文档介绍：压裂液技术研发新进展
2012年03月21日
薛承瑾
胍胶增稠剂大幅涨价后的思考与对策
2011年4季度以来,国际市场瓜尔胶片价格持续大幅上涨,涨幅超过300%(由原来的2-3万元/吨上涨至13万元/吨以上),可考虑采取以下应对措施:
(一)降低瓜尔胶使用浓度
●应用羧甲基胍胶(CMHPG),代替羟丙基胍胶(HPG),用量可降低1/3-1/2
●研制低分子改性胍胶压裂液体系
●研制高效交联剂,如双分子或多分子型有机硼、钛、锆交联剂
(二)其他天然植物胶代替瓜尔胶
如香豆胶、田菁胶、魔芋胶、黄原胶等作为压裂液的增稠剂,优化研究相应的交联剂及配套添加剂
(三)清洁压裂液替代胍胶压裂液
●粘弹性表面活性剂(VES)清洁压裂液
●抗温抗盐聚合物清洁压裂液
●纳米材料缔合清洁压裂液
主要内容
1 压裂液概述
2 几种新型压裂液
3 压裂液发展的几点思考
压裂液
压裂过程中所用的液体
由多种添加剂按一定配比形成
的非均质不稳定化学体系
性能要求:滤失小;悬砂能力
强;摩阻低;稳定性好;配伍
性好;低残渣;易返排;货源
广、易于配制、价格便宜
水基压裂液
VES压裂液
泡沫压裂液
1 压裂液概述
1 压裂液概述
,美国堪萨斯州第一次水力压裂施工,油基压裂液
50年代,水基压裂液得以应用,但仍以油基为主
60年代,瓜尔胶改性研究及其交联水基压裂液体系(B、Al)
70年代,成功将瓜尔胶化学改性,完善了相应交联体系(无机钛和锆),水基压裂液迅速发展并在应用中取得主导地位
80年代,有机钛、锆交联水基压裂液及其泡沫压裂液体系(N2和CO2),微观结构、流变学特性、伤害与保护
90年代,有机硼交联水基压裂液体系,胶囊破胶剂技术,压裂液技术无论是其体系本身还是应用工艺都日趋成熟
2000年,低稠化剂浓度水基压裂液、清洁压裂技术和其他压裂液
2011年以后,替代胍胶压裂液体系的研发
压裂液发展历程
前置液
破裂地层并造成一定几何形态的裂缝
降温
携砂液
将支撑剂携带入裂缝并铺置于预定位置
顶替液
将井筒中携砂液全部替入裂缝
按照泵注程序和所起作用不同,压裂液分为三类
按耐温性不同,压裂液分为四类
低温(20-60℃)
中温(60-120℃)
高温(120-180℃)
超高温(>180℃)
1 压裂液概述
传统压裂液
水基压裂液
乳化压裂液
清洁压裂液
泡沫压裂液
油基压裂液
按照化学组成不同,压裂液
分为五类
压裂液类型
优点
缺点
适用范围
使用情况,%
国外
国内
水基压裂液
性能好,易于控制压裂液状态;液柱密度大,可降低泵压;廉价、安全、可操作性强
降低相对渗透率,伤害较高,不易返排,需要助排措施
除了强水敏储层外均可使用
60-70
≧90
油基压裂液
配伍性好、低密度、易返排、伤害小
流变性能差,不易控制;密度低,摩阻高,泵压高;成本高,安全性差
强水敏、低压储集层,加砂规模小,温度低于110℃的储集层
≦5
≦3
泡沫压裂液
携砂能力强;液体效率高;密度低、易返排,伤害小
密度小,摩阻高,施工压力高,需要特殊设备
低压、水敏储集层或者含气层
25-30
≦3
乳化压裂液
残渣少、滤失低、伤害小
摩阻较高,油水比例较难控制
低压、水敏储集层、低中温井
≦5
≦2
清洁压裂液
弹性好,携砂能力强;无聚合物、无残渣、低伤害;破胶容易控制
粘度低、滤失较大、成本高
低温(≦100℃)高渗透油气储层
≦2
开始应用
常用压裂液体系的比较
1 压裂液概述
清洁压裂液
以盐水为分散介质(溶剂),加入表面活性剂和助剂,配制而成的一种具有一定粘弹性的胶束流体,也称为无聚合物压裂液或者粘弹性表面活性剂压裂液(VES)
1 压裂液概述
清洁压裂液微观结构图
C < CMC(临界胶束浓度)
C ≥ 10CMC时形成的
Debye棒状胶束
C ≥ CMC时形成的
Hartley球状胶束
C继续增大:棒状胶团六角束
C继续增大:胶束网络
VES形成机理示意图
1 压裂液概述
清洁压裂液在遇油时的
自动离解过程
优点:
(1)粘度低,但能有效地依靠流体的塑
性和结构输送支撑剂
(2)摩阻低
(3)很容易在盐水中溶解,不需要交联剂、
破胶剂和其它化学添加剂,无地层伤
害并能使充填层保持良好导流能力
使用现状:
(1)国外:现场施工超过30000井次
(2)国内:克拉玛依、长庆、大庆等油田进行
了20多次作业,效果显著
1 压裂液概述