油田化学_第四章B_酸化及酸液添加剂

1、主讲：文守成主讲：文守成 石油工程学院石油工程学院 绪论绪论 第一章第一章 表面活性剂表面活性剂 第二章第二章 油田用高分子油田用高分子 第三章第三章 化学驱油技术化学驱油技术 第四章第四章 酸化、压裂及添加剂酸化、压裂及添加剂 第五章第五章 化学清蜡与防蜡化学清蜡与防蜡 第六章第六章 油田化学堵水油田化学堵水 第七章第七章 化学防砂化学防砂 第八章第八章 油田水处理技术油田水处理技术 第九章第九章 钻井液、完井液及添加剂钻井液、完井液及添加剂 第十章第十章 固井水泥浆及添加剂固井水泥浆及添加剂 1 1、压裂液的分类及基本组成；、压裂液的分类及基本组成； 2 2、压裂液的组成与性能；、压裂液的

2、组成与性能； 3 3、压裂液添加剂作用机理。、压裂液添加剂作用机理。 压裂定义：压裂定义： 压裂就是用压力将地层压开，形成裂缝并用支撑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的增产、增剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增 注措施。注措施。 压裂的地位压裂的地位 是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措施。是低渗透油藏、碳酸盐油藏主要的增产、增注措施。 压裂液组成及作用压裂液组成及作用 1 1、前置液、前置液 2 2、携砂液、携砂液 3 3、顶替液：、顶替液： 作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放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

3、压裂液的总量中，这部到预定位置上去。在压裂液的总量中，这部 分占的比重较大。有造缝及冷却地层的作用分占的比重较大。有造缝及冷却地层的作用 。 作用是打完携砂液后，用于将井筒中全部携砂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。中间顶替液用来将携砂液送到预定液替入裂缝中。中间顶替液用来将携砂液送到预定 位置，并有预防砂卡的作用。位置，并有预防砂卡的作用。 作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝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，在一部分用。有时为了提高前置液的工

4、作效率，在一部分 前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体前置液中加细砂以堵塞地层中的微隙，减少液体 的滤失。的滤失。 二、压裂液性能要求二、压裂液性能要求 压裂液应具备一定的造缝力，且压裂后的裂缝有压裂液应具备一定的造缝力，且压裂后的裂缝有 足够的导流能力，性能要求如下；足够的导流能力，性能要求如下； 稳定性好稳定性好 对地层无伤害对地层无伤害 配制简便配制简便 材料来源广，成本低材料来源广，成本低 粘度高粘度高 摩阻低摩阻低 滤失量少滤失量少 悬砂能力强悬砂能力强 二、压裂液种类二、压裂液种类 适用于水适用于水 敏性地层敏性地层 1 1、稠化水压裂液、稠化水压裂液 稠化水压裂液是将稠化剂

5、溶于水中配成。稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。 常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。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。配稠化水压裂液时，可利用协同效应。 2 2、水基冻胶压裂液、水基冻胶压裂液 水基冻胶压裂液水基冻胶压裂液 水水 成胶剂成胶剂： 交联剂交联剂： 破胶剂破胶剂： 成胶剂即水溶性聚合物。成胶剂即水溶性聚合物。 交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交 联条件。联条件。 破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。 注：表中注：表中HPAMHPAM为部分水解聚丙烯酰胺，为部分水解

6、聚丙烯酰胺，GGGG为瓜胶，为瓜胶，HPGMHPGM为羟丙基半乳为羟丙基半乳 甘露聚糖，甘露聚糖，PVAPVA为聚乙烯醇，为聚乙烯醇，PAMPAM为聚丙烯酰胺为聚丙烯酰胺。 实例实例1 1：聚丙烯酰胺的醛冻胶：聚丙烯酰胺的醛冻胶 实例实例2 2：聚丙烯酰胺的锆冻胶：聚丙烯酰胺的锆冻胶(pH46) 实例实例3 3：聚丙烯酰胺的铬冻胶：聚丙烯酰胺的铬冻胶( (pH4pH4 6)6) 实例实例4 4：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） 实例实例5 5：硼酸对：硼酸对GMGM的交联反应（碱性条件）的交联反应（碱性条件） 2 2、水基冻胶压裂液、水基冻胶压裂液 水基冻胶压裂液

