种类 常规酸 稠化酸 冻胶酸 乳化酸
1.4 压裂液添加剂
降滤剂 防膨剂 杀菌剂 表面活性剂 ｐＨ值调节剂 稳定剂
1.5 压裂液的流变性
各类压裂液的流变曲线 幂律液的视粘度 摩阻计算
1 压裂液的流变曲线
牛顿型液体 非牛顿型液体
宾汉型液体 屈服－假塑性液体
触变性液体 流凝性液体 粘弹性液体
油基压裂液特点：
（1）容易引起火灾。
（2）易使作业人员,设备及场地受到油污。
（3）基油成本高。
（4）溶于油中的添加剂选择范围小，成本高，改性效果不 如水基液。
（5）油的滤失量大。
（6）油的粘度高于水，摩阻比水大。
（7）油的相对密度小，液柱压力低，有利于低压油层压裂 后的液体返排，但需提高泵注压力。
1.1 压裂液的组成
•前置液 •携砂液 •顶替液 （完整的压裂泵注程序中还可以有清孔液、前垫液、预前 置液）
1.2 对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少； (4) 低摩阻； (5) 低残渣、易返排； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
–氮气、二氧化碳、空气、天然气等
泡沫质量 泡沫质量＝泡沫中气体体积/
特点 –在压裂时的井底压力和温度下，泡沫质量 一般为６ ０％～８５％ –随着泡沫质量的增加，泡沫压裂液的粘度增加、摩阻
–滤失少（气体本身就是降滤剂） –排液较彻底，对地层伤害小 –悬砂能力强，砂比可高达７０％
5 酸基压裂液
适用范围 碳酸盐储层
4 摩阻计算
圆管中压降-------摩阻 裂缝中压降-------摩阻 孔眼中压降-------摩阻
1.6 压裂液滤失的三个过程
滤饼区的流动 滤饼控制过程
侵入区的流动 压裂液粘度控制过程
地层流体的压缩 地层流体粘度及压缩控制过程
压裂液滤失系数
压裂液粘度影响的滤失系数 地层流体的粘度和压缩性影响的滤失系数
(G HPG CMHPG)
—田菁 Sesbania (T HPT HPCMT)
纤维素衍生物
— 羧甲基纤维素钠盐（CMC）
— 羟乙基纤维素（HEC）
— 羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）
工业合成聚合物 聚丙烯酰胺(PAM)：有胶体、乳液、粉剂三种 部分水解聚丙酰胺（PHPAM） 甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）
本构方程
KD n
宾汉型液体
在一定的剪切应力作用下才能流动，并且流动以后， 随着剪切速率的增大，剪切应力增加的程度逐渐降低，最 后接近牛顿液体，剪切应力与剪切速率成线性关系。
• 本构方程
Y PD
• 典型压裂液: 泡沫压裂液
粘弹性液体
流体特征： 当除掉剪切力时，这种流体会恢复或部分恢复原来
生物聚多糖(黄原胶)
(2) 交联剂
两性金属（非金属）含氧酸盐
硼酸盐、铝酸盐、锑酸盐和钛酸盐等弱酸强碱盐 无机盐类两性金属盐
如硫酸铝、氯化铬、硫酸铜、氯化锆等强酸弱碱盐 无机酸脂
如钛酸脂、锆酸脂 醛类
甲醛、乙醛、乙二醛等
(3) 破胶剂
生物酶体系 适用温度21~54℃，pH值范围pH=3~8，最佳pH=5。
氧化破胶剂 适用于pH=3~14。普通氧化破胶剂适用温度54~93℃， 延迟活化氧化破胶剂适用温度83~116℃。常用氧化破 胶剂是过硫酸盐
有机弱酸 很少用作水基压裂液的破胶剂 适用温度大于93。
油基压裂液中典型的破胶剂是醋酸盐、氧化钙和/或氨 水溶液。
2 油基压裂液
适应性: 水敏性地层、有些气层 发展: 矿场原油 稠化油 冻胶油 基液: 原油、汽油、柴油、煤油、凝析油 稠化剂: 脂肪酸皂(脂肪酸铝皂、磷酸脂铝盐等)
压裂液材料技术现状及进展
压裂液材料技术现状及进展
压裂液基础知识 压裂液的伤害机理 压裂液的优化设计 压裂液现场质量控制与评估 国外压裂液新型材料研究进展 采油院已有压裂液体系 应用实例
1 压裂液基础知识
✓ 压裂液的组成 ✓ 压裂液及其性能要求 ✓ 压裂液类型 ✓ 压裂液添加剂 ✓ 压裂液的流变性 ✓ 压裂液滤失的三个过程
受到剪切作用期间所具有的形变。这种具有部分弹性恢 复效应，也具有非牛顿性和与时间有关的全部粘性性质
目前使用的水基冻胶压裂液大部分都表现出具有部
分或全部粘弹特征
2 幂律液的视粘度
管流 地面管线 井筒
缝流 裂缝中流动 孔眼
3 流变性测定
旋转粘度计、小直径管道、盘管式粘度计、摆 动式流变仪。
RV系列或FANN系列旋转粘度计应用最广泛
（2）滤失量低，液体效率高，对地层渗透率伤害小。
（3）乳状液摩阻一般高于水和油。
（4）乳状液用油两低于油基液，因而成本较油基液低。
4 泡沫压裂液
适用范围
K<1mD， 粘土含量高的砂岩气藏
低压、低渗浅油气层压裂
组成 液相:
液相 + 气相 + 添加剂泡沫液
–清水、盐水、冻胶水、原油或成品油、酸液 气相
1 压裂液粘度影响的滤失系数Cv
（8）油与地层岩石及流体相容性好，基本上不会造成水堵， 乳堵和粘土膨胀与迁移而产生的地层渗透率降低。
3 乳化压裂液
类型：水外相型 油外相型
常用： 两份油 + 一份稠化水度太低 >80%， 不稳定或粘度太高
适用范围： 水敏，低压地层
乳化压裂液特点：
（1）乳化作用使体系具有一定的粘度，粘度大小因乳 化材料和所加入的比例而差异较大。施工中，油水比 波动影响砂比的稳定。
(1) 牛顿型液体
流变模型或称本构方程
D
(2) 非牛顿型液体
定义 凡是流动时剪切应力与剪切速率之间的关系不是线 性关系的液体，统称为非牛顿型液体。
主要特征 粘度随剪切速率的变化而改变，剪切应力与剪切速 率之间有多个参数。
假塑性（幂律）液体
假塑性液体的特征： 在很小的剪切应力作用下就能流动，并且随着剪 切速率的增加，剪切应力的增大速度有所降低。
1.3 压裂液类型
水基压裂液 油基压裂液
泡沫压裂液 液化汽压裂液 酸基压裂液
1 水基压裂液
✓ 发展 活性水压裂液稠化水压裂液水基冻胶压裂液 ✓ 水基冻胶压裂液组成
水＋稠化剂（成胶剂） 成胶液（基液） 水＋交联剂 ＋添加剂 交联液 (冻胶)
(1) 稠化剂
植物胶及衍生物
— 胍胶 Guar