液粘度大幅度增加并具有了一定的弹性，粘弹性表面活性剂压裂液由
此得名。国外的商品名是 ClearFRAC(Schlumberger ) ，国内将其译 为清洁压裂液。
May 23, 2013
二、压裂液常用体系及发展方向
（5）清洁压裂液-粘弹性表面活性剂
▲加入表面活性剂，在水中形成棒状胶束结构
McBain小胶团（C≺CMC）
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二、压裂液常用体系及发展方向
压裂液按化学性状分类
-水基--交联冻胶、线性胶 -油基--稠化柴油（原油）、油冻胶
-乳化--水包油、油包水（水基-线性、交联）
-泡沫--氮气、二氧化碳、双元2008-5-27 -醇基--甲醇
-表活剂—清洁压裂液
其它：气体、酸性、低分子、自生热压裂液等
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一、压裂液综述
不同压裂液对支撑裂缝导流能力保持率对比
压裂液类型
生物聚合物 清洁压裂液 泡沫压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶
导流能力保持率（%）
95
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92～94 80～90 65～85 45～70 45～55 10～50
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二、压裂液常用体系及发展方向
发展方向：低残渣、低伤害、低成本、配置简单、可操作性强
美国不同压裂液类型发展趋势对比
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50 60 70 年代 80 90 100
2008-5-27 油基压裂液 水基压裂液 泡沫压裂液 清洁压裂液
压裂液的基本功能之一是将支撑剂由井筒经孔眼携带到裂缝前沿 指定位置，因此压裂液的悬浮和携带(压裂砂的)能力是其基本要 求，这就要求它必须具有必要的”有效粘度”。
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一、压裂液综述
粘度
-控制缝宽（近井地带） -影响支撑剂传输

摩阻
-控制施工压力 -影响注入排量
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一、压裂液综述
压裂液(fracturing Fluid)定义
-压裂施工中用到的工作液。 -压裂液是由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定化学体
系。
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-按泵注顺序和所起的作用不同，压裂液分为预前置液、前置液
、携砂液和顶替液。
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一、压裂液综述
2008-5-27
May 23, 2013
三、压裂液添加剂
常用稠化剂性能
1%溶液粘度 30℃、170S-1、mPa.s 160-210 120-160 309 100-160 170-280
稠化剂
含水量 （%） 4.5-9.0 8.0-14.0 9.5 6.0-11.0 7.0-12.0
水不溶物含量 (%) 6.0-13.0 20.0-35.0 2008-5-27 20.0 7.5-16.0 8.0-15.0
Hartley的球形胶束（C≻CMC）
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Debye的腊肠式棒状胶束（C≻10CMC）
▲利用烃类有机物增溶到胶束中并使其分裂而 破胶。
棒状胶团六角束 （C继续增大）
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二、压裂液常用体系及发展方向
750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0
的不同而分类命名，包括水基压裂液、油基压裂液、乳化压裂液、 泡沫压裂液、醇基压裂液、表面活性剂胶束压裂液等。 目前，国内外有各种压裂液体系以适应不同油气藏和不同施工工艺 的要求。
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前
国内外压裂液体系发展回顾
压裂液发展历程：
言
1948年水力压裂开始用于油井增产，使用油基压裂液（原油、凝固 汽油、皂化凝胶油体系）； 50年代末期，发现了瓜尔胶可作为水基压裂液的稠化剂，产生了现 2008-5-27 代压裂液化学； 60年代开展了瓜尔胶改性研究及其交联水基压裂液体系（B、Al）；
140 120 粘度（mpa.s） 无泡时测 T [癈] 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80
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二、压裂液常用体系及发展方向
清洁压裂液特点：
无残渣、伤害小
粘度低，携砂能力强，可以减 少不必要的缝高发育，使裂缝 在有效的砂体内延伸，特别适 用于浅薄油层的压裂改造。 遇油自动破胶，遇水稀释破胶 ，可以解决低温井破胶难的问 题。
液体滤失
-控制总的液体滤失 -影响裂缝的几何尺寸

pH值
-控制交联反应时间 -影响液体性能
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配伍性
-影响改造效果
密度
-控制静水压梯度 -影响支撑剂传输
