水力压裂作业监督基础3.ppt

破胶降粘液的溶解性破胶降粘液也存在水不溶性残渣和油不溶物残渣及油水不溶物残渣， 测试方法与压裂液及其添加剂相似 破胶液与地层流体的相容性1、破胶液与地层油、水产生沉淀情况•观察水基压裂液的破胶液与地层水混合后是否产生沉淀；2、破胶液与地层油、水乳化作用的测定•测定不同比例的水基压裂液的破胶液与地层油混合后在储层温度下恒 温破乳的比值；水基冻胶压裂液通用技术指标序 号项 目指 标低温 (20-60℃)中温 (60-120℃)高温 (120- 180℃) 1基液密度（g/cm3）1.000-1.0502基液表观粘度（mPa · s）20-4030-6040-903交联时间（s）15-6030-12060-300 4剪切稳定性剪切时间（min）6090120 表观粘度（ mPa · s ）≥505稠度系数（ mPa · s n）0.8-2.56流动指数0.3-0.77静态滤失系数（m/min 1/2）≤6.0×10-48初滤失量（m3/m2）≤1.0×10-39滤失速率（m/min）≤1.0×10-4序 号项 目指 标低温 (20-60℃)中温 (60-120℃)高温 (120-180℃)10破胶时间（h）≤1211破胶液粘度（mPa · s）≤5.012破胶液表面张力（m · N/m）≤28.013破胶液与煤油界面张力（m · N/m ）≤2.014破乳率（10-2）≥9515降阻率（10-2）≥3516残渣含量（mg/L）≤55017岩心渗透率损害率（%）≤3018压裂液滤液与地层水配伍性无沉淀、无絮凝粘度计页岩膨胀仪无茵混调器诺德曼流变仪压裂液配制方法•配液站配液压裂施工前，利用配液站批量配制原胶液，现场施工时，与交联液按比例混合携砂。

•现场配液在不具备配液站配液的情况下，在现场利用混砂车、地面罐或液罐、简易配液装置进行原胶液的配制•连续混配在进行大型压裂施工时，利用连续混配车边配液、边泵注三、压裂液的配制与质量控制压裂液配制要点•水基冻胶压裂液所用的植物胶类增稠剂易滋生细菌而腐败变质，使胶 液粘度降低高浓度药剂施之于高浓度菌原是提高杀菌效果的最佳途 径特别是在水质较差、气温较高的情况下，最好在配液罐装水之前 加入杀菌剂，首先对其中残液产生的高浓度菌原进行熏蒸杀灭，然后 再投入少量药剂于配制水中•为强化胶粉分散，需用大排量泵循环配液罐中水溶液在注入管出口 处安装分剂吸入器，利用液体流动造成的负压吸入胶粉，使其随水溶 液高速注入并分散于配液罐内•在配制原胶的水溶液中，注意PH值的调节，先调至弱碱，有利于溶涨，避免产生鱼眼；再调至弱酸，有利于水合增粘；再依次加入碳酸 氢钠、碳酸钠和氢氧化钠等碱性化合物循环10-15分钟，调节原胶PH值至交联所需的碱性值压裂液监督要点• 配制按设计先后顺序进行投料• 配制按设计用量投料• 投料结束后，按设计要求分散一定时间• 装液前对各储液设备进行检查，对液体性能进行检查，是 否达到设计要求• 施工前要对各储液设备进行液体性能（粘度、pH值、交联性能、交联时间）测试• 施工过程中定时检测液体交联状况，并根据现场情况调整 交联比压裂液可能出现的问题及解决方法• 粘度达不到设计要求：（1）投料量不足 追加投料（2）药剂纯度不足 追加投料，并取样准备检测、处理（3）投料顺序不对 重新配制（4）pH值不符合要求 调整pH值• 交联不好（1）交联剂浓度过高 加水降低液体浓度，重调交联比（2）交联剂浓度过低 增加交联剂药剂量，重调交联比第五节 支撑剂一、支撑剂的类型二、支撑剂的物理性质及其评价方法三、充填支撑剂的裂缝导流能力及其影响因素四、支撑剂的选择一、支撑剂的类型(一)石英砂 1、 特征石英砂是含有大量二氧化硅(SiO2)的集合体，常呈块或粒状，其中硅(Si) 含量为46.7%，氧(O2)含量为53.3%。