7、水基冻胶压裂液 水水 成胶剂成胶剂： 交联剂交联剂： 破胶剂破胶剂： 成胶剂即水溶性聚合物。成胶剂即水溶性聚合物。 交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交 联条件。联条件。 破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。破胶剂主要用过氧化物，通过氧化降解破胶。 3 3、水包油压裂液、水包油压裂液 水包油压裂液水包油压裂液 配置配置 3 3、水包油压裂液、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与稠化水相比水包油乳状液有更好的粘温关系 特点特点: : 4 4、水基泡沫压裂液、水基泡沫压裂液 水基泡沫压裂液是指以水作分散介质，以气作分散相的压水基泡沫压

8、裂液是指以水作分散介质，以气作分散相的压 裂液。裂液。 1 1、稠化油压裂液、稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。将稠化剂溶于油中配成。 1)1)脂肪酸皂脂肪酸皂 1 1、稠化油压裂液、稠化油压裂液 1)1)脂肪酸皂脂肪酸皂 1 1、稠化油压裂液、稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。将稠化剂溶于油中配成。 1)1)脂肪酸皂脂肪酸皂 2)2)磷酸酯磷酸酯 使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝）使用时磷酸酯溶于油中，用铝盐（如硝酸铝、氯化铝） 活化。活化。 1 1、稠化油压裂液、稠化油压裂液 将稠化剂溶于油中配成。将稠化剂溶于油中配成。 1)1)脂肪酸皂脂肪酸皂 2)2)磷酸酯磷酸酯 3

9、)3)油溶性聚合物油溶性聚合物 在油中超过一定浓度，即可形成结构，产生结构粘度，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。将油稠化。 2 2、油基冻胶压裂液、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。能力，能用于压裂更深的地层。 3 3、油包水压裂液、油包水压裂液 优优 点点: : 粘度高、悬砂能力强、滤矢量低、对油层伤害小。粘度高、悬砂能力强、滤矢量低、对油层伤害小。 缺缺 点：点：流动磨阻很高、油包酸压裂液流动磨阻很高、油包酸压裂液 当油中稠化剂的浓度足够大时，稠化油压裂当油中稠化剂的

10、浓度足够大时，稠化油压裂 液就转化为油基冻胶压裂液。液就转化为油基冻胶压裂液。 配制方法：配制方法： 优优 点点: 组组 成：成：油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。油包水压裂液主要由油、水和乳化剂组成。 油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀，在乳状液破坏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，还可酸化增加裂缝加宽，提高压裂效果。后，还可酸化增加裂缝加宽，提高压裂效果。 4 4、油基泡沫压裂液、油基泡沫压裂液 组组 成成 油油 ： 气气 体：体： 起泡剂：起泡剂： 原油、柴油或煤油原油、柴油或煤油 二氧化碳和氮二氧化碳和氮 含氟的聚合物含氟的聚合物 一、压裂液添加剂种类一、压

11、裂液添加剂种类 稠化剂稠化剂 交联剂交联剂 破胶剂破胶剂 pHpH控制剂控制剂 粘度稳定剂粘度稳定剂 粘土稳定剂粘土稳定剂 防乳化剂防乳化剂 减（降）阻剂减（降）阻剂 杀菌剂杀菌剂 降滤失剂降滤失剂 支撑剂支撑剂 表面活性剂表面活性剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 1)1)、田菁胶及衍生物、田菁胶及衍生物 缺点：缺点：滤失性滤失性和和热稳定性热稳定性 以及以及残渣含量高残渣含量高，对田菁对田菁 进行化学改性进行化学改性 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 1)1)、田菁胶及衍生物、田菁胶及

12、衍生物 2)2)、瓜胶及其衍生物、瓜胶及其衍生物 瓜胶粉末加入水中，瓜胶微粒便瓜胶粉末加入水中，瓜胶微粒便“溶胀溶胀”，在溶液中展开、，在溶液中展开、 伸长。在水基体系中，聚合物线团的相互作用，产生了粘稠溶伸长。在水基体系中，聚合物线团的相互作用，产生了粘稠溶 液。未改性的瓜胶在液。未改性的瓜胶在8080下可保持良好的稳定性，但残渣含量下可保持良好的稳定性，但残渣含量 较高，易造成支撑裂缝堵塞。较高，易造成支撑裂缝堵塞。 羟丙基瓜胶羟丙基瓜胶(HPG)(HPG)是瓜胶用环氧丙烷改性后的产物。含约是瓜胶用环氧丙烷改性后的产物。含约2%-2%- 4%4%的不溶性残渣，一般认为羟丙基瓜胶对地层和支撑

