探討壓裂、酸化液添加劑性能及效果

楊彬 楊金玲（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程技術(shù)研究院 天津 300457）

壓裂、酸化作為一種能夠提高油氣生產(chǎn)的主要措施，已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。高質(zhì)量、低傷害和低成本的的壓裂液已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢(shì)。在國(guó)外，一些壓裂公司從大量的壓裂液的交聯(lián)、破膠及其傷害機(jī)理中研制出了新型的壓裂液添加劑，一個(gè)新的壓裂液添加劑的發(fā)展，形成了一個(gè)完整的壓裂液和串聯(lián)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)壓裂液體系的研究液取得了重大進(jìn)展，發(fā)展有機(jī)硼交聯(lián)劑、膠囊破膠劑和其它高質(zhì)量和低傷害壓裂液添加劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油田，能夠滿(mǎn)足高溫超深井壓裂和酸化的需要。不同的壓裂、酸化液添加劑具有不同的性能和優(yōu)點(diǎn)，以6下我們對(duì)其進(jìn)行有效的分析。

一、壓裂、酸化液添加劑的性能及其效果分析

1.膠凝劑

膠凝劑是配制凝膠液的主劑，它可以使流體的粘度增加。其分子本身是一種長(zhǎng)鏈聚合物，水溶性、酸溶性比較好。膠凝的增粘效果很大程度上取決于分子鏈排列和聚合，膠凝劑工作的性能和流體性質(zhì)的制備本身有著直接的關(guān)系。目前，應(yīng)用比較廣泛的膠凝劑主要有CT9—1膠凝劑，這是一種新開(kāi)發(fā)的水性凝膠劑，顏色有淡黃色和深黃色，堆積密度為1000kg/m3。這種膠凝劑能夠使得生物降解速度變慢，溶解在水中呈水溶膠劑，水溶膠劑是不溶于酒精和有機(jī)溶劑。膠體液的表觀(guān)粘度十分穩(wěn)定，在2.5%的KCl的水溶液中，30℃無(wú)殺菌劑的條件下，可以放置3天，并且液體的粘度不變。另外一種是SGCA—HT膠凝劑，這是一種高溫膠凝劑，這種物質(zhì)是一種陽(yáng)離子聚合物。在酸液中能夠抵抗的溫度為204℃，其作用是能夠使酸液稠化，增加H+傳質(zhì)的阻力，還能夠增加振動(dòng)裂縫寬度，降低酸巖反應(yīng)速度，能夠增加酸液的有效作用距離，防止酸化液對(duì)地層進(jìn)行損害。

2.緩蝕劑

緩蝕劑是酸化液中一種最重要的添加劑，這種添加劑占酸液總成本的比例是很大的，而且在井底溫度很高的環(huán)境下，酸與油接觸的時(shí)間很長(zhǎng)，容易對(duì)管道和設(shè)備進(jìn)行腐蝕。在某些情況下，采用對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有影響的緩蝕處理，這是一種最經(jīng)濟(jì)的酸處理方式。在進(jìn)行壓裂、酸化的施工中，HAI一75緩蝕劑蝕已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在15%的HCl溶液中，使用的溫度為93—149℃，在特殊情況下也可以在163℃下進(jìn)行工作。28%的HCl溶液的環(huán)境下，設(shè)計(jì)溫度為93—121℃。當(dāng)添加一定的特殊增效劑以后，15%的HCl溶液可達(dá)到177℃，在特殊情況下使用溫度能夠達(dá)到204℃。另外一種是HII— 500增效緩蝕劑，這種增效緩蝕劑是一種無(wú)色粘稠液體，相對(duì)密度為1.36，其中還含有一定的水分：它能夠增加HAI一75緩蝕劑的高溫性能，對(duì)于15%的HCl溶液，溫度最高可以達(dá)到204℃，HII— 500增效緩蝕劑還要和氟化氫銨配合進(jìn)行使用。CT1—2緩蝕劑、CT 1—3緩蝕劑也得到了很好的應(yīng)用，這兩種腐蝕抑制劑都市紅棕色透明液體，帶有杏仁刺激氣味，凝固點(diǎn)低于-10℃，C T1— 2的閃點(diǎn)是36.5℃，相對(duì)密度為1.04。C T1— 3的閃光點(diǎn)是33℃，相對(duì)密度為1.03。在15%的鹽酸溶液中，在溫度小于150℃的時(shí)候，加CT1—2緩蝕劑、CT 1—3緩蝕劑的腐蝕速率比加HAI一75緩蝕劑要快50%左右，但在高溫、高濃度的酸溶液的條件下，加CT1—2緩蝕劑、CT 1—3緩蝕劑的緩蝕效果會(huì)更好。

