YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,8,章,压裂液及压裂用添加剂,第三篇 采油化学,第8章压裂液及压裂用添加剂第三篇 采油化学,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.1,引言,压裂就是用,压力,将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力,增加导流面积的增产、增注措施。,（,2,）压裂的作用,是,低渗透油藏、碳酸盐,油藏主要的增产、增注措施。,（,1,）什么是压裂？,第8章 压裂液及压裂用添加剂8.1 压裂液 8.1.1 引,粘度高,摩阻低,滤失量少,对地层无伤害,配制简便,材料来源广,成本低,（,3,）压裂液：,压裂液是压裂过程中所用的液体。,（,4,）对压裂液要求：,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.1,引言,粘度高（3）压裂液：压裂液是压裂过程中所用的液体。（4）对压,（,5,）压裂液的分类,稠化油基压裂液,油基冻胶压裂液,水基压裂液：,稠化水压裂液,水基冻胶压裂液,水基泡沫压裂液,水包油压裂液,稠化水包油压裂液,油基压裂液：,水为溶剂或分散介质,油为溶剂或分散介质,适宜压裂水敏地层,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,（5）压裂液的分类稠化油基压裂液水基压裂液：稠化水压裂液油基,（,1,）水基压裂液,稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。,稠化水压裂液,常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。,合成高分子,生物高分子,改性天然高分子,部分水解聚丙烯酰胺,羧甲基纤维素,黄胞胶,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.2,压裂液,（1）水基压裂液稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。稠化水,稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。,稠化水压裂液,常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。,配稠化水压裂液时，可利用协同效应。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.2,压裂液,（,1,）水基压裂液,稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。稠化水压裂液常用的稠化,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.2,压裂液,质量分数一般为,0.5-5.0%,第8章 压裂液及压裂用添加剂8.1 压裂液8.1.2,水基冻胶压裂液,成胶剂即水溶性聚合物（详见,p198,表,8,1,）。,交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交联条件。,破胶剂主要用,过氧化物,，通过氧化降解破胶。,水基冻胶压裂液主要由,水、成胶剂、交联剂和破胶剂,配成。具有高粘度、底摩阻、低滤失、对地层伤害小等特点。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.2,压裂液,（,1,）水基压裂液,水基冻胶压裂液成胶剂即水溶性聚合物（详见p198表81）,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,聚丙烯酰胺的,醛冻胶,聚丙烯酰胺的醛冻胶,pH46,聚丙烯酰胺的,锆冻胶,pH46聚丙烯酰胺的锆冻胶,聚丙烯酰胺的,铬冻胶,pH46,聚丙烯酰胺的铬冻胶pH46,羟基的临位顺式交联（碱性条件）,羟基的临位顺式交联（碱性条件）,硼酸,对,GM,的交联反应,硼酸对GM的交联反应,水包油压裂液,与稠化水相比水包油乳状液有更好的,粘温关系,水包油压裂液主要由水、油和乳化剂配成。,水：淡水、盐水、稠化剂,油：原油、馏分油,乳化剂：离子型、非离子型、两性表面活性剂（,p202,表,8,4,）,配制：,特点：,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,8.1,压裂液,8.1.2,压裂液,（,1,）水基压裂液,水包油压裂液与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系水包油,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,水包油压裂液,与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系；,特点,有很好的降阻性能(,?,)；,依据乳化剂不同，能自动破乳排液,(,？,),。,能用在比较高的温度（ 160,）下；,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,1,）水基压裂液,HLB,值,8,18,，加量,1,3,，油水比,50,：,50,80,：,20,水基冻胶包油压裂液,水包油压裂液中加入交联剂,水包油压裂液与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系；特,水基泡沫压裂液,水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气作分散相的压裂液。,低粘度（但悬砂能力强）；,低摩阻；,低滤失量；,低含水量；,压裂后易于排出；,对地层污染少。