低分子聚合物物压裂液课件.ppt

1、LOGO一、市场常规压裂液的现状一、市场常规压裂液的现状北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院常规压裂液的发展现状常规压裂液的发展现状北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院目前国内使用的常规压裂液按类型划分，包括目前国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液水基压裂液、油基压裂油基压裂液液、泡沫压裂液泡沫压裂液、清洁压裂液清洁压裂液、乳化压裂液乳化压裂液、醇基压裂液醇基压裂液和和酸基压裂酸基压裂液液等等 油基压裂液因为使用油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为沫压裂液、乳化压裂液等因为需要

2、特殊装备配套需要特殊装备配套，应用也受到限制；，应用也受到限制；清洁压裂液因其无残渣、低伤害、弹性好、破胶易控制等原因，近年清洁压裂液因其无残渣、低伤害、弹性好、破胶易控制等原因，近年来有所发展，但也因为来有所发展，但也因为滤失大、成本高滤失大、成本高，限制了大面积推广；，限制了大面积推广；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系。缺点是系。缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多境与残渣较多 、对储层的伤害较大、对储层的伤害较

3、大 。常规水基压裂液的特征常规水基压裂液的特征v只适合于碱性地层，使用有局限性只适合于碱性地层，使用有局限性 由于压裂液的碱性交联环境与残渣较多，因此对低渗透、碱敏储层由于压裂液的碱性交联环境与残渣较多，因此对低渗透、碱敏储层的伤害较大。的伤害较大。v溶胀时间长，不易配置溶胀时间长，不易配置 胍胶溶胀时间一般都在胍胶溶胀时间一般都在60min60min以上，配置时常因溶胀时间不够形成水以上，配置时常因溶胀时间不够形成水包粉等现象，破胶不彻底。包粉等现象，破胶不彻底。v地层伤害较高地层伤害较高 按行业标准按行业标准SY/T5107-2005SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法水基压裂

4、液性能评价方法，羟丙级胍，羟丙级胍胶压裂液对岩芯渗透率在胶压裂液对岩芯渗透率在52.2%52.2%64.8%64.8%。粘土膨胀率约为。粘土膨胀率约为 43.5443.54 北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院二、低分子聚合物压裂液的二、低分子聚合物压裂液的研究研究北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院低分子聚合物压裂液研究背景低分子聚合物压裂液研究背景北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院 人工合成聚合物因其人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点，一直是水基等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有压裂液的主要研究

5、对象，人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小害小等优点，比较等优点，比较适合低压、低渗等复杂地层适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造，但因为油藏的压裂改造，但因为不耐剪不耐剪切，耐温性差切，耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。等缺陷使应用受到很大限制。我院通过国内外调研及科研攻关，与国内外公司合作开发了以我院通过国内外调研及科研攻关，与国内外公司合作开发了以疏水缔合低疏水缔合低分子聚合物物为主体的新型无残渣压裂液体系分子聚合物物为主体的新型无残渣压裂液体系低分子聚合物压裂液，低分子聚合物压裂液，由疏由疏水缔合低分子聚合物物形成的基液，在特殊交联剂的作用下

6、，分子间疏水基团水缔合低分子聚合物物形成的基液，在特殊交联剂的作用下，分子间疏水基团的疏水缔合作用增强，形成的交联体系具有显著的的疏水缔合作用增强，形成的交联体系具有显著的增黏性、耐盐性、抗剪切能增黏性、耐盐性、抗剪切能力、长期稳定性；力、长期稳定性；常规压裂液有其自身常规压裂液有其自身无法避免的缺陷无法避免的缺陷，近年来研制开发新型交联的，近年来研制开发新型交联的无残渣无残渣压裂液体系压裂液体系一直是国内外研究的课题。一直是国内外研究的课题。低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液简介简介 低分子聚合物压裂液是采用特殊合成工艺聚合而成，具有多低分子聚合物压裂液是采用特殊合成工艺聚合而成，具有多个