3.交聯(lián)劑

為了能夠提高壓裂液和酸化液的粘度，往往需要在液體中添加一定的交聯(lián)劑，使長(zhǎng)鏈分子凝膠形成一定的網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)σ后w中的水分子和酸分子產(chǎn)生一定的束縛作用，其用量很小，但改變液體性質(zhì)的效果很明顯。在進(jìn)行壓裂、酸化的作業(yè)中，常用交聯(lián)劑主要有硼砂、Ba2+、Cr3+（交聯(lián)含竣基的高聚物）、A s3+、N b5+等?，F(xiàn)場(chǎng)大部分使用的是硼凍膠，這種凍膠具有良好的彈性，但缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，這是破膠粘土膨脹后殘留的原因。其他的交聯(lián)劑產(chǎn)生的凍膠的彈性比硼凍膠要弱，殘液不能防止粘土出現(xiàn)膨脹。國(guó)外已經(jīng)采用有機(jī)鈦凝膠用于高溫地層當(dāng)做，該膠具有粘度高的優(yōu)勢(shì)，還有摩擦阻力小，過(guò)濾之后無(wú)殘留，不乳化的有點(diǎn)，比硼凝膠的應(yīng)用效果更好。無(wú)機(jī)鈦凝膠的研究，認(rèn)為該膠具有粘度高的優(yōu)勢(shì)，低摩擦阻力小，過(guò)濾，無(wú)殘留，不乳化，易返排，優(yōu)于硼凝膠，但是這種膠體的價(jià)格比較昂貴。在使用交聯(lián)劑的之前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析以后，然后采用科學(xué)合理的配比方式，選擇良好的緩蝕交聯(lián)劑，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用的條件下來(lái)控制交聯(lián)時(shí)間，促使交聯(lián)劑能夠發(fā)揮更好的效果，使得施工對(duì)地層的損害降到最低，還能夠有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)的產(chǎn)量。

4.降濾失劑

在進(jìn)行壓裂、酸化的施工過(guò)程中，工作液對(duì)裂縫壁的慮失是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致施工的不成功。因此需要減少沿著縫壁的慮失是非常重要的。加入降慮失劑的加入是減少慮失的一種有效的方式。根據(jù)哈里伯頓公司出版的專(zhuān)著來(lái)進(jìn)行分析，降濾失劑分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類(lèi)化合物。無(wú)機(jī)物是用惰性的粉末制成的，有機(jī)物是利用天然的或合成的聚合物制成的。降濾失劑能夠減少流體損失，提高流體的利用效率及其造壁性能。在降濾失劑的選擇上，需要重視其水溶性、油溶性等性質(zhì)，選擇良好的降慮失劑，有效保障壁體的完整。

結(jié)論

在壓裂、酸化作業(yè)中，在液體中加入一定的添加劑對(duì)降低對(duì)地層的損害和提高產(chǎn)量具有非常明顯的效果。我們需要嚴(yán)格控制添加劑的配比，根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況來(lái)使用有效的添加劑，這樣就能夠取得更好的施工效果。

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