13、剂充填层的的不溶性残渣，一般认为羟丙基瓜胶对地层和支撑剂充填层的 伤害较小伤害较小, ,具有好的温度稳定性和较强的耐生物降解性能。具有好的温度稳定性和较强的耐生物降解性能。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 1)1)、田菁胶及衍生物、田菁胶及衍生物 2)2)、瓜胶及其衍生物、瓜胶及其衍生物 3)3)、魔芋胶、魔芋胶 来源：来源：魔芋胶是用多年生草本植物魔芋的根茎经磨粉魔芋胶是用多年生草本植物魔芋的根茎经磨粉 、碱性水溶液中浸泡及沉淀去渣将胶液干燥制成的。、碱性水溶液中浸泡及沉淀去渣将胶液干燥制成的。 优点：优点：增稠能力强、滤失少、热稳定性好

14、，耐剪切、增稠能力强、滤失少、热稳定性好，耐剪切、 摩阻低而且盐容性好、残渣含量低等许多优点；摩阻低而且盐容性好、残渣含量低等许多优点； 缺点：缺点：水中溶解速度慢，现场配液难，是未能大规模水中溶解速度慢，现场配液难，是未能大规模 推广使用的主要原因。推广使用的主要原因。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 2 2）纤维素衍生物压裂液）纤维素衍生物压裂液 纤维素是一种非离子型聚多糖。能溶胀而不溶纤维素是一种非离子型聚多糖。能溶胀而不溶 解。当在纤维素大分子中引入羧甲基、羟乙基或羧解。当在纤维素大分子中引入羧甲基、羟乙基或羧 甲基羟乙基时，其水溶

15、性得到改善。甲基羟乙基时，其水溶性得到改善。 (1)(1)羧甲基纤维素羧甲基纤维素(CMC)(CMC)冻胶压裂液冻胶压裂液 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 2 2）纤维素衍生物压裂液）纤维素衍生物压裂液 (1)(1)羧甲基纤维素羧甲基纤维素(CMC)(CMC)冻胶压裂液冻胶压裂液 (2)(2)羟乙基、羟丙基纤维素羟乙基、羟丙基纤维素 R=CHR=CH2 2CHCH2 2OHOH重复单元结构重复单元结构 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 2 2）纤维素衍生物压裂液）纤维素衍生物压裂液 (1)

16、(1)羧甲基纤维素羧甲基纤维素(CMC)(CMC)冻胶压裂液冻胶压裂液 (2)(2)羟乙基、羟丙基纤维素羟乙基、羟丙基纤维素 (3)(3)羧甲基羧甲基羟乙基纤维素羟乙基纤维素(CMHEC) (CMHEC) R=CHR=CH2 2CHCH2 2OHOH重复单元结构重复单元结构 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 3)3)合成聚合物压裂液合成聚合物压裂液 目前压裂液稠化剂仍以天然植物胶为主。目前压裂液稠化剂仍以天然植物胶为主。 破胶后往往产生残渣较多，对低渗透油层将造成伤害破胶后往往产生残渣较多，对低渗透油层将造成伤害; ; 高温稳定性不够理想，不

17、能适应高温深部地层的压裂高温稳定性不够理想，不能适应高温深部地层的压裂; ; 研制开发出了一系列合成聚合物压裂液。研制开发出了一系列合成聚合物压裂液。 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)、部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)(HPAM)、丙丙 烯酰胺烯酰胺- -丙烯酸共聚物丙烯酸共聚物、甲叉基聚丙烯酰胺甲叉基聚丙烯酰胺等。等。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 三种水基压裂液的比较三种水基压裂液的比较 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 1 1、稠化剂、稠化剂 4 4）油基冻胶压裂液胶凝剂）油基冻胶

18、压裂液胶凝剂 目前国内外普遍使用的油基压裂液胶凝剂主要是磷酸酯。目前国内外普遍使用的油基压裂液胶凝剂主要是磷酸酯。 分子结构式为：分子结构式为： 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 2 2、交联剂、交联剂 1 1）水基冻胶压裂液的交联剂）水基冻胶压裂液的交联剂 2 2）油基冻胶压裂液的交联剂）油基冻胶压裂液的交联剂 常用的主要有常用的主要有AlAl3+ 3+（如铝酸钠、硫酸铝、氢氧 （如铝酸钠、硫酸铝、氢氧 化铝等）、化铝等）、FeFe3+ 3+以及高价过渡金属离子等。 以及高价过渡金属离子等。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 3 3、冻