7、活性结点的低分子高活性三元低分子聚合物体。个活性结点的低分子高活性三元低分子聚合物体。它的分子量是它的分子量是植物胶植物胶1/101/10左右。在偏酸性条件下交联，左右。在偏酸性条件下交联，分子之间具有较强的自分子之间具有较强的自聚缔合倾向，在高温下聚合体通过侧链耦合作用，形成类似空间聚缔合倾向，在高温下聚合体通过侧链耦合作用，形成类似空间网络结构；同时特有的刚性侧链基团，通过共价键作用，其内部网络结构；同时特有的刚性侧链基团，通过共价键作用，其内部多核羟桥络离子减少，使交联位阻增大多核羟桥络离子减少，使交联位阻增大,形成的冻胶具有耐温、抗形成的冻胶具有耐温、抗剪切性好等特点，适合低压、低渗透

8、、碱敏储层。剪切性好等特点，适合低压、低渗透、碱敏储层。北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院 主要技术指标主要技术指标项项 目目产品指标产品指标低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液交联剂交联剂外外 观观淡黄色液体淡黄色液体淡黄色、黄色或棕红淡黄色、黄色或棕红色液体色液体溶溶 解解 性性在水中易分散溶解在水中易分散溶解与水混溶与水混溶室温粘度，室温粘度，mPa.smPa.s3030增粘性能增粘性能可以挑挂可以挑挂降阻性能降阻性能摩阻为清水摩阻的摩阻为清水摩阻的20-30%20-30%北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院表1 低分子聚合物压裂液主要技术指标 100mL100mL清水

9、清水+1.0g+1.0g低分子聚合物压裂液，在室温低分子聚合物压裂液，在室温2525、300r/min300r/min条件下连续搅拌，用六速旋转粘度仪测不同时条件下连续搅拌，用六速旋转粘度仪测不同时间内溶胶液的粘度。搅拌间内溶胶液的粘度。搅拌20min20min，粘度达到最终粘度的，粘度达到最终粘度的93.4%93.4%。表表2 2 低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与搅拌时间的关系低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与搅拌时间的关系 时间（时间（min）5101520304050607090粘度（粘度（mPa.s）1819.52528.528.829.029.029.630.030.5通过溶胀试验表明

10、，低分子聚合物压裂液易于配制通过溶胀试验表明，低分子聚合物压裂液易于配制 北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院2.4.1 2.4.1 溶胀实验溶胀实验在室温在室温2525时，用清水配制不同浓度的低分子聚合物压裂液，在转速时，用清水配制不同浓度的低分子聚合物压裂液，在转速300r/min300r/min条件下搅拌条件下搅拌15min15min，静置溶胀，静置溶胀1h1h，搅拌均匀后，用青岛六速旋转，搅拌均匀后，用青岛六速旋转粘度计测溶胶液的粘度。粘度计测溶胶液的粘度。浓度浓度（%）0.600.600.800.801.001.001.151.151.301.301.501.501.701.

11、702.002.002.52.5旋转粘度计粘度旋转粘度计粘度（mPamPas s）20.020.024.024.030.630.636.036.040.540.543.043.052.052.067.067.085.085.0北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院2.4.22.4.2 增稠实验增稠实验表表3 3 不同浓度的低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与浓度的关系不同浓度的低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与浓度的关系 增稠及携砂实验增稠及携砂实验低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液携砂性能携砂性能 （50%50%的石英砂）的石英砂）3 3小时内不脱砂小时内不脱砂 通过增稠试验表明，低分子聚

12、合物压裂液对水的增通过增稠试验表明，低分子聚合物压裂液对水的增稠能力强，携砂性能好，用稠能力强，携砂性能好，用1.0%1.0%2.0%2.0%低分子聚合物低分子聚合物压裂液配制压裂液压裂液配制压裂液3 3小时内不脱砂。小时内不脱砂。北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院图1 低分子聚合物携砂实验 2.4.3 2.4.3防腐试验防腐试验由于配液水与大罐中都含有一定量的微生物，压裂液在放置过程中会受到压裂由于配液水与大罐中都含有一定量的微生物，压裂液在放置过程中会受到压裂液的腐蚀而变质。按配方配制好原胶液，倒入广口瓶中加盖，将广口瓶放入液的腐蚀而变质。按配方配制好原胶液，倒入广口瓶中加盖，将