,特点,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,1,）水基压裂液,水基泡沫压裂液水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气作分散,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,1,）水基压裂液,水基泡沫压裂液 起泡剂：,AS,、,ABS,、,OP,、烷基硫酸酯盐、季铵盐等，加量,0.5-2.0%,，泡沫特征值,0.5-0.9,。水基冻胶泡沫压裂液,水基,冻胶,泡沫压裂液是指以水基,冻胶,介质，以气作分散相的压裂液。,第8章 压裂液及压裂用添加剂5.1 压裂液（1）水基压裂液,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,1,）水基压裂液,粘弹性表面活性剂压裂液,主要有,水、长链表面活性剂、水溶性盐和（或）醇,配制而成。,长链表面活性剂,可选用阴离子型、阳离子型、非离子型和两性的活性剂。,水溶性盐,可选用无机盐和有机盐，如氯化钾、硝酸钾、水杨酸钠等。,醇,可选用乙醇、异丙醇等。 具有无残渣、低伤害、剪切稳定等特点。,第8章 压裂液及压裂用添加剂5.1 压裂液（1）水基压裂液,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,1,）水基压裂液,粘弹性表面活性剂压裂液,长链表面活性剂溶于一定浓度的盐和醇时，抑制了其水溶性，促使长碳链缔合，生成线性胶束，相互纠缠，产生结构，提高了压裂液的粘度，使其能挟砂压裂地层。拉伸作用下，线性胶束结构显示出粘弹性。,第8章 压裂液及压裂用添加剂5.1 压裂液（1）水基压裂液,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,稠化油压裂液,将稠化剂溶于油中配成。,脂肪酸皂,常用的稠化剂,磷酸,酯,油溶性聚合物,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。脂肪酸皂常用的稠化剂磷,A.,脂肪酸皂,超过一定浓度以后，,脂肪酸皂,可在油中,形成结构,，产生结构粘度，将油稠化。,稠化机理,A.脂肪酸皂 超过一定浓度以后，脂肪酸皂可在油中形成结,A.,脂肪酸皂,A. 脂肪酸皂,A.,脂肪酸皂,A. 脂肪酸皂,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,B.,磷酸酯,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,B.,磷酸酯,使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）活化。,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,C.,油溶性聚合物,在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，将油稠化。,稠化油压裂液,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,C. 油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，,C.,油溶性聚合物,在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，将油稠化。,C.油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，,YH第8章-压裂液及其添加剂解析课件,油基冻胶压裂液,当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压裂液就转化为油基冻胶压裂液。,油基冻胶比稠化油有更高的粘度，有更好的携砂能力，能用于压裂更深的地层。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,油基冻胶压裂液 当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压,油包水压裂液,油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。,优点,缺点：,粘度高、悬砂能力强、滤矢量低、对油层伤害小。,流动磨阻很高。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,油包水压裂液油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。优点缺点,油包水压裂液,油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，在乳状液破坏后，还可给出酸液，将压裂产生的裂缝溶蚀加宽，提高压裂效果。,油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。,油包酸压裂液,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,油包水压裂液 油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，在,油基泡沫压裂液,油,：原油、柴油或煤油,气体,：二氧化碳和氮,起泡剂,：,含氟的聚合物,油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.1,压裂液,（,2,）油基压裂液,油基泡沫压裂液 油：原油、柴油或煤油油基泡沫压裂液主要由油,防乳化剂,粘土稳定剂,助排剂,润湿反转剂,支撑剂,破坏剂,减阻剂,降滤失剂,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,防乳化剂第8章 压裂液及压裂用添加剂5.2 压裂液用添加剂,(1),支撑剂,支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑裂缝的物质。