卢志刚等,压裂液用抗温交联剂的合成Vol .29.No .3,2007
收稿日期:2006-12-11
作者简介:卢志刚(1979-),男,吉林盘石人,硕士研究生,研究方向为提高油气采收率及油气储运。
3联系人:现在哈尔滨工程大学博士后流动站、中石油股份公司大庆石化博士后科研工作站从事博士后工作。
压裂液用抗温交联剂的合成
卢志刚1
, 徐用军
32
, 曲 飚
3
(1.大庆石油学院教育部提高采收率重点实验室,黑龙江大庆163000;
2.哈尔滨工业大学工业技术研究院,黑龙江哈尔滨150001;
3.哈尔滨德科科技发展有限公司,黑龙江哈尔滨150040)
摘要:硼酸盐是水力压裂施工中植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,但是其交联时间非常短,耐温性能差,为了合成具有缓交联性能并且抗温性较好的交联剂,在实验室里以硼酸为起始原料,经过与有机碱反应生成硼酸酯后,在催化剂作用下与有机配位体进行络合反应,最终制备了具有缓交联、抗温性好的交联剂。考察了以硼酸酯为原料合成抗温交联剂的反应条件,得到了合成交联剂的最佳工艺。反应温度60～65℃,合成反应时间是3h 左右,催化剂用量是0.3%(质量比),络合配位剂用量是35%(质量比)。
关键词:压裂液;交联剂;合成
中图分类号:T Q 314.265 文献标识码:B 文章编号:1001-0017(2007)03-0220-03
Synthesis of Ther mo -t olerant Cr oss L inkers f or Fracturing Fluids
LU Zhi -gang,XU Yong -jun and QU B iao
(1.Key Laboratory of Enhanced O il R ecovery of Education M inistry,D aqing Petroleum Institute,D aqing 163318,China;2.Institute of
the Industrial Technology Research,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;3.Harbin D eke technology Corp .,Harbin 150040,China )
Abstract:The borate is one of the most popular cr oss linkers for the fracturing fluids of vegetable jelly during constructi on .However,it has t w o dis 2advantages,one is short cr osslinking ti m e and the other one is bad ther mo -t olerant p r operty .I n order t o synthesize cr oss linker with l onger cr osslinking ti m e and better ther mo -t olerant p r operty,boracic acid is used as an initialmaterial and reactswith the organic base t o p r oduce borater,then a novel cr oss linker with better p r operties is p repared by the comp lex reacti on bet w een borater and organic ligand .The reacti on conditi ons for synthesizing this cr oss lin 2ker with borater as ra w material are investigated,and the op ti m al technol ogies are obtained,the reacti on te mperature is 60～65℃,reacti on ti m e is about 3h,the a mount of catalyst is 0.3%(mass rati on ),and the a mount of organic ligand is 35%(mass rati o ).
Key words:Fracturing fluids;cr oss linkers,synthesis
前 言
在水力压裂施工中,交联剂是水基冻胶压裂液
的一个重要组成部分,通过与高聚物以多种键态形式络合而形成高黏度凝胶体,以满足压裂施工中造缝和携砂的需要。硼酸盐是植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,其特点是无毒、价廉,但其交联时间非常短,并且耐温性能差。因此,国外在上世纪90年代初研制了一种新交联体系-有机硼交联剂,用这种体系交联的水基压裂液耐温性较好,并能延缓交联时间可达3m in,是最近10余年来压裂工艺技
术上的重大突破之一[1]
。与国外先进产品相比,目前国内已经研制的有机硼交联剂在耐温性及延缓交
联能力等方而尚有一些不足[2]
。我们在实验室以硼酸为起始原料,合成了一种新的有机硼交联剂,结构
表征表明硼酸被酯化,通过性能实验优选了实验条件及反应物配比。
1 实验部分
1.1主要仪器及原材料
三颈瓶、磁力加热搅拌器、温度计、高速搅拌器、烧杯、量筒等
硼酸、有机碱、多元醇、多羟基酸钠、氢氧化钠、羟丙基瓜尔胶等均为化学一级品。
FTS -135型红外光谱仪,B i o -RAD 公司1.2合成反应
在带有分水回流装置的三颈烧瓶中按化学计量比例加入硼酸和有机碱,并以甲苯为溶剂,在110℃合成反应10h 左右,反应生成的水从分水装置中分出并计量,当计量的水与反应所生成的水量相近时,
?022?