13、广口瓶放入3030的的恒温水浴锅中，放置一定时间，用测定原胶液的粘度。恒温水浴锅中，放置一定时间，用测定原胶液的粘度。通过防腐试验表明，在不加任何杀菌防腐剂的情况下，低分子聚合物压裂通过防腐试验表明，在不加任何杀菌防腐剂的情况下，低分子聚合物压裂液在液在3030环境温度下放置环境温度下放置7 7天，粘度保持率天，粘度保持率92.1%92.1%，粘度仅下降了，粘度仅下降了7.9%7.9%。因此，。因此，低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防腐剂。低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防腐剂。北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院时间（天）时间（天）

14、初始初始13579111315粘度（粘度（mPamPas s）30.529.629.028.528.128.027.827.627.6表表4 304 30时低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与放置时间的关系时低分子聚合物压裂液溶胶液的粘度与放置时间的关系 2.4.4 2.4.4 破胶实验破胶实验表表5 5 压裂液在不同时间内破胶所需破胶剂的用量压裂液在不同时间内破胶所需破胶剂的用量温度（温度（）破胶时间（破胶时间（h）/过硫酸铵过硫酸铵0.511.52416550.20.10.080.050.0050.001600.150.070.030.020.0030.0007700.10.010.0050.

15、0030.0020.0005800.010.0030.0020.00150.0010.0006900.010.0030.00150.00120.00080.0008 通过破胶试验可知：低分子聚合物压裂液易于破胶水化，在通过破胶试验可知：低分子聚合物压裂液易于破胶水化，在6060时加入十万分之一（时加入十万分之一（10ppm10ppm）的过硫酸铵在）的过硫酸铵在16h16h内就能完全破内就能完全破胶水化，加入十万分之五（胶水化，加入十万分之五（50ppm50ppm）的过硫酸铵在）的过硫酸铵在4h4h内就能完全破内就能完全破胶水化。胶水化。8080以上温度，低分子聚合物压裂液在地层温度压力作以上温

16、度，低分子聚合物压裂液在地层温度压力作用下自行破胶，只需微量（约用下自行破胶，只需微量（约5ppm5ppm）破胶剂即能完全破胶。）破胶剂即能完全破胶。北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院三、低分子聚合物压裂液性能的测定三、低分子聚合物压裂液性能的测定北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院低分子聚合物压裂体系的性能测定低分子聚合物压裂体系的性能测定 3.13.1热稳定性热稳定性1.0%低分子聚合物压裂液1.0%交联剂体系可用于90以内的地层。低分子聚合物压裂液体系在常温下即可增稠自交联，25、170S-1可以达到1000-1500mPa.

17、s以上；通过调整低分子聚合物压裂液及交联剂浓度，在120、170 S-1的条件下仍旧可以保持在50-80mPa.s左右，具有良好的耐温性能。常温下的缔合增粘性能：常温下的缔合增粘性能：图2 低分子聚合物挑挂实验 压裂液在压裂施工时间内，要保持一定的粘度，才能有效的造缝与携砂。压裂液在压裂施工时间内，要保持一定的粘度，才能有效的造缝与携砂。对于聚合物压裂液的粘度要求是：在地层温度、施工时间内、对于聚合物压裂液的粘度要求是：在地层温度、施工时间内、170s-1170s-1剪切后的剪切后的粘度粘度50 50 mPamPas s。粘度太高，破胶困难；粘度太低，容易砂堵。达不到要求，可。粘度太高，破胶困

18、难；粘度太低，容易砂堵。达不到要求，可调整破胶剂的用量。调整破胶剂的用量。用用RS600RS600压裂液流变仪，在压裂液流变仪，在8080、120 120 ，170s-1170s-1条件下连续测定压裂液条件下连续测定压裂液粘度。压裂液流变曲线如下：粘度。压裂液流变曲线如下：北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院3.2 3.2 流变性能测定流变性能测定低分子聚合物压裂体系的性能测定低分子聚合物压裂体系的性能测定 图3 低分子聚合物80、120条件下，170s-1压裂液流变曲线流变性能测定流变性能测定用用RS6000压裂液流变仪，在压裂液流变仪，在130 ，170s-1条件下连续测条件下连续

