压裂常用药剂

压裂常用药剂

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-08-23 21:27    浏览量:

  压裂常用药剂_能源/化工_工程科技_专业材料。按化学性质分类 常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳状压裂液、醇基 压裂液以及酸基压裂液等六品种型。 1.水基压裂液是以清水做溶剂或分离介质,向此中插手稠化剂、添加剂配制 而成的。主

  按化学性质分类 常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳状压裂液、醇基 压裂液以及酸基压裂液等六品种型。 1.水基压裂液是以清水做溶剂或分离介质,向此中插手稠化剂、添加剂配制 而成的。次要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂,即动物胶及衍生物(胍尔胶、 田菁胶、香豆胶等) 、纤维素衍生物和合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中 溶胀成溶胶,经交联剂交联后构成黏度极高的冻胶,在施工竣事后,为了使冻胶 破胶还需要插手破胶剂。 2.油基压裂液是矿场原油或炼厂粘性成品油均可作油基压裂液,但其黏度 较低、热不变性差、携砂能力欠好、压裂液效率低。目前多用稠化油,基液为原 油、汽油、柴油、火油或凝析油。稠化剂为脂肪酸皂(如脂肪酸铝皂,磷酸酯铝 盐等), 矿场最高砂比可达 30%(体积比)。 稠化油压裂液遇地层水后会主动破乳, 所以无需插手破胶剂。 3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液,它是液体、气体及添加剂的夹杂物。 基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液,气相为二氧化碳、氮气、天然气,发泡剂 用非离子型活性剂。其最大特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等,它具有弱酸 性, 可消融近井地带及地层中的无机垢和部门岩石中的碳酸盐矿物,抑止粘土膨 胀, 改善或庇护了油气层。 错误谬误是砂比不克不及过高、 井深不克不及过大。 合用于低渗入、 易水敏、 高压油层和下部受水层要挟的油井以及气井的压裂,是一种分析机能较 抱负的压裂液系统。 4.乳状压裂液是指水包油型乳化液, 根基上分析水基压裂液和油基压裂液的 长处。因为外相为水冻胶,所以乳状液的摩阻低、黏度高、热不变性好,其悬砂 能力强,滤失低。因为乳状液所含的水比力少,进入地层的水不多,因而能够较 好的防止粘土膨胀和运移。 次要有聚合物乳化压裂液和动物胶冻胶原油乳化压裂 液。 5.醇基压裂液由低碳醇、稠化剂、水、PH 调理剂、粘土不变剂、助排剂等 形成醇基压裂液。醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁危险,并且还有解水锁的 能力。能无效降低水相滞留危险,弥补地层能量,具有返排能力强、低危险等特 点,能无效改善裂痕导流能力,提高压裂结果。因为甲醇能够与水构成任何比例 的夹杂物, 在甲醇压裂液进入水锁地层后, 能够最大限度将地层所束缚的水接收, 并跟着压裂液排出地面,解除地层的水锁,有助于液体的返排。次要长处是概况 张力低, 对粘土防膨不变结果好, 次要错误谬误是成本高、 易燃、 黏度低, 很少使用。 6.酸基压裂液是以酸液为基液, 能够用动物胶及衍生物作为稠化剂配成稠化 酸。因为稠化酸的成本高,而且在高温下不不变,目前已很少使用。酸基压裂液 合用于碳酸盐类油气层和各类高消融岩石的地层。 3.1.3 水基压裂液的构成 3.1.3.1 主添加剂 水溶性聚合物稠化剂是水基压裂液的次要成分,其次要感化是提高水溶液 的黏度,降低液体滤失率,悬砂和照顾支持剂。 1.