化学与黏合CHE M I ST RY AND ADHESI O N
合成反应完成,减压蒸馏出溶剂即得有机硼酸酯。在三颈烧瓶中加入上述合成的有机硼酸酯及溶
剂(乙醇),升温至40℃,然后依次加入Na0H 、十水四硼酸钠,在搅拌下水解反应30m in 。升温至50℃,加入有机配位体,升温至60～65℃,络合反应3.0～4.0h 。1.3压裂液制备
配制5g/L 的胍胶水溶液(调整胍胶溶液的pH 值=12),放置2h,将交联剂配置为2%溶液,按交联比10∶1(胍胶:交联液)加入有机硼交联剂溶液,搅拌至形成均匀可挑挂的冻胶体。1.4性能评价
有机硼交联压裂液的耐温性与交联时间的测定按石油天然气行业标准SY/T 5107-1995执行。
2 结果与讨论
2.1有机硼表征
在实际合成中加入了溶剂及配位体等物质而不能直接作结构鉴定,为了考察以硼酸为起始原料合成有机硼是否得到目标产品,实验室里直接用硼酸与有机碱在可去除溶剂的环境下反应,得到单一的硼酸酯类产品,硼酸、有机碱、目标产品的红外谱图分别是图1、图2、图3
。
图1硼酸的红外谱图
Fig .1The I R s pectra of boric
acid
图2有机碱的红外谱图
Fig .2The I R s pectra of organic
base
图3合成的有机硼红外谱图
Fig .3The I R s pectra of p repared organic bor on
从对比红外谱图可以看出,有机硼的红外吸收
峰归属如下[3]:635c m -1
是硼螺环结构骨架振动吸收峰,这是由于硼酸与有机碱反应后有机硼的氧原子的电子向硼原子转移,使氧原子附近出现贫电子带的缘故。810c m -1
为B -O 键变形振动的特征吸
收,是多元醇硼酸酯固有的吸收带;1080cm -1
和
1350c m -1
是有机硼2个伸缩振动吸收带;上述结构表明,硼酸的酯化反应完成,得到了目标产物。2.2实验条件对交联性能的影响
在同一配方条件下,研究了实验反应条件(反应温度和时间)对产品性能的影响。2.2.1
反应温度对产品性能的影响
图4合成反应温度对交联时间、抗温性能的影响
Fig .4The influence of reacti on temperature on the cr osslinking ti m e
and the p r operty of ther mo -t olerant
图4是反应温度与产品性能(交联时间、冻胶抗
温性)之间的关系曲线。在反应温度较低时,有机硼中硼与络合配位体的络合程度较低,交联剂以有机硼硼酸盐形式存在,与聚糖的交联速度快,形成的冻胶耐温性较差。当反应温度在60～65℃时,形成的冻胶耐温性在150℃以上产品的交联时间为330s 。2.2.2反应时间对产品性能的影响
考察反应时间是指形成有机硼酸酯后,加入络
合配位体与硼酸酯络合反应的时间对产品质量的影
响。图5是反应时间对所得交联剂产品性能的影响。结果表明,反应时间较短时生成的反应产物质
?
122?2007年第29卷第3期
卢志刚等,压裂液用抗温交联剂的合成Vol .29.No .3,2007
量较差,随着反应时间的延长,络合反应趋于完全,
交联剂产品质量变好,最佳反应时间在2.5～3.0h 。
《化学与黏合》期刊,
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图5反应时间对交联时间、抗温性能的影响
Fig .5The influence of reacti on ti m e on the cr osslinking ti m e
and the p r operty of ther mo -t olerant
2.3反应物配比对产品性能影响
实验主要考察了催化剂用量,络合配位剂用量对产品的交联性能的影响。由于硼酸酯是化学计量反应,我们在这里不考虑硼酸和有机碱的比例的影响。
2.3.1催化剂用量对产物交联性能的影响
为了加快硼酸酯与有机配位体的络合反应的进行,需要加入催化剂;国内有机硼交联剂的合成中一般采用Na0H 为催化剂,其作用是促进硼酸的水解,使溶液中生成较多的硼酸根离子,以利络合反应的进行。本实验也采用Na0H 为催化剂,考察了催化剂用量对形成冻胶的性能进行了评价,实验结果如图6,图中可以看出在催化剂用量为0.3%时有较好的冻胶性能
。
图6催化剂用量对交联时间、抗温性能的影响
Fig .6The influence of a mount of catalyst on the cr osslinking ti m e
and the p r operty of ther mo -t olerant
2.3.2
络合配位剂用量对产品性能的影响
图7有机配位体对交联时间、抗温性能的影响
Fig .7The influence of organic ligand on the cr osslinking ti m e
and the p r operty of ther mo -t olerant
本实验采用的络合配位剂是多元醇与多羟基酸
钠的复配物(9∶1),多元醇与多羟基酸钠是与硼酸根离子形成络合的物质。图7是络合配位剂用量对冻胶性能影响的关系曲线。从图7中可以看出,配位体用量低于30%,耐温性能变化幅度较大,当配位体用量高于35%时,交联速度延缓,交联后性能无明显变化,而耐温性能变差。这是由于产品中所含过多的多元醇酸,在高温下分解,改变了压裂液的交联环境,高温氧化作用使得聚合物链节断裂,导致冻胶黏弹性降低。因此配位体最佳用量控制在35%左右为宜。
3 结 论
(1)以硼酸为起始原料合成了有机硼交联剂,
实验表明这种交联剂交联的冻胶具有比较好的抗温性能和缓交联性能。
(2)通过实验研究得出了最佳的合成反应条件是:反应温度60～65℃,合成反应时间是3h 左右,催化剂用量是0.3%,络合配位剂用量是35%。
参考文献:
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合物光谱鉴定[M ].北京:科学出版社,1998.
?222?
