压裂液化学和支撑剂.ppt

?低渗透性条件下，分散的微粒可有效的堵塞孔隙喉道；?Gulbis(1983)和Penny(1985)测定了5%的柴油作为降滤失剂的效果；?液体中的油分散于水中，油浓度很低，但能有效控制滤失；分散液评价泡沫性能用泡沫质量：对于不同的泡沫质量：低于52%，没有流动阻力。在52%~95%之间，泡沫长变成薄雾，气体为连续相。大于52%，高气体浓度使气泡表面接触。0102聚合物稠化液相；胍胶、HPG及黄原胶；交联聚合物中的水相；若要进一步提高气泡的稳定性，可用：7.5.2乳化液它是两种不融和相的分散体系。它是高度粘稠溶液，具有良好的传输性。常用的乳化剂压裂液为聚乳化液。1.聚乳化液由67%的碳氢化合物作内相，33%的稠化盐水作外相；2.根据Roodhart(1986)的的研究，聚乳化液对地层的伤害小，可快速清洗；3.不足在于摩擦压力较高，液体的费用较高；4.不宜用于高温井；7.6添加剂由于压裂液的多物质性，作业完成后，要使用各种添加剂来实现破胶，控制液体滤失，降低地层伤害，以实现油井的最优产能。010203047.6.1交联剂交联机理：很多金属离子都可以用来交联水溶性聚合物。硼酸盐、钛、锆及铝化合物都是常用的交联剂。硼酸盐化合物和过渡金属复合物，通过半乳糖边链上的顺式-OH对胍胶和HPG反应生成复合物，如下图（a）所示。当分子重叠时，如下图（a）所示的复合物便与其它的聚合物反应生成下图（b）所示的交联网。图9设想的交联机理硼酸盐离子与胍胶和HPG反应生成的凝胶是最简单的交联剂之一。硼离子B(OH)4-也是一种交联物。它要求有较高的pH值以调整平衡：H3BO3+OH-B(OH)4-从下图可见，B(OH)4-是pH值的函数：图10硼酸盐浓度随pH值的变化高温和/或低pH值下的过渡金属交联剂，因钛锆复合物与氧官能团反应具有亲和性、具有+4价氧化态、低毒性而广泛使用。对于这类凝胶，温度是其重要的影响因素。对于上述几类交联剂，无论组分和粘度如何，在剪切和加热下都将变得稀薄：硼酸交联是可逆的，形成交联，后又破胶，然后再次交联；若聚合物是非热降解的，可逆将持续进行以适应剪切速率和温度变化；过渡金属-聚合物对剪切很敏感；下图说明了管道内剪切作用对液体粘度的影响：图11剪切和交联速度对粘度的影响常用交联剂的其他性能比较见下表表1剪切和交联速度对粘度的影响为避免管道内的高剪切速率的不利影响，通常减缓压裂液的交联速度以限制液体粘度的增长，控制交联速度的因素有：?压裂液温度;?pH值;?剪切条件；?交联剂类型；?其它可与交联剂反应的有机化合物；比较上页图曲线B和曲线C，就说明了降低交联速度对粘度的影响。控制金属离子和聚合物反应的方法很多：?不同的有机分子能与金属离子反应，强烈的影响了离子的性能；?聚合物和其他配位剂争夺金属离子，可延迟交联时间；图12假想的钛复合物12?用溶解速度较慢的交联剂和激活剂也可延迟交联；?溶解缓慢的基液或酸也可用于延迟与pH值相关的交联剂的交联速度；0102?压裂液达到产层段前就应具有一定的粘度；01?交联过早，会造成较高的摩擦压力和剪切降解；02?交联过晚，支撑剂会发生沉降，导致支撑剂输送不足，并可能出现脱砂现象；03在使用延迟交联剂时，需注意：能降低聚合物的配量；贰高温下有较好的稳定性；壹提高注入速度并减少所需功率；肆减少摩擦压力；叁使用延迟交联压裂液的好处：过度延迟交联速度会导致近井筒出现脱砂；在低剪切和/或浅层作业中，不提倡用延迟交联的方法来消除剪切降解；0102使用延迟交联压裂液的不足之处：7A确保最佳交联剂性能为达到要求的性能，必须优化交联压裂液的组分（流变性、输送支撑剂能力、热稳定性、交联速度及清洗等），因此，需注意以下问题：7A.1胶联剂浓度?胶联浓度太低，胶联速度较慢，那粘度增长比预期的要慢；?胶联浓度超出范围，胶联速度比预期的要快，最终粘度可能低很多；7A.2控制pH值?若不能保持特定pH值，液体就不能获得所需的交联速度和热稳定性；?严格控制pH值是保证交联压裂液性能的关键；7A.3化学污染?大多数污染源来自于配制压裂液的混合水；?很多表面活性剂、粘土稳定剂和起泡剂也影响交联压裂液性能；7.6.2破胶剂破胶原理：通过把聚合物分解成小分子量的碎片来降低液体的粘度。在作业期间，裂缝闭合后聚合物的浓度高于地面浓度5~7倍，粘度也同时大增，这