19、胶粘度稳定剂、冻胶粘度稳定剂 离子强度是一定的，离子强度是一定的， 要提高热稳定性，要提高热稳定性，通过通过 缓冲和调节缓冲和调节pHpH值，添加值，添加 热稳定剂来实现。热稳定剂来实现。 冻胶粘度稳定因素冻胶粘度稳定因素 液体液体pHpH值值 离子强度离子强度 稳定添加剂稳定添加剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 3 3、冻胶粘度稳定剂、冻胶粘度稳定剂 解决思路及方法解决思路及方法 选用高温交联剂选用高温交联剂 用钛盐与改性田菁交联，用钛盐与改性田菁交联， 在中性在中性pHpH值时，温度值时，温度120120 135135条件下形成稳定的冻胶条件下形成稳定的冻胶

20、 压裂液，在压裂液，在pHpH值为值为8 8 9 9的条的条 件下，钛盐可以在件下，钛盐可以在140140160160 的高温下形成稳定性很好的冻的高温下形成稳定性很好的冻 胶压裂液胶压裂液，但抗剪切性能较差，但抗剪切性能较差 。 使用冻胶粘度稳定剂使用冻胶粘度稳定剂 (1)(1)添加缓冲剂添加缓冲剂 恒定地控制恒定地控制pHpH值，抵抗值，抵抗 加入的酸性或碱性试剂造成加入的酸性或碱性试剂造成 的的pHpH值改变，控制冻胶压裂值改变，控制冻胶压裂 液的热稳定性。常用的缓冲液的热稳定性。常用的缓冲 剂有胺盐、磷酸二氢钠、双剂有胺盐、磷酸二氢钠、双 醋酸钠、碳酸钠和马富酸等醋酸钠、碳酸钠和马富酸

21、等 。 (2)(2)添加稳定剂添加稳定剂 冻胶稳定剂能防止冻胶降解，冻胶稳定剂能防止冻胶降解， 硫代硫酸钠稳定剂对于提高羟丙硫代硫酸钠稳定剂对于提高羟丙 基田菁冻胶的热稳定性作用最大。基田菁冻胶的热稳定性作用最大。 甲醇可使压裂液在甲醇可使压裂液在l77l77时热稳定时热稳定 性很好，乙醇、除氧剂及它们的性很好，乙醇、除氧剂及它们的 混合物可以提高压裂液的热稳定混合物可以提高压裂液的热稳定 性性 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 3 3、冻胶粘度稳定剂、冻胶粘度稳定剂 解决思路及方法解决思路及方法 选用高温交联剂选用高温交联剂 使用冻胶粘度稳定剂使用冻胶粘度稳定剂

22、(1)(1)添加缓冲剂添加缓冲剂 (2)(2)添加稳定剂添加稳定剂 (3)(3)添加添加pHpH值控制剂值控制剂 pHpH值控制剂的作用是提值控制剂的作用是提 高或降低基液的高或降低基液的pHpH值，改善值，改善 压裂液的热稳定性，通过提压裂液的热稳定性，通过提 高基液的高基液的pHpH值，可以提高冻值，可以提高冻 胶压裂液的热稳定性。调节胶压裂液的热稳定性。调节 羟丙基瓜胶缓冲剂冻胶羟丙基瓜胶缓冲剂冻胶 稳定剂基液的稳定剂基液的pHpH值为值为3 31111， 基液的热稳定性迅速提高，基液的热稳定性迅速提高， PHPH值等于值等于7 7时热稳定性较时热稳定性较 好好,PH,PH值为值为9 9

23、1111时热稳定性时热稳定性 最好。最好。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 4 4、支撑剂、支撑剂 密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得。 支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后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。用以支撑裂缝的物质。 1 1）定义）定义 2 2）支撑剂的要求）支撑剂的要求 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 4、支撑剂、支撑剂 1)1)定义定义 2)2)支撑剂的要求支撑剂的要求 3)3)常用支撑剂常用支撑剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液

24、添加剂及作用机理 5 5、破胶剂、破胶剂 1)1)定义定义 2)2)常用的破胶剂：常用的破胶剂： 在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够低的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。可减小压裂液对地层的污染。 过氧化物、酶、潜在酸、潜在螯合剂过氧化物、酶、潜在酸、潜在螯合剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 5 5、破胶剂、破胶剂 1)1)定义定义 2)2)常用的破胶剂：常用的破胶剂： 过氧化物过氧化物: :通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。通过聚合物氧