常用的交联剂类型与品种： （1）两性金属（或非金属）含氧酸的盐：由两性金属（或两性非金属）组成的含氧酸根阴离子的盐，如硼酸盐、铝酸盐、锑酸盐、钛酸盐等，一般为弱酸强碱盐。在水溶液中电离水合后溶液呈碱性。这些两性金属离子以羟基合物酸根阴离子的形式存在。大多数两性金属含氧酸盐在溶液PH值为7－11时，其羟基合物阴离子通过极性键和配位键与含有邻位顺式羟基的各种非离子型半乳甘露糖植物胶及其非离子型衍生物交联。锑酸盐需在PH值为3－6时与非离子型植物胶及其非离子型衍生物交联。 常用的交联剂：硼酸钠、偏铝酸钠、焦锑酸钾等。 （2）无机酸的两性金属盐：无机酸的两性金属盐，如硫酸铝、氯化铬、硫酸铜、氯化锆等一般为强酸弱碱盐。其金属离子在水中电离、水合后形成水合络离子。水合物水解生成羟基水合阳离子，溶液呈酸性。提高溶液的PH值，羟基水合离子以羟桥联结形成多核配合物。不同的金属离子形成羟基水合物的PH条件不同。一般无机酸的两性金属盐在PH值4－7条件下，以多核羟桥配合物的形式通过极性键和配位键与具有钠羧酸基、酰胺基、邻位反式羟基的聚合物交联，即与羧甲基植物胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺阴离子型衍生物、海藻酸钠及生物聚多糖等交联。某些聚合物，如羟乙基纤维素，则需在PH值为11-13条件下与以上同类的多核配合物交联。 常用的交联剂：三氯化锆、硫酸铬钾、重铬酸钾、三氯化铝、硫酸铝、硫酸铜、四氯化钛、氧氯化锆等。 （3）无机酸酯：无机酸分子中的氢原子被烃基取代生成无机酸酯。用作交联剂的无机酯主要是一些高价两性金属含氧酸酯，如钛酸酯、锆酸酯。对于非离子型植物胶来说，一般难以与钛酸盐和锆酸盐交联。因钛盐和锆盐在浓的强碱溶性中并不生成组成固定的钛酸盐、锆酸盐，所得的二氧化化钛水合物或二氧化锆水合物吸附了碱金属氢氧化物的沉淀。用这种胶状沉淀交联非离子型植物胶，其冻胶性能差。用钛盐、锆盐制取的钛酸酯、锆酸酯则是非离子型植物胶的理想的高温交联剂。 常用的交联剂：双三乙醇胺双异丙基钛酸酯（有机钛）、双乳酸双异丙基钛酸铵（有机钛）、正锆酸四乙酰丙酮酯（有机锆）等。 （4）醛类：能溶于水的低级醛，如甲醛、乙醛、乙二醛等是聚丙烯酰胺及其衍生物的有机物交联剂。醛类与聚丙烯酰胺及其衍生物的交联反应一般要在一定的PH值条件下，一定的反应温度下，作用一定的时间。生成的网状体型凝胶
压裂液: 地层水: 配伍性最好, 但悬砂性能差前提是支撑剂的密度降下来。最小的伤害就在于使用地层水加入添加剂，对支撑剂进行改进，利用纳米技术使得它的密度很水一样，强度还要好，那么在水中就能悬浮，这样就达到无伤害的目的。风险大 水力压裂改造技术主要机理为： 通过高压驱动水流挤入煤中原有的和压裂后出现的裂缝内，扩宽并伸展这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂缝与裂隙，增加煤层的透气性。且可产生有较高导流能力的通道，有效地连通井筒和储层，以促进排水降压，提高产气速度，这对低渗透煤层中开采煤层气尤为重要. 可消除钻井过程中泥浆液对煤层的伤害，这种地层伤害可急剧降低储层内部的压降速度，使排水过程变得缓慢，影响煤层气的开采。 这种技术在煤层气生产实践中也存在一些问题： ①由于煤层具有很强的吸附能力，吸附压裂液后会引起煤层孔隙的堵塞和基质的膨胀，从而使割理孔隙度及渗透率下降，且这种降低是不可逆的，因此，目前国内外在压裂改造技术中，开始使用大量清水来代替交联压裂液，以预防其伤害，但其造缝效果受到一定的影响； ②由于煤岩易破碎，因此，在压裂施工中，由于压裂液的水力冲蚀作用及与煤岩表面的剪切与磨损作用，煤岩破碎产生大量的煤粉及大小不一的煤屑，不易分散于水或水基溶液，从而极易聚集起来阻塞压裂裂缝的前缘，改变裂缝的方向，在裂缝前缘形成一个阻力屏障。 ③对于构造煤（soft coal），采取压裂的办法行不通，因为受压煤层的透气性会更低. 构造煤主要难点：强度弱、煤岩碎、非均质强、渗透性差 清洁压裂液（ClearFRAC） 清洁压裂液的工作原理：加入的表面活性剂形成的胶束，可以在特定的盐浓度下产生，获得粘度，可以在稀释获得遇见亲油相以后通过减少胶束过流面积以后去除粘度。它一种粘弹性流体压裂液，主要成分包括长链的表面活性剂(VES)、胶束促进剂(SYN)和盐(KCl)，目前国内外广泛使用是第一代VES 压裂液，主要是阳离子型季铵盐表面活性剂，它们是CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、Schlumberger的JB508型表面活性剂和孪生双季铵盐类表面活性剂。VES压裂液
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种类型。 1. 水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶及衍生物（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，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。 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、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。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自动破乳，所以无需加入破胶剂。 3. 泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。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，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。缺点是砂比不能过高、井深不能过大。适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。 4. 乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定性好，其悬砂能力强，滤失低。由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。主要有聚合物乳化压裂液和植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 调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。由于甲醇可以与水形成任何比例的混合物，在甲醇压裂液进入水锁地层后，可以最大限度将地层所束缚的水吸收，并随着压裂液排出地面，解除地层的水锁，有助于液体的返排。主要优点是表面张力低，对粘土防膨稳定效果好，主要缺点是成本高、易燃、黏度低，很少应用。 6. 酸基压裂液是以酸液为基液，可以用植物胶及衍生物作为稠化剂配成稠化酸。由