稠化剂的品种 (1)天然动物胶及其衍生物类:如胍尔胶及系列改性产物,是最常用的压裂 液增稠剂。 (2)纤维素衍生物类:如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等。 (3)合成聚合物:如聚丙烯酰胺、部门水解聚丙烯酰胺等。 2.动物胶类稠化剂 动物胶次要成分是多糖天然高分子化合物即半乳甘露聚糖。分歧动物胶的 高分子链中半乳糖支链与甘露糖主链的比例分歧。 (1)胍尔胶及其衍生物胍尔胶是由瓜尔豆种子的内胚乳加工而成,是一种 甘露糖和半乳糖构成的长链聚合物,瓜尔豆次要发展在印度和巴基斯坦,美国西 南部也有出产。 胍尔胶对水有很强的亲合力,不溶于无机溶剂,加量为 0.4%~0.7%。未改 性的胍尔胶在 80℃ 下可连结优良的不变性, 但因为水不溶物含量较高, 易形成支 撑裂痕堵塞。 羟丙基胍胶(HPG)是胍尔胶的一种非离子衍生物,用环氧丙烷为分离剂,在 碱性前提下进行醚化反映的产品,使胍尔胶的分子布局中引入羟丙基。因为再加 工及洗涤除去了聚合物中的动物纤维,因而羟丙基胍胶一般水不溶物含量较低, 对地层和支持剂充填层的危险较小,只是基液黏度略微降低。羟丙基胍胶是淡黄 色自在流动粉末,无结块,其特点是无毒、无味、平安靠得住,水溶性好,利用方 便,配制容易,水不溶物少,不污染情况,流变性易于节制,合用于 45~200℃ 的各类油气井。羟丙基胍胶是当前各个油田使用最普遍的动物胶稠化剂,加量为 0.4%~0.6%。 (2)田菁胶及衍生物田菁胶来自草本动物田菁豆的内胚乳。将胚乳从种子中 分手出来破坏,便制成田菁粉。胚乳占种子分量的 30%~33%。 田菁产于江苏、浙江、福建、广东和华北、台湾等地。 田菁胶对水有很强的亲合力,当粉末插手水中时,田菁胶的微粒便 “溶胀、 水合”, 也就是聚合物分子与很多水分子构成缔合体, 然后在溶液中展开、 伸长, 从而惹起溶液黏度添加。 田菁胶是用天然田菁豆加工而成的动物胶。它的水不溶物含量很高,一般 在 27%~35%之间,因而对地层及支持剂充填层的危险很大。 为进一步提高增稠能力和改善交联前提,在此根本上开辟出羟乙基田菁、 羟丙基田菁、羧甲基羟乙基田菁、羧甲基羟丙基田菁、羟乙基田菁和羟丙基田菁 在田菁的衍生物中,以羧甲基田菁的水溶性最好,水不溶物起码。但其增 稠能力还不敷抱负,从分析机能考虑以羧甲基羟丙基田菁最好。 (3)香豆胶香豆胶是用一年生草本动物香豆子种子的内胚乳破坏、研磨、过 筛制成。香豆胶粉为无结块的淡黄色粉末,有特殊的草药香味,在 25℃ 时,1% 的香豆胶水溶液的黏度达到 150mPa.s 以上。其机能略低于羟丙基胍胶,但在价 格上处于劣势。 水基压裂液添加剂对压裂液的机能影响很是大,分歧添加剂的感化分歧。 次要包罗:稠化剂、杀菌剂、粘土不变剂、助排剂、破乳剂、PH 值节制剂、温 度度不变剂、消泡剂等。控制各类添加剂的感化道理,准确选用添加剂,能够配 制出物理化学机能优秀的压裂液,包管成功施工,削减对油气层的损害,达到既 革新好油气层,又庇护好油层气的目标。 1.粘土不变剂能防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分离运移的试剂叫作粘 土不变剂。在油气层中一般都含有粘土矿物,有的油气层粘土含量较高,水敏性 较快,遇水后水化膨胀和分离运移,堵塞油气层,降低油气层的渗入率。因而, 在水基冻胶压裂中插手粘土不变剂,可无效吸附在粘土概况,抑止因压裂液对地 层冲刷而惹起的粘土膨胀和运移,防止粘土膨胀和运移惹起的井壁失稳,抑止粘土 矿物的水化膨胀和分离运移惹起的油气层的危险。 氯化钾在压裂液中的加量一般在 1%~3%之间。 无机阳离子聚合物粘土不变剂其外观一般为淡黄色平均的稀薄液体,加量 一般为 0.2%~0.3%之间。 2.助排剂助排剂是一种能显著降低概况张力的物质。 添加助排剂的压裂液施 工后易返排,能提高压裂液返排率,削减压裂液对油气层危险。 压裂液助排剂的加量一般为 0.2%~0.3%较好。 