,密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。,粒径一般在,0.4-1.2,mm,要求,:,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,(1)支撑剂 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后,常用支撑剂,高强度的支撑剂,天然支撑剂,低密度的支撑剂,化学稳定性好的支撑剂,石英砂、氧化铝、锆石、核桃壳等,烧结陶粒、核桃壳等,微孔烧结陶粒、核桃壳等,酚醛树脂覆盖的砂粒、有机硅覆盖等,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,(1),支撑剂,常用支撑剂高强度的支撑剂天然支撑剂低密度的支撑剂化学稳定性好,（,2,）,破坏剂,在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够低的化学剂。由于破坏后的压裂液易从地层排出，因此可减小压裂液对地层的污染。,常用的破坏剂：,过氧化物,酶,潜在酸,潜在螯合剂,压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（2）破坏剂 在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够低的,过氧化物是含有过氧基（-,O-O-）,的化合物。,过氧化物是通过聚合物,氧化降解,，破坏冻胶结构。,A.,过氧化物,破坏剂,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,过氧化物是含有过氧基（-O-O-）的化合物。A.过氧化物破坏,破坏机理,B.,酶类破坏剂,对,聚糖,水解降解,起催化作用，破坏冻胶结构。,使用条件,酶只能用于温度低于,65,和,pH,值在3.58,范的条件下。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,破坏机理B.酶类破坏剂 对聚糖水解降解起催化作用，破坏冻胶,潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。,通过改变条件（,pH,值），使冻胶交联结构破坏而起作用。,C.,潜在酸类,破坏剂,破坏机理,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质。,破坏机理,潜在螯合剂是在一定条件下能转变为可螯合交联剂的物质。,低于60、60和高于60的条件下水解产生草酸或丙二酸，螯合作为交联剂的金属离子，破坏冻胶的交联结构。,C.,潜在螯合剂,破坏剂,竞争络合的机理,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,破坏机理 潜在螯合剂是在一定条件下能转变为可螯合交,油基冻胶压裂液主要用,乙酸钠、苯乙酸钠,等破胶。,如乙酸钠对磷酸酯铝盐的破胶。,油基冻胶压裂液主要用乙酸钠、苯乙酸钠等破胶。,（,3,）减阻剂,在紊流中，流体流动阻力是由尺度大小随机、运动随机的漩涡形成所引起。漩涡总是逐渐分解而产生尺度越来越小的漩涡。漩涡越小，能量的粘滞损耗越大。,压裂液减阻剂是指在,紊流状态下,能减小压裂液流动阻力的化学剂。,减阻机理：,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（3）减阻剂 在紊流中，流体流动阻力是由尺度大小随机、,（,3,）减阻剂,在,高质量浓度,使用时，它是,稠化剂,；,在,低质量浓度,使用时，它是,减阻剂,。,聚合物可同时是稠化剂和减阻剂。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（3）减阻剂在高质量浓度使用时，它是稠化剂；聚合物可同时是稠,聚合物减阻机理：,它是通过,储藏紊流能量,的机理减小压裂液的流动阻力。,聚合物是以蜷曲的状态存在。漩涡可以把能量传递给聚合物，使其发生弹性型变。这些能量在减阻剂应力松弛时释放出来，还给漩涡，维持紊流状态。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（,3,）减阻剂,聚合物减阻机理：它是通过储藏紊流能量的机理减小压裂液的,水基压裂液用水减阻剂,水基压裂液用水减阻剂,油基冻胶减阻剂,油基冻胶减阻剂,（,4,）,降滤失剂,能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。,降滤失剂的作用：,减少压裂液对地层的污染，并可在压裂时使压力迅速提高。,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（4）降滤失剂 能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂。,常用的降滤失剂：,油溶性降滤生剂,水溶性降滤失剂,酸溶性降滤失剂,降滤失剂在压裂后,能被溶掉,，不会污染地层。,水溶性聚合物、水溶性皂、水溶性盐颗粒等。,蜡、松香、聚苯乙烯等,碳酸钙粉、石英粉等,第,8,章 压裂液及压裂用添加剂,5.2,压裂液用添加剂,（,4,）,降滤失剂,常用的降滤失剂：油溶性降滤生剂水溶性降滤失剂酸溶性降滤失,本章小结,（,1,）常用的压裂液体系、组成及其适用性。,（,2,）常用的压裂添加剂种类、机理及其适用条件。,思考题：,（,1,）水基压裂液主要有哪几类？,（,2,）常用的稠化剂有哪几类？简述其稠化机理。,（,3,）常用的支撑剂、破坏剂有哪几类？简述其稠化机理。,本章小结,