Q/HTXG 河南天祥新材料股份有限公司企业标准 Q/HTXG008-2019 代替Q/HTXG008-2016 压裂液用助排剂氟碳表面活性剂 （TXZP-2） 2019-10-10发布2019-10-10实施河南天祥新材料股份有限公司发布
目 次 前 言 (Ⅱ) 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3技术要求 (1) 4试验方法 (1) 4.1仪器与设备 (2) 4.2试剂与材料 (2) 4.3试验程序 (2) 4.3.1外观的测定 (2) 4.3.2pH值的测定 (2) 4.3.3密度的测定 (2) 4.3.4水溶解性的测定 (2) 4.3.5表面张力、界面张力的测定 (2) 5检验规则 (2) 5.1采样 (2) 5.2抽样 (2) 5.3检验 (3) 5.4判定 (3) 6包装、标志和储运 (3) 6.1包装 (3) 6.2标志 (3) 6.3储运 (3) 7HSE要求 (3) 8安全技术说明书 (3) I
前 言 本标准严格按照GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的要求进行编写。 本标准代替Q/HTXG008-2016《压裂液用助排剂氟碳表面活性剂（TXZP-2）》，与Q/HTXG 008-2016相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下： 修改了技术要求的格式（见第3章） 修改了文件结构（见第3章和第4章） 修改了表界面张力性能测试（见4.3.5） 增加了HSE要求（见第7章） 增加了安全技术说明书（见第8章） 本标准由河南天祥新材料股份有限公司提出。 本标准由河南天祥新材料股份有限公司起草。 本标准主要起草人：张天成、常春丽、丁志勇、薛建国、王君霞、周文忠 Q/HTXG008-2019的历次版本发布情况为： Q/HTXG008-2016。 II
一、粘土稳定剂介绍 粘土防膨剂取自（采油用化学剂的研究进展） 粘土防膨剂分3类: 一类是中和粘土表面负电性的化学剂如聚2-羟基-1, 3-亚丙基二甲基氯化铵聚二烯丙基二甲基氯化铵; 另一类是与粘土表面羟基作用的化学剂如二甲基二氯甲硅烷; 还有一类是转变矿物类型的化学剂, 如温度在20 ~ 85 e 内,1% ~ 15%的硅酸钾或15% ~ 25%的氢氧化钾可将蒙脱石转变为非膨胀性的钾硅铝酸盐(钾沸石) ; 温度在260~ 310 e 内, 015~ 310mo l/L的尿素或甲酰胺水溶液, 可使膨胀型粘土失去膨胀性。在3 类粘土防膨剂中, 最后一类是最有发展前景的粘土防膨剂。 粘土微粒防运移剂 这是一类桥接吸附于粘土微粒和地层表面的化学剂如聚甲基丙烯酰胺基-1, 3-亚丙基三甲基氯化铵与聚-N-乙烯吡咯烷酮等可分别通过粘土微粒和地层表面的负电性与羟基产生桥接吸附, 将粘土微。粒固定在地层表面, 达到粘土微粒防运移的目的。 目前油田常用的防膨剂品种很多, 可分为无机化合物和有机化合物两大类, 前者如氯化甲( KCl) 、氧氯化锆( 或称次氯酸锆, ZrOCl 2·8H2O) 、多羟基氯化铝[ Al 6( OH) 12Cl6]等, 后者如聚季铵、改性聚季铵、阳离子聚丙烯酰胺等。这两者防膨剂各有优缺点。无机防膨剂的优点是耐温性较好, 缺点是防膨效果较差, 用量大, 有效期短; 现有的有机防膨剂优点是防膨效果较好, 用量较少, 有效期较长, 缺点是耐温性较差（取自：稠油油藏新型抗高温防膨剂研制）有机缩膨剂仅在弱酸环境下有效。 粘土稳定剂的类型特点 目前, 粘土稳定剂根据化学组成的不同可分为四大类[ 17] :( 1) 无机盐、无机碱类, 这类粘土稳定剂的特点是价格低廉, 使用方法简单, 短期防膨效果较好,缺点是防膨有效期短, 且对抑制微粒运移效果较差[ 18] 。( 2) 无机聚合物类, 其优点是价格较低且有效期较普通无机盐长, 其缺点是不适合于碳酸盐岩地层, 且仅能在弱酸条件下使用。 ( 3) 阳离子表面活性剂类, 这类粘土稳定剂的优点是吸附作用强, 可抗水冲洗, 缺点是会使地层转变成亲油性, 降低油气相的渗透率[ 19 ] 。 ( 4) 有机阳离子聚合物类, 这类粘土稳定剂与前三类相比其主要特点是使用范围广, 稳定效果好,有效时间长, 既能抑制粘土的水化膨胀又能控制微粒的分散运移。且抗酸、碱、油、水的冲洗能力都较强[ 20] 。通常, 用于油田的粘土稳定剂应具备下列几项标准: 1、耐冲洗; o2、砂岩油藏非润湿; 3、相对低的分子量, 以免堵塞油藏孔喉; ?具有正电荷[ 21] 。根据粘土稳定剂的类型特点, 同时考虑到大庆低渗透油田地层中既含遇水膨胀性矿物成分, 又含有运移性矿物成分, 因此确定在粘土稳定剂的研制上, 以有机阳离子聚合物类主剂的粘土稳定剂为研究方向。
格式Ⅳ-9-8化学品安全技术说明书（MSDS）格式 第一部分：化学品名称 化学品中文名称：压裂用助排剂 化学品英文名称：fracturingandacidizingcleanupadditive? 中文名称2:压裂酸化用助排剂 分子式： 分子量： 第二部分：成分/组成信息 主要成分：十二烷基硫酸钠、?烷基酚聚氧乙烯醚 含量：34%、11% 、9016-45-9 第三部分：危险性概述 危险性类别：无 侵入途径：食入、经皮肤吸收 健康危害：对粘膜和上呼吸道有刺激作用，对眼和皮肤有刺激作用。可引起呼吸系统过敏性反应。 第四部分：急救措施 皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。 食入：饮足量温水，催吐。就医。 第五部分：消防措施 危险特性：受高热分解放出有毒的气体。 有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氧化钠。 灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。 第六部分：泄漏应急处理 应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。 第七部分：操作处置与储存 操作注意事项：密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 第八部分：接触控制/个体防护 职业接触限值：未制定标准 监测方法：未制定标准 工程控制：生产过程密闭，加强通风。 呼吸系统防护：空气中粉尘浓度超标时，必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时，应该佩戴空气呼吸器。
延安职业技术学院 毕业论文 题目：延长油田用压裂液的优点与不足所属系部：石油工程系 专业：应用化工生产技术（油田化学）年级班级：07应用化工（4）班 作者：李阿莹 学号： 指导老师： 评阅人： 2010年月日