压裂用助排剂其外观一般为浅黄平均的低粘液体,具有较小的概况张力及 界面张力,密度约为 1.00× 103kg/m3,PH 为 6.0—8.0。与水及酸液互溶,与其它 压裂用添加剂一般不发生化学反映,有优良的配伍性,高温环境下仍无效,插手 样品后不会有分层、沉淀、乳化或悬浮等现象。 3.pH 调理剂凡是压裂液中利用 pH 调理剂是起调理压裂液的 pH 值, 供给碱 性情况,为了节制特定交联剂和交联时间所要求的 pH 值,能加快或延缓某些聚 合物的水合感化,同时能提高压裂冻胶的耐温机能。pH 调理剂另一个更主要的 功能是包管压裂液处于破胶剂和降解剂的感化范畴内。 凡是配制压裂液调理碱性 pH 值的物质次要有碳酸钠、氢氧化钠等。 碳酸钠别名纯碱,工业用的为白色无水粉末,容易接收空气中的水分和二 氧化碳,生成碳酸氢钠,故保管时应放于干燥处,与酸类物质别离存放。 氢氧化钠别名烧碱, 纯品为无色通明晶体, 密度 2.13× 103kg/m3, 熔点 318.4℃ , 沸点 1390℃ 。市售烧碱有固态和液态两种:纯固体烧碱呈白色,有块装、片状, 质脆, 有较强的吸水性; 纯液体烧碱为无色通明液体。 极易溶于水, 消融时放热, 水溶液呈强碱性, 有滑腻感, 表露在空气中的烧碱极易接收空气中的水分而潮解; 也溶于乙醇和甘油;侵蚀性极强,对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有侵蚀感化,因 此利用时必需十分小心。 4.杀菌剂杀菌剂是防治由各类病原微生物惹起的压裂液变质的一类化学添 加剂,可耽误压裂液的储存时间。微生物的品种良多,分布极广,繁衍发展速度 很快, 具有较强的合成和分化能力, 能惹起多种物量变质, 最终导致压裂液变质。 泵入地下的水基压裂液都应插手一些杀菌剂,杀菌剂能够消弭贮罐里聚合 物的概况降解,耽误压裂液的储存时间。更主要的,所选定的合适的杀菌剂能够 中止地层里厌氧菌的发展。杀菌剂加到压裂液中,既可连结胶液概况的不变性, 又能防止地层内细菌的繁衍。 杀菌剂次要有重金属盐类、无机化合物类、氧化剂类、阳离子概况活性剂 类等四类, 低温处不宜久贮。贮于阴凉干燥处,远离火种、热源,与氧化剂、酸碱 类等分储分运。 5.温度不变剂温度不变剂用来增溶水溶性高分子的胶束的耐温能力, 以满足 分歧地层温度、分歧施工时间对压裂的黏度与温度、黏度与时间不变性的要求。 冻胶压裂液的耐温性次要取决于交联剂、 稠化剂剂品种以及系统中的各添加剂的 合理搭配,温度不变剂仅为辅助剂。常用的有:硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、三乙 醇胺等。 6.暂堵剂 (转向剂)暂堵剂是能临时降低地层渗入性或临时封堵高渗入油层 的物质。 与水溶性聚合物夹杂后注入井内,在压差的感化下可以或许敏捷构成薄而致 密的油层暂堵带,颠末必然时间后可自行某人工解堵。 按照其可溶性和感化道理分歧,可分为以下四类:(1)酸溶性暂堵剂;(2)油 溶性暂堵剂;(3)水溶性暂堵剂;(4)单向压力暂堵剂。 例如在压裂时,凡是在压裂液前置液中插手暂堵剂;当前置液向高渗入段 渗入时,固体颗粒即畴前置液中滤出,把高渗入层的孔眼堵住,使压裂液大部进 入中、低渗入层段。压裂后,暂堵剂自行消融,随压裂液返排到地面。 7.消泡剂消泡剂在压裂液中的感化是降低液体概况张力,削减气泡生成;减 少稠化剂、概况活性剂等发生的气泡给配液带来的坚苦;提高拉液罐车的效率, 便于施工时精确节制砂比。 常用消泡剂的类型有: 醇类、 脂肪酸脂类、 磷酸酯类、 无机硅油类和非离子概况活性剂类。此中醇类消泡剂有异丙醇、异戊醇和异丁基 甲醇。 非离子概况活性剂类消泡剂有聚氧乙烯十二烷基醚和聚氧乙烯聚氧丙烯二 醇醚。 1.交联剂 (1)交联反映是金属或金属络合物交联剂将聚合物的各类分子联合成一种 布局, 使本来的聚合物分子量较着地添加。通过化学键或配位键与压裂液基液中 稠化剂发生交联反映的试剂称为交联剂。 交联剂的感化是与压裂液中动物胶高分 子构成高聚物,网状布局,把水束缚于收集之中,使动物胶的黏度升高,成为表 面滑腻而富有弹性的冻胶。 