石油壓裂液高效配制技術研究

吳剛（中石化江漢油田分公司井下作業處特車大隊， 湖北 潛江 433100）

石油壓裂液高效配制技術研究

吳剛（中石化江漢油田分公司井下作業處特車大隊， 湖北 潛江 433100）

目前，在各國得到大范圍使用的壓裂液體一般有四種：水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。伴隨著石油產業研究人員的深入研制，壓裂液化學正逐漸成為油井開發中的重要增產方法。為此，本文對高效配液技術進行了相關研究，以期在業內進行推廣。

石油壓裂液；高效配制技術；研究

0 引言

壓裂液對于原油開發非常重要，在油井增產過程中，壓裂技術逐漸被大范圍使用，然而，壓裂液也有一些劣勢，如破膠存在較大的難度，容易對環境造成污染，抗溫抗鹽的效果較差等。所以，針對以上問題以及壓裂地層深度和溫度的增加，壓裂液配制逐漸得到越來越多的人的關注。因此，高效壓裂液配置技術應運而生。

1 高效配液技術

高效配液技術有兩個特征，一個是壓裂液質量要足夠好，另一個是配液速度要有保障。配液效率的提高一般有兩種方法，一種是提高基液黏度釋放速度，另一種是提高發液速度。在我國，如果還是依舊從配液站向施工現場運送壓裂基液，遠不能跟上時代的步伐。因此，高效率配液技術是大勢所趨。

1.1 清水與稠化劑均勻混合技術

壓裂液的主要組成物是工藝上稠化劑、水等。“魚眼”，是懸浮在基液中的水包粉團，它不但可以減小基液的黏度，還能達到地層之后防止壓裂裂縫的導流。所以，基液的質量評判的一個標準就是：“有無魚眼”。對于壓裂液稠劑的選擇，一般來講可選瓜爾膠粉和衍生瓜爾膠粉，這些稠劑的化學成分是半乳甘露聚糖，它的特性是可以在水里溶解，并最后得到高黏度膠液。通過分析稠化劑的特點，一般可從兩個角度來考慮水粉混合形式和膠粉輸送流態。

目前，一般可使用負壓抽吸方式對水粉混合結構中的清水和稠化劑粉進行混合。通過分析混合結構，可發現，它們的原理差不多是一樣的。一旦清水由進水管到達混合區，過流截面積的減小和混合區內的水流速度的增加，都會使本區域壓力水頭降低，從而使壓力能轉變成動能。如果水流速度達到一定程度，環境大氣壓高于混合區壓力，進而形成真空。通過負壓作用，膠粉通過進粉管被抽吸到混合區與清水混合。兩種混合機構的不同之處是中央進粉型結構通道阻力小。進粉管與混合區之間的環向間隙一般較小，進水管終端如果沾水，側面進粉型結構形成粉團的幾率大大增加，環向進粉間隙很有可能會被堵塞。中央進粉型結構受到進粉管前端錐角的作用，水流流向混合區，膠粉是沿著粉管軸線直接到達混合區，膠粉進粉通道阻力較小，形成膠粉團堵塞的幾率大大減小。因此，新型水粉混合器通常使用中央進粉型結構。如果能對中央進粉型混合器進行一定的改進，就能得到效果更佳的水粉混合器結構，這種結構不僅容易調節，而且清理便捷，最重要的是不容易堵塞。

2 自動配液技術

2.1 自動配液技術中的工藝流程

由高效配液技術特點可知，在進行自動配液時，水與膠粉配制而成的基液通過增黏裝置達到一定的要求，然后才到達特定的配液池。在基液中添加固體添加劑，并經由計量泵把液體添加劑投入到配液池中。在配液池中，通過攪拌裝置將材料做成混合液，最終經由發液泵朝外發出。配制過程中，添加劑通過計量裝置添加進去。這樣才能保障原材料添加精度以及壓裂液的質量。

2.2 自動配液系統設計

在自動配液系統中，其核心控制單元是可編程控制器PLC，使用者可以借助觸摸屏來對水粉比和配液量等參數進行控制，最后得到各原料的理論添加量。與此同時，通過一些計量儀器可以將添加量的實際值返回PLC，通過PLC，可對誤差作進一步核對和計算，最后得到配液的正確指令。通過這個系統，不但可以實現配液，還能對流程和環境進行監測。而且，在配液時，PLC對各個配液設備的開始和啟動狀態進行控制，進而確保配液作業按照預定流程進行。借助該系統可對配液站內的各個設備運行狀態進行監測，并且掌握站外罐車和發液情況。

3 結語

隨著科學技術和石油產業的迅猛發展，我國相關研究人員針對壓裂液配置技術的研究也推進到了一個更高的層次，研究成果頗多。當前，壓裂液的主要研究方向是殘余壓裂液對地層傷害最小化，油井污染最小化，原油增產最大化。現在，各類壓裂液門類齊全，并且在各種環境中得到了大范圍推廣。然而，由于沒有對環境保護引起重視，只顧追求經濟效益的現象頻發。所以，我們對于壓裂液體系的研究還應進一步加強。

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