破胶性能
-影响改造效果 -影响裂缝尺寸 -影响支撑剂传输
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一、压裂液综述
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适应于浅井、低温、低砂比的水敏性地层压裂。
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二、压裂液常用体系及发展方向
（4）泡沫压裂液
泡沫压裂液是氮气、二氧化碳或空气分散于压裂液中的分散体系 特点：具有高悬浮能力的低密度体系；摩阻小；滤失量小；含水 量相对少，压裂后易排出，对油层污染小；泡沫的稳定性差。
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二、压裂液常用体系及发展方向
(1)
水基压裂液体系
水基压裂液：交联冻胶压裂液和线性胶压裂液。
交联冻胶压裂液：是目前压裂液应用的主要类型，发展的方向 是低成本、低伤害。 交联冻胶在上世纪60年代末开始使用，被认为是压裂液技 术上的重大进步。交联冻胶在使用上表现出很强的粘弹性和塑 性，在水力造缝与携砂能力等方面优于线性胶压裂液。
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二、压裂液常用体系及发展方向
(2)油基压裂液
是以油作为溶剂或分散介质，与各种添加剂配制成的压裂液。
― 磷酸酯溶解于烃类（柴油或轻质原油），添加少量铝酸盐后，通过 Al3+的交联作用，形成油基冻胶体系。 ― 适用于低压、偏油润湿、强水敏地层。 2008-5-27
－添加剂对温度和pH的敏感性，按设计的配比加入。
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三、压裂液添加剂
压裂液添加剂- 稠化剂
水溶性聚合物作为稠化剂(增稠剂)是水基压裂液的基本添加剂。
植物胶（如胍尔胶、香豆胶、田菁胶、皂仁胶、槐豆胶、魔芋胶和海藻
胶）及其衍生物
2008-5-27
纤维素的衍生物(如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等)；
（1）易形成有一定导流能力的 长裂缝
（2）消除冻胶损害，不含残渣 ，有利于返排； （3）延伸已有的天然裂缝或形 成相互连通的天然裂缝； （4）成本较低。
（2）工作液粘度低、形成的 裂缝宽度较窄
（3）携砂能力差；
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（4）要求较高的泵注排量， 以补偿工作液的高滤失；
合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等
）,以及生物聚合物（黄胞胶）。
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三、压裂液添加剂
合成聚合物 纤维素的衍生物
羟丙级瓜儿胶
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三、压裂液添加剂
胍胶是一种由 甘露糖和半乳糖组成 的长链高分子聚合物， 原料是生长在巴基斯 坦和印度的胍胶豆胚 乳。胍胶粉有15%18%的不溶残余物。 利用丙烯氧化物可将 胍胶改性为羟丙基胍 胶（HPG），可去除 聚合物中大量的植物 成分，水不溶残余物 最小时仅含2%-4%。
压裂液技术现状 与发展趋势
前
言
压裂是油气井增产的主要措施之一。压裂就是用高压泵将压裂液注
入地层，使地层的裂缝扩大和造成新的裂缝并填入支撑剂，从而提
高地层的渗透率。压裂液的作用就是传递压力、形成地层裂缝、携 带支撑剂进入裂缝。在压裂工艺设备解决后，压裂的效果主要取决
2008-5-27 于压裂液。现代压裂液按配制材料化学性质和压裂液体系最终性状
所占比例（%）
1950
1960
1970
1980
1990
2000
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目
录
前言 一、压裂液综述 二、压裂液常用体系及发展方向 三、压裂液添加剂 2008-5-27 四、压裂液选择 五、哈里伯顿常用压裂液体系 六、压裂液的现场质量控制 七、作业案例
May 23, 2013
三、压裂液添加剂
适应范围:适应于低压、低渗、水敏性地层。
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二、压裂液常用体系及发展方向
泡沫质量影响粘度
粘度, cp
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0
20
40
60
80
100
泡沫质量, %
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二、压裂液常用体系及发展方向
（5）清洁压裂液-粘弹性表面活性剂
粘弹性表面活性剂 (Viscoelastic Surfactant,简称VES)压裂液 是长链脂肪酸的季铵盐类阳离子表面活性剂溶解在盐水中形成的胶束 溶液。网状胶束结构使表面活性剂胶束溶液具有了凝胶的性质 , 2008-5-27 溶
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一、压裂液综述
压裂液应用必备的条件
-与地层岩芯和流体配伍性良好； -能造出一定宽度、有足够导流能力的裂缝； -造缝并沿涨开的裂缝输送支撑剂； -耐温、耐剪切；
2008-5-27
-施工完成后能够破胶，迅速返排； -易于控制、安全； -经济可行。
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