25、化降解，破坏冻胶结构。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 5 5、破胶剂、破胶剂 1)1)定义定义 2)2)常用的破胶剂：常用的破胶剂： 过氧化物过氧化物: :通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。通过聚合物氧化降解，破坏冻胶结构。 酶类破胶剂酶类破胶剂: :破坏机理：对聚糖水解降解起催化破坏机理：对聚糖水解降解起催化 作用，破坏冻胶结构。作用，破坏冻胶结构。 潜在酸类破胶剂潜在酸类破胶剂:通过改变条件（通过改变条件（pHpH值），使冻值），使冻 胶交联结构破坏而起作用。胶交联结构破坏而起作用。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 5 5、破胶

26、剂、破胶剂 1)1)定义定义 2)2)常用的破胶剂：常用的破胶剂： 过氧化物过氧化物 酶类破胶剂酶类破胶剂 潜在酸类破胶剂潜在酸类破胶剂 潜在螯合剂破坏剂潜在螯合剂破坏剂: :低于低于6060、6060和高于和高于 6060的条件下水解产生草的条件下水解产生草 酸或丙二酸，螯合作为交酸或丙二酸，螯合作为交 联剂的金属离子，破坏冻联剂的金属离子，破坏冻 胶的交联结构。胶的交联结构。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 6 6、减阻剂、减阻剂 1)1)定义定义 指在紊流状态下能减小压裂液流动阻力的化学剂。指在紊流状态下能减小压裂液流动阻力的化学剂。 2)2)减阻机理减阻机

27、理 紊流流动阻力是由尺度大小随机、运动随机的漩涡形成紊流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。涡越小，能量的粘滞损耗越大。 通过储藏紊流能量机理减小压裂液的流动阻力。通过储藏紊流能量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。放出来，还给

28、漩涡，维持紊流状态。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 6 6、减阻剂、减阻剂 1)1)定义定义 2)2)减阻机理减阻机理 3)3)常用减阻剂常用减阻剂 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 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 7 7、杀菌剂、杀菌剂 1.1.重金属盐类（重金属盐类（HgHg2+ 2+、 、CuCu2+ 2+等） 等） 4 4、阳离子表面活性剂类杀菌剂、阳离子表面活性剂类杀菌剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 8 8、粘土稳定剂、粘土稳定剂 能防止油气层中粘土矿

29、物水化膨胀和分散运能防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分散运 移的试剂叫做粘土稳定剂。油气层粘土含量较高，水移的试剂叫做粘土稳定剂。油气层粘土含量较高，水 敏性较强，遇水后水化膨胀和分散运移，堵塞油气层敏性较强，遇水后水化膨胀和分散运移，堵塞油气层 ，降低油气层的渗透率。在水基冻胶压裂液中必须加，降低油气层的渗透率。在水基冻胶压裂液中必须加 入粘土稳定剂。入粘土稳定剂。 目前粘土稳定剂主要有两类；一是无机盐如目前粘土稳定剂主要有两类；一是无机盐如 KClKCl、NH4C1NH4C1等；二是有机阳离子聚合物如等；二是有机阳离子聚合物如TDCTDC、A-25A-25 等。等。 二、各种压裂液添加剂及作

30、用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 9 9、降滤失剂、降滤失剂 1) 1)定义：定义： 能减少压裂液向地层漏失的化学剂。能减少压裂液向地层漏失的化学剂。 2)2)降滤失剂的作用降滤失剂的作用 有利于提高压裂效率，降低压裂成本。有利于提高压裂效率，降低压裂成本。 造裂缝能力强，裂缝有较高导流能力。造裂缝能力强，裂缝有较高导流能力。 减少滞留，减少对油气层的损害。减少滞留，减少对油气层的损害。 减少压裂液对水敏性油气层的损害。减少压裂液对水敏性油气层的损害。 减少压裂液对地层的污染，使压力迅速提高。减少压裂液对地层的污染，使压力迅速提高。 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用

31、机理 9 9、降滤失剂、降滤失剂 1) 1)定义：定义： 2)2)降滤失剂的作用降滤失剂的作用 3)3)常用降滤失剂常用降滤失剂 1010、表面活性剂、表面活性剂 二、各种压裂液添加剂及作用机理二、各种压裂液添加剂及作用机理 表面活性剂表面活性剂(主要是非离子型和阴离子型表面活主要是非离子型和阴离子型表面活 性剂性剂)在压裂液中的应用很多，如降低压裂液破胶液在压裂液中的应用很多，如降低压裂液破胶液 的表面张力和界面张力，防止水基压裂液在油气层的表面张力和界面张力，防止水基压裂液在油气层 中乳化，使乳化液破乳，配制乳化液和泡沫压裂液中乳化，使乳化液破乳，配制乳化液和泡沫压裂液 等，以及推迟或延缓