目录 第一章绪论…………………………………………………………………（）第二章延长油田地质情况……………………………………………（）第三章压裂液概述………………………………………………………（）3.1 概述………………………………………………….……………………（）3.2 分类……………………………………………………………….………（）3.3 压裂液的国内外研究与应用状况…………………………….….（）第四章延长油田用压裂液…………………………………..………（）4.1 胍尔胶压裂液……………………………………………………………（）4.2 清洁压裂液………………………………………………………………（）4.3清洁压裂液与胍胶压裂液的应用对比…………………………………（）结论…………………………………………………………..…………….………（）参考文献…………………………………………………………….……………（）致谢………………………………………………………………………………（）
摘要：经过几十年的开发,延长油田已进入中后期开发阶段,为了达到稳产、增产进而合理利用资源的目的,油田企业会对部分井实施措施作业。本论文以此为出发点,就油田常用的两种压裂液体系用外加剂、工艺、施工效果等方面做了概述并由对两种压裂液体系的应用对比,总结出各自的有优点与不足. 关键词：水力压裂延长油田胍胶压裂液清洁压裂液
卢志刚等,压裂液用抗温交联剂的合成Vol .29.No .3,2007 收稿日期:2006-12-11 作者简介:卢志刚(1979-),男,吉林盘石人,硕士研究生,研究方向为提高油气采收率及油气储运。 3联系人:现在哈尔滨工程大学博士后流动站、中石油股份公司大庆石化博士后科研工作站从事博士后工作。 压裂液用抗温交联剂的合成 卢志刚1 , 徐用军 32 , 曲 飚 3 (1.大庆石油学院教育部提高采收率重点实验室,黑龙江大庆163000; 2.哈尔滨工业大学工业技术研究院,黑龙江哈尔滨150001; 3.哈尔滨德科科技发展有限公司,黑龙江哈尔滨150040) 摘要:硼酸盐是水力压裂施工中植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,但是其交联时间非常短,耐温性能差,为了合成具有缓交联性能并且抗温性较好的交联剂,在实验室里以硼酸为起始原料,经过与有机碱反应生成硼酸酯后,在催化剂作用下与有机配位体进行络合反应,最终制备了具有缓交联、抗温性好的交联剂。考察了以硼酸酯为原料合成抗温交联剂的反应条件,得到了合成交联剂的最佳工艺。反应温度60～65℃,合成反应时间是3h 左右,催化剂用量是0.3%(质量比),络合配位剂用量是35%(质量比)。 关键词:压裂液;交联剂;合成 中图分类号:T Q 314.265 文献标识码:B 文章编号:1001-0017(2007)03-0220-03 Synthesis of Ther mo -t olerant Cr oss L inkers f or Fracturing Fluids LU Zhi -gang,XU Yong -jun and QU B iao (1.Key Laboratory of Enhanced O il R ecovery of Education M inistry,D aqing Petroleum Institute,D aqing 163318,China;2.Institute of the Industrial Technology Research,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;3.Harbin D eke technology Corp .,Harbin 150040,China ) Abstract:The borate is one of the most popular cr oss linkers for the fracturing fluids of vegetable jelly during constructi on .However,it has t w o dis 2advantages,one is short cr osslinking ti m e and the other one is bad ther mo -t olerant p r operty .I n order t o synthesize cr oss linker with l onger cr osslinking ti m e and better ther mo -t olerant p r operty,boracic acid is used as an initialmaterial and reactswith the organic base t o p r oduce borater,then a novel cr oss linker with better p r operties is p repared by the comp lex reacti on bet w een borater and organic ligand .The reacti on conditi ons for synthesizing this cr oss lin 2ker with borater as ra w material are investigated,and the op ti m al technol ogies are obtained,the reacti on te mperature is 60～65℃,reacti on ti m e is about 3h,the a mount of catalyst is 0.3%(mass rati on ),and the a mount of organic ligand is 35%(mass rati o ). Key words:Fracturing fluids;cr oss linkers,synthesis 前 言 在水力压裂施工中,交联剂是水基冻胶压裂液 的一个重要组成部分,通过与高聚物以多种键态形式络合而形成高黏度凝胶体,以满足压裂施工中造缝和携砂的需要。硼酸盐是植物胶压裂液中最常用的交联剂之一,其特点是无毒、价廉,但其交联时间非常短,并且耐温性能差。因此,国外在上世纪90年代初研制了一种新交联体系-有机硼交联剂,用这种体系交联的水基压裂液耐温性较好,并能延缓交联时间可达3m in,是最近10余年来压裂工艺技 术上的重大突破之一[1] 。与国外先进产品相比,目前国内已经研制的有机硼交联剂在耐温性及延缓交 联能力等方而尚有一些不足[2] 。我们在实验室以硼酸为起始原料,合成了一种新的有机硼交联剂,结构 表征表明硼酸被酯化,通过性能实验优选了实验条件及反应物配比。 1 实验部分 1.1主要仪器及原材料 三颈瓶、磁力加热搅拌器、温度计、高速搅拌器、烧杯、量筒等 硼酸、有机碱、多元醇、多羟基酸钠、氢氧化钠、羟丙基瓜尔胶等均为化学一级品。 FTS -135型红外光谱仪,B i o -RAD 公司1.2合成反应 在带有分水回流装置的三颈烧瓶中按化学计量比例加入硼酸和有机碱,并以甲苯为溶剂,在110℃合成反应10h 左右,反应生成的水从分水装置中分出并计量,当计量的水与反应所生成的水量相近时, ?022?