硬度为7，颜色多样，通常为无色、乳 白色、淡黄色或灰色，玻璃光泽，加热到1500℃开始软化，在1710-1756℃溶化仅溶于氢氟酸，不溶于其它酸碱类2、 产地国内：甘肃兰州砂、江西永州砂、福建福州砂、湖南岳阳砂、山东 荣城砂、吉林农安砂、河北承德砂、湖北蒲圻砂、新疆和丰砂等国外：北部白砂或渥太华(Ottawa)砂、约旦(Jordan)砂、圣彼得 (St.Peter)砂、翁渥克(Wonewoc)砂、得州棕砂、布莱第(Brady)砂、胡桃木 (Hickory)砂等3、化学与矿物成分 (1) 化学成分天然石英砂的主要化学成分是氧化硅(SiO2)，同时伴有少量的氧化铝 (Al2O3)，氧化铁(Fe2O3)，氧化钾和氧化钠(K2O+Na2O)及氧化钙和氧化 镁(CaO+MgO) (2) 矿物成分天然石英砂的矿物组分以石英为主石英含量是衡量石英砂质量的 重要指标我国压裂用石英砂的石英含量一般在80%左右，国外优质石 英砂中的石英含量可达到98%以上 4、微观结构石英可分为单晶石英和复晶石英两种晶体结构在天然石英砂的石英含量中，单晶石英颗粒所占的重量百分数愈大，则石英的抗压强度愈 高一般，石英砂的颗粒绝对密度约为2.65，体积密度约为1.75g/cm3， 孔隙度为30-38%。

5、优缺点•优点•对于低闭合压力的各类储层，使用石英砂作为压裂用支撑剂可取 得较好的增产措施效果； •圆、球度较好的石英砂破碎后呈小碎块状，但仍可保持一定的导 流能力； •100目的粉砂可做为压裂液的固体防滤失添加剂，它在裂缝延伸过 程中可以填充那些与主裂缝沟通的天然裂缝，降低压裂液的滤失 ，并起到一定增产作用； •石英砂的绝对密度较低，便于施工泵送； •石英砂价格便宜，在许多地区可以就地取材 (2) 缺点 •石英砂强度低，开始破碎的压力约为20MPa，不适合在中、高闭 合压力的压裂层中使用； •石英砂的抗压强度低，破碎后将大大降低裂缝的导流能力，加之 受嵌入、微粒运移、堵塞、压裂液伤害等因素影响，严重时可降 至原来的10%或更低二)陶粒1、化学组成与微观晶相结构(1) 中等强度陶粒支撑剂（ISP）一般，中等强度陶粒支撑剂（ISP）都用铝矾土或铝质陶土（矾和硅酸铝）制造其中氧化铝（Al2O3）或铝质的重量百分比含量为46%~77%，硅质（SiO2）含量占12%~55%，此外，还有少量小于10%的其它氧化物2) 高强度陶粒支撑剂高强度支撑剂由铝矾土或氧化锆的物料制成颗粒相对密度约为3.4或更高。

其化学组分氧化铝（Al2O3）的含量可达85%~90%，氧化硅（SiO2）占3%~6%，氧化铁（Fe2O3）占4%~7%，氧化钛（TiO2）占3%~4%陶粒的加工过程2、优缺点 (1)优点 •强度高，在相同闭合压力下，与石英砂相比较破碎率低，导流 能力高，尤其是在高闭合压力下仍能提供一定的导流能力； •具有较强的抗盐、耐温性能，在150-200℃含10%盐水中陈化 240h后抗压强度不变；在280℃和溶液PH值为11的条件下陈化 72h后，重量损失为3.5%，而石英砂约为50%被溶解 •随闭合压力的增加或承压时间的延长，陶粒的破碎率要比石英 砂低得多，导流能力的递减率也要慢得多因此，对任一深度 、任一储层来说，使用陶粒均会获得较高的初产量、稳产量和 更长的有效期 (2)缺点 •相对密度高，对压裂液性能及泵送条件要求高； •陶粒物料选择与制造过程严格、复杂； •价格较贵，限制了陶粒的广泛使用二、支撑剂的物理性质及其评价方法支撑剂的物理性质：支撑剂的粒度组成、圆度与球度、表面光滑度、 酸溶解度、浊度、密度及抗压强度这些物理性质决定了支撑剂的质量及 其在闭合压力下的导流能力一) 理想支撑剂的性质1）具有足够的抗压强度，能承受到140MPa的闭合压力；2）为便于泵送，支撑剂的颗粒相对密度要低；3）支撑剂的颗粒尽量大一些，颗粒均匀，圆度和球度应接近于1；4）支撑剂应在温度为200℃ 的条件下与压裂液及储层流体不产生化学作用 ；5）货源充足，按体积计价格应与石英砂持平。

