探討壓裂、酸化液添加劑性能及效果

楊彬 楊金玲（中國石油集團渤海鉆探工程技術研究院 天津 300457）

壓裂、酸化作為一種能夠提高油氣生產的主要措施，已經得到了迅速的發展和應用。高質量、低傷害和低成本的的壓裂液已經成為發展的趨勢。在國外，一些壓裂公司從大量的壓裂液的交聯、破膠及其傷害機理中研制出了新型的壓裂液添加劑，一個新的壓裂液添加劑的發展，形成了一個完整的壓裂液和串聯系統。國內壓裂液體系的研究液取得了重大進展，發展有機硼交聯劑、膠囊破膠劑和其它高質量和低傷害壓裂液添加劑，已經廣泛應用于油田，能夠滿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點，以6下我們對其進行有效的分析。

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的制備本身有著直接的關系。目前，應用比較廣泛的膠凝劑主要有CT9—1膠凝劑，這是一種新開發的水性凝膠劑，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溶劑。膠體液的表觀粘度十分穩定，在2.5%的KCl的水溶液中，30℃無殺菌劑的條件下，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，這種物質是一種陽離子聚合物。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+傳質的阻力，還能夠增加振動裂縫寬度，降低酸巖反應速度，能夠增加酸液的有效作用距離，防止酸化液對地層進行損害。

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境下，酸與油接觸的時間很長，容易對管道和設備進行腐蝕。在某些情況下，采用對產量沒有影響的緩蝕處理，這是一種最經濟的酸處理方式。在進行壓裂、酸化的施工中，HAI一75緩蝕劑蝕已經得到了廣泛的應用。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℃下進行工作。28%的HCl溶液的環境下，設計溫度為93—121℃。當添加一定的特殊增效劑以后，15%的HCl溶液可達到177℃，在特殊情況下使用溫度能夠達到204℃。另外一種是HII— 500增效緩蝕劑，這種增效緩蝕劑是一種無色粘稠液體，相對密度為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，對于15%的HCl溶液，溫度最高可以達到204℃，HII— 500增效緩蝕劑還要和氟化氫銨配合進行使用。CT1—2緩蝕劑、CT 1—3緩蝕劑也得到了很好的應用，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，凝固點低于-10℃，C T1— 2的閃點是36.5℃，相對密度為1.04。C T1— 3的閃光點是33℃，相對密度為1.03。在15%的鹽酸溶液中，在溫度小于150℃的時候，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更好。

3.交聯劑

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劑，使長鏈分子凝膠形成一定的網狀的結構，能夠對液體中的水分子和酸分子產生一定的束縛作用，其用量很小，但改變液體性質的效果很明顯。在進行壓裂、酸化的作業中，常用交聯劑主要有硼砂、Ba2+、Cr3+（交聯含竣基的高聚物）、A s3+、N b5+等。現場大部分使用的是硼凍膠，這種凍膠具有良好的彈性，但缺點就是會產生大量的廢渣，這是破膠粘土膨脹后殘留的原因。其他的交聯劑產生的凍膠的彈性比硼凍膠要弱，殘液不能防止粘土出現膨脹。國外已經采用有機鈦凝膠用于高溫地層當做，該膠具有粘度高的優勢，還有摩擦阻力小，過濾之后無殘留，不乳化的有點，比硼凝膠的應用效果更好。無機鈦凝膠的研究，認為該膠具有粘度高的優勢，低摩擦阻力小，過濾，無殘留，不乳化，易返排，優于硼凝膠，但是這種膠體的價格比較昂貴。在使用交聯劑的之前，需要對施工現場進行勘測，對現場進行分析以后，然后采用科學合理的配比方式，選擇良好的緩蝕交聯劑，應根據現場使用的條件下來控制交聯時間，促使交聯劑能夠發揮更好的效果，使得施工對地層的損害降到最低，還能夠有效提高施工現場的產量。

4.降濾失劑

在進行壓裂、酸化的施工過程中，工作液對裂縫壁的慮失是一個非常嚴重的問題，有時甚至會導致施工的不成功。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。根據哈里伯頓公司出版的專著來進行分析，降濾失劑分為無機和有機兩類化合物。無機物是用惰性的粉末制成的，有機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，選擇良好的降慮失劑，有效保障壁體的完整。

結論

在壓裂、酸化作業中，在液體中加入一定的添加劑對降低對地層的損害和提高產量具有非常明顯的效果。我們需要嚴格控制添加劑的配比，根據實際的地質情況來使用有效的添加劑，這樣就能夠取得更好的施工效果。

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