1. 压裂液国内外发展概况 压裂技术是我国油气田开发必不可少的重要措施之一，它在增加产量和储量动用方面起到了重要的作用。压裂的目的主要是形成具有一定几何形状的高导流能力裂缝，改善油气通道，从而增加油气产量。而压裂液在压裂中起着非常重要的作用，压裂液体系的性能是关乎整个压裂施工作业成败及压裂效果的关键点之一，性能好的压裂液不但能够保障压裂施工的顺利进行，而且能够保护储层，获得理想的增产效果[1]。压裂液通常是由各种化学添加剂按一定比例配制成具有良好粘弹性的冻胶状物质，主要分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液[2]。 1947年，水力压裂首次在现场成功应用的初期，主要使用以原油、成品油所配成的油基压裂液，原因是水基压裂液会对水敏地层造成损害。五十年代，出现了控制水敏地层损害的方法以后，水基压裂液才被应用在压裂作业中，但油基压裂液仍为主要的压裂液。到六、七十年代，增稠剂瓜胶及其衍生物的出现，使水基压裂液迅速发展并占据主要地位。到了八十年代，由于致密气藏开采和部分低压油井压后返排困难等问题，出现了泡沫压裂液。到九十年代及以后，为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油藏渗透率造成很大伤害的问题，又开发研制了粘弹性表面活性剂压裂液，即清洁压裂液。 1.1 水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的，主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶（瓜胶、田菁、香豆、魔芋等）、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有低摩阻、稳定性好、携砂能力强、低损害、施工简单、货源广、廉价等特点。通常，水基压裂液按加入稠化剂种类大致可分为三种类型: 天然植物胶压裂液、纤维素压裂液以及合成聚合物压裂液。 1.1.1 天然植物胶压裂液 国内外最先研究和应用的是天然植物胶压裂液，因而这类压裂液使用最多，其中瓜胶及其改性产品为典型代表[3]。美国BJ公司开发了一种新型低聚合物浓度的压裂液体系，稠化剂是一种高屈服应力的羧甲基瓜胶，一般使用浓度是0.15-0.30%，可适用底层温度为93-121℃。该压裂液体系具有较高的粘度，良好的携砂能力。目前，国外已经进行了350口井以上的压裂施工，获得了较理想的缝长和较彻底的清洁返排，增产效果好于使用HPG交联冻胶的结果。田菁胶是国内植物胶中大分子结构与瓜胶十分相似的一种，最早于20世纪70年代末由胜利油田开发应用。继田菁胶之后而出现的香豆胶最早由石油勘探开发科学研究院
压裂液总结 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。 压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。特别适于低渗透油气藏的整体改造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。 一、压裂液对油气层的损害 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。 1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害 1）压裂液滤液对油层的损害 在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人
格式Ⅳ-9-8 化学品安全技术说明书（MSDS）格式 第一部分：化学品名称 1.1 化学品中文名称：压裂用助排剂 1.2 化学品英文名称：fracturing and acidizing cleanup additive 1.3中文名称2: 压裂酸化用助排剂 1.4 分子式： 1.5 分子量： 第二部分：成分/组成信息 2.1 主要成分：十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚 2.2 含量：34%、11% 2.3 CAS No. 151-21-3、9016-45-9 第三部分：危险性概述 3.1 危险性类别：无 3.2 侵入途径：食入、经皮肤吸收 3.3 健康危害：对粘膜和上呼吸道有刺激作用，对眼和皮肤有刺激作用。可引起呼吸系统过敏性反应。 第四部分：急救措施 4.1 皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。 4.2 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 4.3 吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。 4.4 食入：饮足量温水，催吐。就医。 第五部分：消防措施 5.1 危险特性：受高热分解放出有毒的气体。 5.2 有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氧化钠。 5.3 灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。 第六部分：泄漏应急处理 6.1 应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。 第七部分：操作处置与储存 7.1 操作注意事项：密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 7.2 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 第八部分：接触控制/个体防护 8.1 职业接触限值：未制定标准 8.2 监测方法：未制定标准 8.3 工程控制：生产过程密闭，加强通风。
压裂液提供了水力压裂施工作业的手段，但在影响压裂成败的诸因素中，压裂液及其性能极为重要。对大型压裂来说，这个因素就更为突出。使用压裂液的目的有两方面：一是提供足够的粘度，使用水力尖 劈作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝沿程输送及铺设压裂支撑剂；再者压裂完成后，压裂液迅速化学分解 破胶到低粘度，保证大部分压裂液返排到地面以净化裂缝。 压裂液是一个总称，由于在压裂过程中，注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，所以可以分为： (1) 前置液：其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，同时还起到一定的降温作用。为提高 其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶( 粒径100~320 目，砂比10% 左右) 或5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。 (2) 携砂液：它起到将支撑剂( 一般是陶粒或石英砂)带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作 用。在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。 (3)顶替液：其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。 根据不同的设计工艺要求及压裂的不同阶段，压裂液在一次施工中可使用一种液体，其中含有不同的添加剂。对于占总液量绝大多数的前置液及携砂液，都应具备一定的造缝力并使压裂后的裂缝壁面及填砂 裂缝有足够的导流能力。这样它们必须具备如下性能： ①滤失小。这是造长缝、宽缝的重要性能。压裂液的滤失性，主要取决于它的粘度，地层流体性质 与压裂液的造壁性，粘度高则滤失小。在压裂液中添加降滤失剂能改善造壁性大大，减少滤失量。在压裂 施工时，要求前置液、携砂液的综合滤失系数≤1 ×10 -3 m/min 1/2 。 ②悬砂能力强。压裂液的悬砂能力主要取决于其粘度。压裂液只要有较高的粘度，砂子即可悬浮于 其中，这对砂子在缝中的分布是非常有利的。但粘度不能太高，如果压裂液的粘度过高，则裂缝的高度大，不利于产生宽而长的裂缝。一般认为压裂液的粘度为50~150mP·a s较合适。由表3-1 可见液体粘度大小 直接影响砂子的沉降速度。 表3-1 粘度对悬砂的影响 粘度，mPa·s 150 砂沉降速度,m/min ③摩阻低。压裂液在管道中的摩阻越大，则用来造缝的有效水马力就越小。摩阻过高，将会大大提 高井口压力，降低施工排量，甚至造成施工失败。 ④稳定性好。压裂液稳定性包括热稳定性和剪切稳定性。即压裂液在温度升高、机械剪切下粘度不 发生大幅度降低，这对施工成败起关键性作用。 ⑤配伍性好，压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触，不应产生不利于油气渗滤的物理、 化学反应，即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。这些要求是非常重要的，往往有些井压裂后无效果就是由 于配伍性不好造成的。
Q/KXJ 克拉玛依市新聚工贸有限责任公司企业标准 Q/KXJ 06—2019 代替T/SHXH 011.3-2016 压裂用助排剂氟碳类 XJ-06 Fracture clean up additive fluorocarbon XJ-06 2019-11-15发布2019-12-01实施
前言 本标准根据GB/T 20001.10-2014《标准编写规则第10部分：产品标准》给出的规则起草； 本标准代替T/SHXH 011.3-2016《压裂用助排剂氟碳表活剂 XJ-06》，与T/SHXH 011.3-2016相比，主要变化如下： —修改了“规范性引用文件”（见第2章，2016版第2章）； —修改了“分类和标记”（见第3章，2016版第3章）； —修改了“助排率”（见第4章，2016版第5章）； 本标准由克拉玛依市新聚工贸有限责任公司产品研发部提出并归口； 本标准起草单位：克拉玛依市新聚工贸有限责任公司 本标准主要起草人：高鹏、李永飞、张维中、寇瑶、阳非、赵志维、陆微微。
压裂用助排剂氟碳类 XJ-06 1 范围 本标准规定了压裂用助排剂氟碳类 XJ-06的分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、标签、随行文件、包装、运输、贮存和健康安全及环境要求。 本标准适用于压裂用助排剂氟碳类 XJ-06（以下简称压裂用助排剂 XJ-06）。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 4472 化工产品密度、相对密度测定通则 GB/T 6003.1 试验筛技术要求和检验第一部分：金属丝编织网试验筛 GB/T 5549 表面活性剂用拉起液膜法测定表面张力 GB/T 6541 石油产品油对水界面张力测定法（圆环法） GB/T 6678 化工产品采样总则 GB/T 6680 液体化工产品采样通则 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T 9724 化学试剂pH值测定通则 SY/T 5107-2016 水基压裂液性能评价方法 SY/T 5370-2018 表面及界面张力测定方法 SY/T 5764 压裂用植物胶通用技术要求 SY/T 5822-1993 油田化学剂类型代号 SY/T 6787 水溶性油田化学剂环境保护技术要求 3 分类与标记 产品标记应符合SY/T 5822-93的规定，具体按下列规则编写： 产品类型 油田化学剂类型代号 示例：FR-CL- XJ-06表示压裂用助排剂 XJ-06。 1
压裂常用药剂Last revision on 21 December 2020
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种类型。 1.水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶及衍生物（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，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。 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、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。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自动破乳，所以无需加入破胶剂。 3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。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，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。缺点是砂比不能过高、井深不能过大。适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。 4.乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定性好，其悬砂能力强，滤失低。由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。主要有聚合物乳化压裂液和植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调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。由于甲醇可以与水形成任何比例的混合物，在甲醇压裂液进