二) 支撑剂样品的取样方法 1、样品的代表性是指该样品应与生产厂家出厂成品或用户供应点送往压裂施工现场 的支撑剂一样 2、取样地点 •在供应厂家支撑剂被筛选为出厂成品之后； •用户供应点存储的支撑剂； •运至施工井场待用的支撑剂 3、需要的样品数量 •散装支撑剂在生产厂家、用户供应点或压裂现场，每5000kg支撑剂提取一个 样品(每个样品约重8~12kg)，至少取够2袋(50kg)这些样品必须 混合成一个样品，经样品减少器处理后可得到3kg的试样进行评价 试验 •袋装支撑剂在生产厂家或用户供应点，在每100袋(2500kg)袋装支撑剂中任取 10袋，每袋各取2.5kg样品，至少取够2袋(50kg)混合成一个样品 ，经样品减少器处理后可得到3kg的试样进行评价试验4、取样装置 •取样器长、宽、高各为210、100和150mm，并带有12.7mm开口的容 器，其体积约3270cm3 •样品减少器其大小可以处理一袋样品(25kg ) ,一次处理可减少到原量 1/4(6.3kg) •样品分离器 取样器分离器5、取样方法•将取样器垂直于纵轴并于均匀的速度通过支撑剂流的宽度取样时，取样 器应很快地沿支撑剂流移动，以取得所有流动着的支撑剂。

•当取样器取满第一批支撑剂后，至少应停2min再取下一批样品即每批样 品应在相等的时间间隔后取得，以保证完整准确的分析 6、减少样品成为试样 •以2袋(50kg)支撑剂样品为一组来减少样品 •把第一袋支撑剂样品倒进样品减少器得到原量的1/4 然后，倒入第二袋再 次得到原量的1/4 •将两次得到的1/4原量支撑剂样品混合在一起，倒入样品减少器，取其1/4为 各项评价试验的试样 •将上述步骤减少每一组(2袋，50kg)支撑剂样品至原量的1/6(约3kg) •将每组得到的样品原量的1/16试样均匀地混合在一起成为一个支撑剂试样 •一个支撑剂试样至少应有3kg 7、保存试样实验室对一年内每次支撑剂评价试验的试样至少应保存1000g一般压裂 井的试样应保存六个月，重点压裂井的试样应保存一年三) 支撑剂筛选分析 1、筛析方法 •根据支撑剂尺寸选择标准筛网每组标准试验筛由6个筛网与 一个底盘组成，自上而下，筛网尺寸由大到小，将它们叠放在 一起，将100g(准确到0.1g)支撑剂试样均匀地倒在最上面一层 的筛网上，将叠在一起的筛垛装在振筛机上，开动振筛机取 下每层筛网和底盘，倒出留在每一筛网与底盘里的支撑剂，并 用钢丝刷彻底清除卡在筛孔中的颗粒。

精确称量每个筛网与底 盘里的支撑剂量，并计算出该量占试样总量的百分比支撑剂 量的累积百分比与试样总量的误差应在±0.5%以内 2、评价标准 •第一层筛网上的支撑剂最大不能超过样品总量的0.1%； •符合规定筛网尺寸的支撑剂量最低不可能低于样品总量的90%； • 落在底盘上的支撑剂量最大可超过1.0%支撑剂尺寸筛析试验的筛网组合规定的支撑剂尺寸， 目12/2016/2020/4040/70筛网孔径尺寸 μｍ中国1600/9001250/900900/450450/224美国1700/8501180/850850/425425/212试验用的筛网组合812163012162040161830501820356020254070303050100底盘底盘底盘底盘中国与美国标准筛网尺寸筛网号 目（孔 数/in）筛网尺寸， μｍ筛网号 目（孔 数/in）筛网尺寸， μｍ筛网号 目（孔 数/in）筛网尺寸， μｍ 中国美国中国美国中国美国26700110140 4476030600120125125 5406032560130112 6336035500500140105 7292040450425150100 825004540035016090 10200020005035530017088 1216001700。