32、酸基压裂液的反应时间，使油等，以及推迟或延缓酸基压裂液的反应时间，使油 气层砂岩表面水润湿，提高洗油效率，改善压裂液气层砂岩表面水润湿，提高洗油效率，改善压裂液 的性能等。的性能等。 1 1、润湿剂、润湿剂 能增强水或水溶液取代固体表面另一种液体能增强水或水溶液取代固体表面另一种液体( (原原 油油) )的能力的物质叫做润湿剂。的能力的物质叫做润湿剂。 压裂液中常用的润湿剂主要是非离子型表面活性压裂液中常用的润湿剂主要是非离子型表面活性 剂，如剂，如AEl910AEl910、OP-10OP-10、SPl69SPl69、796A796A、TA-l031TA-l031等，能等，能 将亲油砂岩润湿为

33、亲水砂岩，有利于提高油的相对渗透将亲油砂岩润湿为亲水砂岩，有利于提高油的相对渗透 率。此外，醚型非离子表面活性剂率。此外，醚型非离子表面活性剂OP-l0OP-l0、89088908等还可等还可 用作发泡剂、助排剂；胺型非离子表面活性剂用作发泡剂、助排剂；胺型非离子表面活性剂AE19lOAE19lO、 HD-3HD-3、TA-1031TA-1031等还可用作破乳剂。等还可用作破乳剂。 2 2、破乳剂、破乳剂 (1)(1)乳化及其对油气层的损害乳化及其对油气层的损害: : 将两种不相混溶的液体将两种不相混溶的液体( (油和水油和水) )放在一起放在一起 搅拌、一种液体会成为液珠分散在另一种液体搅拌

34、、一种液体会成为液珠分散在另一种液体 中形成乳化液。在乳化液中以液珠形式存在的中形成乳化液。在乳化液中以液珠形式存在的 那一相称为分散相那一相称为分散相( (内相、不连续相内相、不连续相) )，另一相，另一相 是连在一起的，称为分散介质是连在一起的，称为分散介质( (外相、连续相外相、连续相) ) 。 油井使用水基压裂液进行压裂时，水基压裂液与油气层原油油井使用水基压裂液进行压裂时，水基压裂液与油气层原油 形成乳化液，主要有以下三个方面的原因：形成乳化液，主要有以下三个方面的原因： 1 1）油水两相不相混溶；）油水两相不相混溶； 2 2）原油中有天然乳化剂，如胶质、沥青和蜡等；）原油中有天然乳

35、化剂，如胶质、沥青和蜡等； 3 3）压裂过程中具有搅拌条件，如油水经过油气层孔隙的）压裂过程中具有搅拌条件，如油水经过油气层孔隙的 流动。流动。 原油中的天然乳化剂附着在水珠上形成保护膜，乳化液原油中的天然乳化剂附着在水珠上形成保护膜，乳化液 具有较高的稳定性。绝大部分油水乳化液是油包水型具有较高的稳定性。绝大部分油水乳化液是油包水型(W/O)(W/O)乳乳 化液。油气层中的乳化液对油水渗透率是有害的。乳化液中化液。油气层中的乳化液对油水渗透率是有害的。乳化液中 的分散相通过毛细孔时需要变形，对流体产生阻力效应，一的分散相通过毛细孔时需要变形，对流体产生阻力效应，一 个分散液珠受阻后，会使分散

36、相液珠聚集造成更严重的液堵个分散液珠受阻后，会使分散相液珠聚集造成更严重的液堵 。压裂液中必须加入破乳剂，防止产生乳化液。压裂液中必须加入破乳剂，防止产生乳化液。 (2)(2)破乳破乳 加入某些表面活性剂可以达到防乳破乳的目的。加入某些表面活性剂可以达到防乳破乳的目的。 加入的表面活性剂能强烈地吸附于油加入的表面活性剂能强烈地吸附于油水界面，顶替水界面，顶替 原来牢固的保护膜，界面膜的强度大大降低，保护作原来牢固的保护膜，界面膜的强度大大降低，保护作 用减弱，有利于破乳。现在常用的油水乳化液的破乳用减弱，有利于破乳。现在常用的油水乳化液的破乳 剂多为胺型表面活性剂，特别是以多乙烯多胺为引发剂多为胺型表面活性剂，特别是以多乙烯多胺为引发 剂，用环氧丙烷多段整体聚合而成