胺盐酸盐＞三乙烯二胺盐酸盐＞二乙烯三胺盐酸盐＞乙二胺盐酸盐。岩心流动实验表明，多烯多胺盐酸盐黏 土稳定剂防止黏土颗粒膨胀和运移的综合性能良好，对岩心的伤害率在20%以下。关键词：多烯多胺；黏土稳定剂；防膨率；岩心流动实验中图分类号：TE39 文献标识码：A 黏土矿物广泛存在于油层中，以高岭石、绿泥石、 蒙脱石、伊利石为主。全世界97%的油层都在不同 程度上含有黏土矿物［1］。黏土矿物的存在导致其在油气田开发中出现水化膨胀、分散、运移等问题 ［2-3］ 。黏土膨胀和运移是引起水敏性油藏储层渗透率伤害 的主要因素，影响油田开发效果［4］ 。油气开发中加入 黏土稳定剂的目的在于防止由于黏土发生膨胀和运移而对储集层的渗透率造成伤害。现有的黏土稳定剂大致可分为无机盐类、无机多核聚合物、阳离子表面活性剂和有机阳离子聚合物4类。其中无机盐类黏土稳定剂价格低廉，短期防膨效果较好，缺点在于防膨有效期短，且对抑制微粒运移效果较差；无机多核聚合物主要有羟基铝、羟基铁、氯氧化锆等，其有效期比无机盐长，但耐酸性差，且不适用于碳酸盐含量高的砂岩地层；阳离子表面活性剂类的吸附作用和抗水洗能力强，但会使地层转变成亲油性从而降低了油气相的渗透率；有机阳离子聚合物类使用范围广，稳定效果好，有效时间长，既能抑制黏土的水化膨胀又 能控制微粒的分散运移。在黏土稳定剂中发展较快的是有机阳离子聚合物，以多烯多胺盐用作黏土稳定剂的研究鲜有报道。多烯多胺类物质包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺，因其在合成过程中均以乙烯与胺为原料而得名。多烯多胺类物质与酸反应所得产物属于季铵盐类。季铵型阳离子黏土稳定剂具有吸附作用力强、中和黏土矿物表面ζ电位能力强、离子交换能力强、吸附性能不受pH 值影响 等优势，因此能够长期保持其稳定黏土的作用［5-7］ 。 本文拟将多烯多胺类物质用于黏土稳定剂合成，以防膨率为评价指标研究最合适的合成方法，并对合成黏土稳定剂的性能进行评价。为将来单独用作黏土稳定剂或替代无机盐类黏土稳定剂参与有机聚合物类黏土稳定剂的复配研究提供参考。 1 实验部分 1.1 仪器、试剂及药品 仪器：R V 10旋转蒸发仪、101-1A 电热鼓风干

胜利油田开发和应用的粘土稳定剂

第16卷第1期油田化学Vol.16No.1 1999年3月25日Oilfield Chemistry25M arch1999 文章编号:1000-4092(1999)-01-0077-04 胜利油田开发和应用的粘土稳定剂X 宁廷伟 (胜利石油管理局科技处,山东东营257001) 摘要:本文综述了80年代以来胜利油田开发和应用的粘土稳定剂,介绍了它们的主要成分和使用情况,探讨了今后的发展。 关键词:粘土稳定剂;有机阳离子聚合物;应用;胜利油田;综述 中图分类号:T E258:T E358:O69文献标识码:A 地层中含有一定量的粘土矿物如高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等。在正常情况下,从上到下,含油层中蒙脱石含量减少,伊利石含量增加,高岭石在一定深度消失,绿泥石主要分布在深层。这些粘土矿物多由硅氧四面体和铝氧八面体组成层状结构。其中蒙脱石由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成,层间表面均为氧层,联结力弱,当与水接触时,水可进入晶层之间,晶层表面的可交换阳离子在水中解离扩散,形成扩散双电层,使表面带电,晶层之间相互排斥,产生膨胀,故蒙脱石属膨胀型粘土矿物。粘土膨胀可引起地层渗透率降低。高岭石、伊利石和绿泥石或因层间易形成氢键、联结紧密,水不易进入层间,或因阳离子交换容量很小,水引不起膨胀,一般地属非膨胀型粘土矿物。在地层流体冲刷下,非膨胀粘土可分散成片状微粒而运移,进入地层孔隙,堵塞喉道,降低地层渗透率。 为了保护油气地层的渗透性,必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。其中能防止粘土矿物膨胀的处理剂称为防粘土膨胀剂(防膨剂),能防止粘土微粒运移的处理剂称为防粘土微粒运移剂(防运移剂),两者都属粘土稳定剂[1]。胜利油田从80年代中期以来高度重视粘土稳定剂,开发出多种粘土稳定剂并投入现场应用。本文按时间先后逐一介绍这些粘土稳定剂。 1粘土稳定剂简介 1.1无机类粘土稳定剂[1] 胜利油田从开发初期就开始使用各种盐类如氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙和氯化镁等作为粘土稳定剂,后来又开发使用了羟基铝、羟基铁、羟基锆等无机阳离子聚合物粘土稳定剂。无机盐类的防膨机理是减少粘土表面扩散双电层厚度和Zeta电位。其中钾盐的防膨效果最好,使用最多,原因在于钾离子的直径(0.266nm)与粘土表面由六个氧原子围成的空隙内切直径(0.280nm)相匹配,它容易进入此空间而不易从此空间释出,可有效地减少粘土表面的负电性。无机盐是非永久性粘土稳定剂,当其浓度减少到一定程度时稳定粘土的作用就会消失。无机阳离子聚合物稳定粘土的机理是在水中解离出多核羟桥络离子,这种络离子具有很高的正电价并且结构与粘土相似,能紧密吸附在粘土表面上,减少粘土表面的负电性。无机阳离子聚合物稳定粘土的有效期比无机盐长,但不耐酸,不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。无机粘土稳定剂多数属通用化工产品,品种多,使用场合多,生产厂家也多,本文不作详 X收稿日期:1999-01-25。 作者简介:宁廷伟(1936-),男,教授级高级工程师,长期从事油田化学科技管理工作,1996年退休。