19、测定压裂液粘度。压裂液流变曲线如下：定压裂液粘度。压裂液流变曲线如下：从流变仪曲线看，低分子聚合物压裂液在从流变仪曲线看，低分子聚合物压裂液在130 时。粘度仍然稳定，具备时。粘度仍然稳定，具备携砂能力携砂能力图4 低分子聚合物130条件下，170s-1压裂液流变曲线 3.3 3.3 良好的裂缝导流能力恢复性良好的裂缝导流能力恢复性 配制配制100g100g不同的胍胶压裂液和低分子聚合物压裂液检验，分别加入不同的胍胶压裂液和低分子聚合物压裂液检验，分别加入20204040目目低密中强支撑剂低密中强支撑剂32g32g，搅拌均匀后，将携砂液放入模具盒中，放入，搅拌均匀后，将携砂液放入模具盒中，放入

20、6060的恒温水的恒温水浴中加热浴中加热4h4h，使压裂液破胶完全，在，使压裂液破胶完全，在52MPa52MPa的压力条件下测定含有不同压裂液残的压力条件下测定含有不同压裂液残渣的支撑剂的导流能力。同蒸馏水比较，计算不同压裂液携带支撑剂后的保留渗渣的支撑剂的导流能力。同蒸馏水比较，计算不同压裂液携带支撑剂后的保留渗透率。透率。实验表明：胍胶压裂液残渣不仅形成滤饼、堵塞地层孔隙，降低地层渗透率实验表明：胍胶压裂液残渣不仅形成滤饼、堵塞地层孔隙，降低地层渗透率，而且更严重降低支撑裂缝的导流能力。羟丙级胍胶压裂液携带支撑剂后的保留，而且更严重降低支撑裂缝的导流能力。羟丙级胍胶压裂液携带支撑剂后的保留

21、渗透率在渗透率在55%55%63%63%，低分子聚合物物压裂液携带支撑剂后的保留渗透率高达，低分子聚合物物压裂液携带支撑剂后的保留渗透率高达97.4%97.4%。压裂液类型压裂液类型二级二级HPGHPG一级一级HPGHPG低分子聚合物压裂低分子聚合物压裂液液标准盐水标准盐水渗透率（渗透率（D D）86.586.598.698.6152152156156保留渗透率（保留渗透率（%）4646525297.497.4100100北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院表表8 8 不同压裂液携带支撑剂后的保留渗透率不同压裂液携带支撑剂后的保留渗透率 3.43.4 低分子聚合物压裂液的摩阻低分子聚合

22、物压裂液的摩阻北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院 使用低分子聚合物压裂液的井与同区块使用硼交联改性瓜尔胶水基压裂液的井相比，低分子聚合物压裂液施工摩阻较低，配置的基液粘度相比胍胶低5-8 MPa/1000m；排量越大降阻效果越明显，可以使用连续油管有选择性地处理不同的层段。对深井难压层降低施工压力有非常重要的意义！表表9 两种交联压裂液的摩阻与排量的关系表两种交联压裂液的摩阻与排量的关系表排量排量(m3/min)管柱内径管柱内径(mm)交联瓜胶压裂液摩阻交联瓜胶压裂液摩阻(MPa/1000m)低分子聚合物压裂液摩阻低分子聚合物压裂液摩阻（MPa/1000m）46213.76.43.5

23、6211.05.23628.94.32.5626.73.5 3.43.4 不同压裂液残渣对比不同压裂液残渣对比 羟丙基胍胶压裂液破胶后残渣含量150400mg/L，羧甲基胍胶裂液破胶后残渣含量120230mg/L，低分子聚合物物压裂液破胶无残渣。羟丙级胍胶压裂液羟丙级胍胶压裂液破胶后絮状物较多破胶后絮状物较多!羧甲基胍胶压裂液羧甲基胍胶压裂液有部分絮状物有部分絮状物!低分子聚合物物低分子聚合物物压裂液透明，无压裂液透明，无絮状物絮状物!北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院图5 不同压裂液残渣对比实验 3.5 3.5 压裂液对地层岩芯的伤害实验压裂液对地层岩芯的伤害实验 按行业标准按行业