压裂液根据基液不同，大致可分为水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。压裂的实质是利用高压泵组，将具有一定粘度的液体高速注入地层。当泵的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝向内延伸。为了防止停泵以后，裂缝在上部岩层的饿重力下重新闭和，要在注入的液体中加入支撑剂，使支撑剂充填在压开的饿裂缝中，以支撑缝面。根据压裂液在压裂过程中不同阶段的作用，可分为前置液，携砂液和顶替液。 1. 前置液： 前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用。 2. 携砂液： 携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的作用。 3. 顶替液： 顶替液的作用是将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中。 4．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。 5．破坏剂： 破坏剂包括破胶剂、破乳剂、降粘剂等。破胶剂是用来破坏冻胶交联结构的。破乳剂用于破坏乳状液的稳定性，降粘剂用于减少稠化液的粘度。 6．减阻剂： 减阻剂是通过减少紊流，减少流动时的能量损失来减少压裂液的流动摩阻。 7．降滤失剂： 用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高。 8．防乳化剂：防止原油与压裂液形成乳状液。可分为表面活性剂和互溶剂。、 9．粘土稳定剂：起到稳定粘土的作用。 10．助排剂： 分为表面活性剂和增能剂两种。前者能有效降低界面张力，使残液易从地层排出。后者在注酸前向地层注入一个段塞的增能剂，提高近井地带的压力，使残液易从地层排出。 11．润湿反转剂： 分为表面活性剂和互溶剂两类。表面活性剂可在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿反转作用。互溶剂可将吸附在地层表面的缓蚀剂脱吸下来，恢复地层表面的亲水性。
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种类型。 1.水基压裂液是以清水做溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶及衍生物（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，经交联剂交联后形成黏度极高的冻胶，在施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。 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、热稳定性差、携砂能力不好、压裂液效率低。目前多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油。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自动破乳，所以无需加入破胶剂。 3.泡沫压裂液是一种新型水基压裂液，它是液体、气体及添加剂的混合物。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，可溶解近井地带及地层中的无机垢和部分岩石中的碳酸盐矿物，抑制粘土膨胀，改善或保护了油气层。缺点是砂比不能过高、井深不能过大。适用于低渗透、易水敏、高压油层和下部受水层威胁的油井以及气井的压裂，是一种综合性能较理想的压裂液体系。 4.乳状压裂液是指水包油型乳化液，基本上综合水基压裂液和油基压裂液的优点。由于外相为水冻胶，所以乳状液的摩阻低、黏度高、热稳定性好，其悬砂能力强，滤失低。由于乳状液所含的水比较少，进入地层的水不多，因此可以较好的防止粘土膨胀和运移。主要有聚合物乳化压裂液和植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调节剂、粘土稳定剂、助排剂等构成醇基压裂液。醇基压裂液对砂岩储层无水敏、水锁伤害，而且还有解水锁的能力。能有效降低水相滞留伤害，补充地层能量，具有返排能力强、低伤害等特点，能有效改善裂缝导流能力，提高压裂效果。由于甲醇可以与水形成任何比例的混合物，在甲醇压裂液进入水锁地层后，可以最大限度将地层所束缚的水吸收，并随着压裂液排出地面，解除地层的水锁，有助于液体的返排。主要优点是表面张力低，对粘土防膨稳定效果好，主要缺点是成本高、易燃、黏度低，很少应用。 6.酸基压裂液是以酸液为基液，可以用植物胶及衍生物作为稠化剂配成稠化酸。由于稠化酸的成本高，并且在高温下不稳定，目前已很少应用。酸基压裂液适用于碳酸盐
压裂液总结压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂液在施工时应具有良好热稳定性和流变性能，较低的摩阻压降，优秀的支撑剂输送和悬浮能力，而在施工结束后，又能够快速彻底的破胶返排，残渣低、并且进入地层的滤失液与油气配伍性好，对储层造成的潜在性伤害应最小，从而获得较理想的施工效果。因此，在优选水力压裂所用的工作液时，应从压裂液的综合性能满足压裂工艺的要求及压裂液应当与储层配伍，对储层造成的潜在性伤害尽可能地小两方面着手，优选出高效、低伤害、适合储层特征的优质压裂液体系。 压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一。特别适于低渗透油气藏的整体改造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高油气井产能。然而，压裂作业中压裂液进人储集层后，总会干扰储集层原有平衡条件，压裂措施本身包含了改善储集层和伤害储集层双重作用，当前者占主导时，压裂增产，反之则造成减产。为了获得较好增产效果，就应充分发挥其改善储集层的作用，尽量减少对储集层的伤害。 一、压裂液对油气层的损害 压裂液是压裂施工的关键性环节之一，素有压裂“血液”之称。它的性能除了直接影响到水力压裂施工的成功率外，还会对压后油气层改造效果产生很大的影响。压裂作业中压裂液造成油气层损害的主要原因有：一是由于压裂液及其添加剂选择不当造成压裂液与油气层岩石矿物和油气层流体不配伍造成损害；二是压裂液对支撑裂缝导流能力的损害；三是压裂施工过程中的损害。 1．压裂液与油层岩石和油层流体不配伍损害
1）压裂液滤液对油层的损害 在压裂施工中，向储集层注人了大量压裂液，压裂液沿缝壁渗滤人储集层，滤液的侵人改变了储集层中原始含油饱和度，并产生两相流动，流动阻力加大。毛管力的作用致使压裂后返排困难和流体流动阻力增加。如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁。故选择压裂液时首先应当考虑，当压裂液向储集层发生渗滤引起流动阻力增加时，储集层压力能否克服该附加阻力。另外使用压裂液添加剂不当时，会造成岩石润湿性反转，当油层由水湿转变为油湿时，可使油相渗透率大幅降低，压后产量减少。因此，要把降低表面张力与防止润湿反转结合起来。滤液在油层中滞留的时间越长，对油气层渗透率的损害越大。油气层渗透率越低，造成损害越严重。 2）压裂液滤液与油气层原油发生乳化造成伤害 用水基压裂液压裂时，压裂液滤液会侵入储集层与原油相接触，由于原油中有天然乳化剂如胶质、沥青质和腊等，因此当油水在储集层孔隙中相互接触，渗流时就形成了乳化液，乳化液粘度比地下原油粘度高 3.2－3.5倍，使渗滤阻力大大增加。而原油中的天然乳化剂附着在水滴上形成保护膜，使乳化液具有较高的稳定性。 当乳化液中的分散相通过毛管、喉道时将发生贾敏效应，该效应对流体产生阻力，此液阻效应是可以叠加的，而且一个分散液珠受阻后，还会使分散液珠聚集造成更严重的液堵，因此，防上压裂液滤液与油气层流体发生乳化现象是十分重要的。 3）压裂液与地层水不配伍的损害 压裂液与储集层流体的配伍性不好时，可能发生化学反应，产生沉淀，引起油层渗透性下降，造成油层伤害。 4）压裂液滤液引起储集层中粘土矿物膨胀和颗粒运移