常用交联剂常用交联剂一般分为无机硼交联剂和无机重金属交联剂两类。 无机硼交联剂无机硼交联剂常用的有硼砂(Na2B4O7)、硼酸(H3BO3)。 交联前提: pH8, 以 PH 值 9~10 最佳。 合用于温度低于 80℃ 油气层压裂。 硼酸盐交联的压裂液以较低的成本获得普遍的使用。因为用硼酸盐交联提 高了黏度, 降低了聚合物利用浓度和压裂液成本,破胶后留在缝内的残渣也响应 削减。 硼酸钠,别名硼砂,是五色半通明晶体或白色结晶粉末。无臭,味咸, 密度 1.73× 103kg/m3。在 60℃ 时得到八个分子结晶水,在 320℃时得到全数结晶 水,在空气中风化。无水物 (Na2B4O7)熔点 741℃,沸点 1575℃ 。同时分化。 稍溶于冷水,较易溶于热水,微溶于乙醇,水溶液呈碱性反映,熔融时呈无 色玻璃状物质。 无机重金属交联剂无机重金属交联剂次要包罗无机钛交联剂、无机锆交联 剂、 无机锑交联剂以及无机硼交联剂等。此中无机硼交联剂是近年现场使用最广 泛的一种交联剂。 无机硼交联剂一般为黄色至棕色液体, 密度 1.10× 103kg/m3~1.20× 103kg/m3, PH 值 7.0~10.0,水溶性较好。 2.破胶剂使稀薄压裂液可控地降解成能从裂痕中返排出的稀薄液体,能使冻 胶压裂液破胶水化的试剂称为破胶剂。抱负的破胶剂在整个液体和携砂过程中, 应维持抱负高粘,一旦泵送完毕,液体立即破胶化水。 目前,合用于水基交联冻胶系统的破胶剂有三类:氧化剂、酶和酸。 (1)氧化剂破胶剂通过氧化交联键和聚合物链使交联冻胶破胶。次要有过硫 酸铵、过硫酸钾、高锰酸钾(钠),叔丁基过氧化氢,过氧化氢,重铬酸钾等化合 物可发生[O],使动物胶及其衍生物的缩醛键氧化降解,使纤维素及其衍生物在 碱性前提下发生氧化降解反映。此类破胶剂现场使用最多的是过硫酸铵。 过硫酸铵干品具有优良的不变性 ,120℃时分化。 在潮湿空气中易受潮结块 , 存放在阴凉、干燥、通风的库房中,密封保留,远离热源、火种,免得惹起 分化和爆炸。 (2)酶破胶剂常用的有淀粉酶、纤维素酶、胰酶、卵白酶。淀粉酶可使动物 胶及其衍生物降解,纤维素酶可使纤维及其衍生物降解。酶的活性与温度相关, 在高温下活性降低,合用于 21℃ ~54℃ 的油气层,pH 值在 3.8~8.0 的范畴,最 佳 pH 为 5.0。 (3)潜在酸如甲酸甲酯、乙酸乙酯、磷酸三乙酯等无机酯以及三氯甲苯、二 氯甲苯、氯化苯等化合物在较高温度前提下能放出酸,使动物胶及其衍生物、纤 维素及其衍生物的缩醛键在酸催化下水解断键。 酸破胶剂的感化是逐步改变压裂液 pH 值到—定范畴, 在此范畴内压裂液不 不变,水解、或聚合物的化学分化发生。用于破胶剂的大部门酸是迟缓消融的有 机酸,当它们消融时便影响溶液 pH 值,要求 pH 值变化的速度由初始缓冲液浓 度、油藏温度和酸的浓度所决定。因为酸机能的变化(如:耗损于储层岩石的酸 溶性矿物),所以用酸作为水基交联压裂液破胶剂并不遍及。 (4)胶囊破胶剂(延迟破胶手艺) 破胶剂使用的最新成长是氧化剂中的胶囊包 制手艺。在胶囊包制的过程中,固体氧化剂用一种惰性膜包起来,然后膜层降解 或慢慢地被其照顾液所渗入,而将氧化剂释放到压裂液中。研究表白,利用胶囊 破胶剂大大地提高了氧化破胶的合用性和无效性。 胶囊破胶剂操纵庇护膜的物理樊篱感化阻遏和节制破胶剂释放,施工完后 即在压裂裂痕闭应时发生的庞大应力,使包覆层变形分裂而导致破胶剂释放。这 种释放体例有以下几个显著特点: ① 与时间、温度无关,地层裂痕闭合之前不会呈现“逐步破胶”过程而影响压 裂液造缝黏度; ② 破胶剂位于裂痕内释放而破胶降粘; ③ 可利用高的破胶剂浓度,压裂处置后破胶速度快,对地层损害小; ④ 合用范畴广。 水基冻胶压裂液中破胶剂很是主要。 若是冻胶破胶不完全, 还有必然黏度, 势必形成返排坚苦,或者滞留在喉道中,降低油气层渗入率,影响压裂结果。

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