24、标准 SY/T 5107-2005 SY/T 5107-2005 水基压裂液性能评价方法水基压裂液性能评价方法，用不同压，用不同压裂液对地层岩芯进行了伤害实验。裂液对地层岩芯进行了伤害实验。低分子聚合物压裂液对岩芯渗透率的损害低分子聚合物压裂液对岩芯渗透率的损害率率 5%5%，羟丙基胍胶压裂液对岩芯渗透率在，羟丙基胍胶压裂液对岩芯渗透率在52.2%52.2%64.8%64.8%。表表10 10 不同压裂液对地层岩芯的伤害率不同压裂液对地层岩芯的伤害率岩心岩心编号编号取芯深取芯深度（度（m）油组油组基质渗透率基质渗透率（mD）伤害后渗透率伤害后渗透率（mD）伤害率（伤害率（%）压裂液类型压裂液类

25、型1（2/15）1871.1T0.3890.18752.2羟丙级胍胶羟丙级胍胶0.3430.3362.04低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液2（2/25）2048.4A0.2760.10362.3羟丙级胍胶羟丙级胍胶0.2290.2184.8低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液2（12/16）1715.6T0.3180.14654.1羟丙级胍胶羟丙级胍胶0.2850.2763.2低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液3（1/11）2053.3A0.2160.07664.8羟丙级胍胶羟丙级胍胶0.1740.1683.4低分子聚合物压裂液低分子聚合物压裂液北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究

26、院低分子聚合物压裂液的特征低分子聚合物压裂液的特征v 分子量适中，溶胀性好，易于配置，具有更好的耐温抗剪切；分子量适中，溶胀性好，易于配置，具有更好的耐温抗剪切；v 低分子聚合物压裂液易于破胶水化，地层伤害小，良好的导流能力有低分子聚合物压裂液易于破胶水化，地层伤害小，良好的导流能力有利于残液返排；利于残液返排；v 低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防低分子聚合物压裂液的抗生物降解能力强，现场配液时不需加杀菌防腐剂；腐剂；v 低分子聚合物压裂液体系采用弱酸性环境交联，交联剂的低分子聚合物压裂液体系采用弱酸性环境交联，交联剂的pHpH值值=2=24 4，冻胶的冻胶的pHp

27、H值值=5=56 6。突破了常规压裂液碱性交联环境的局限性；适用。突破了常规压裂液碱性交联环境的局限性；适用于各类低渗透、碱敏储层压裂改造。于各类低渗透、碱敏储层压裂改造。v 淡水配制可耐淡水配制可耐130130温度，海水配制可耐温度，海水配制可耐100 100 温度，经过进一步筛温度，经过进一步筛选添加剂，可以使低分子聚合物压裂液性能的到更大提高选添加剂，可以使低分子聚合物压裂液性能的到更大提高北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院五、现场应用与统计五、现场应用与统计北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院 现场应用和效果统计现场应用和效果统计1 1、现场应用、现场应用井号压裂井段

28、（米）层厚（米）设计参数施工参数破裂压力注入方式太27-131764.00-1775.4011.40排量：4.0-4.5m3/min陶粒砂 40m3加砂强度3.5排量：3.7-4.8m3/min陶粒砂 40.7m3加砂强度3.535MPa环空注入太27-141737.00-1749.001761.60-1770.2011.46.2排量：4.0-4.5m3/min陶粒砂 30+30m3加砂强度2.6/4.8排量：4.2/4-3.7m3/min陶粒砂 29+29m3加砂强度2.5/4.632.5MPa30MPa油管注入太27-261751.4-1760.0 12.20排量：4.0-4.5m3/mi

29、n陶粒砂 35m3加砂强度2.8排量：4.3-4.4m3/min陶粒砂 33m3加砂强度2.734MPa环空注入北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院 2 2、效果统计、效果统计井号井号施工井段施工井段m措施措施前前措施后措施后目目 前前日液日液m3/d日油日油t/d含水含水%日液日液m3/d日油日油t/d含水含水%太太27-131764.0-1775.4干抽干抽10.369.58.32 13.2313.120.80 太太27-141737.0-1770.226.4223.7710.03 9.959.791.60 太太27-261751.4-1760.09.189.090.98 19.8519.740.55 北京国海能源技术研究院北京国海能源技术研究院相同区块不同压裂液对比效果图相同区块不同压裂液对比效果图LOGO