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壓裂液提供了水力壓裂施工(gōng)作業的手段,但在影響壓裂成敗(bài)的(de)諸因素中,壓裂液及其性能(néng)極為重要。對大(dà)型壓裂來說,這個因(yīn)素就更為突出(chū)。使用壓裂(liè)液的目的有兩方麵:一是提(tí)供足夠的粘度,使(shǐ)用(yòng)水力尖劈作用形成裂縫使(shǐ)之延伸,並(bìng)在裂縫沿(yán)程輸送及鋪設(shè)壓裂支撐劑;再者壓裂完成後,壓裂液迅速化學分(fèn)解(jiě)破膠到低粘度,保證大部分壓裂液返排到地麵以淨化裂縫。
壓裂液是一個總稱,由於在壓裂過程(chéng)中,注入(rù)井內的壓裂液在不同的階段有各自的作用,所以可以分為:
(1)前置液:其作用是破裂地層並造(zào)成一定幾何尺寸(cùn)的裂縫,同時還起到一定(dìng)的降溫作用。為提高其工作效率,特別是對高滲透層,前置液中需加入降濾失劑,加細砂或(huò)粉陶(táo)(粒徑 100~320 目,砂比 10% 左右)或 5% 柴油,堵塞地層中的微(wēi)小縫隙,減少液體的濾失。
(2)攜砂液(yè):它起到將支撐(chēng)劑(一般是陶粒或石(shí)英砂)帶入裂縫中並(bìng)將砂(shā)子放在預定位置上的作(zuò)用。在壓裂液(yè)的(de)總量中,這部分(fèn)占的比例很大。攜砂液(yè)和其(qí)它壓裂液一樣,都有造縫及冷卻地層的作用。
(3)頂替液:其(qí)作用是將(jiāng)井(jǐng)筒(tǒng)中(zhōng)的攜砂液全部替入到裂縫中。
根據不(bú)同(tóng)的設計(jì)工藝要求及壓裂的不同階段(duàn),壓裂液在一次施工中(zhōng)可使用一種液體(tǐ),其中含有不同的添加劑。對於占(zhàn)總液量絕大(dà)多數的前(qián)置液及攜砂液,都應(yīng)具備一定的造縫力(lì)並使壓裂後(hòu)的(de)裂縫(féng)壁麵及填砂(shā)裂(liè)縫有足夠的導流能力。這樣(yàng)它們必須(xū)具備如下性能(néng):
① 濾失(shī)小。這是造長縫、寬縫的重要性能。壓裂液(yè)的濾失性,主要取決於(yú)它的粘(zhān)度,地層流(liú)體性質與壓裂液的造壁性,粘度高則濾失(shī)小。在壓裂液中添(tiān)加降濾失劑能改善造壁性大大,減少濾失量。在壓裂施工時,要求前置液(yè)、攜砂液的綜合濾失(shī)係數≤ 1 × 10 -3 m/min 1/2 。
② 懸砂能力強。壓裂液的懸砂能力主要取決於其粘度。壓裂液隻要有較高的粘度,砂子即可懸浮於(yú)其中(zhōng),這對砂子在縫中的分布是非常有利的。但粘度不能太高,如果壓(yā)裂液的粘度過高,則裂縫的高度大,不利於產生寬而長的裂縫。一(yī)般認為壓裂液的粘度(dù)為 50~150mPa·s 較合適。由表 3-1 可見(jiàn)液體粘度大小直接影響砂子的(de)沉降速度。
表 3-1 粘度對懸砂的影(yǐng)響
粘度(dù), mPa·s |
1.0 |
16.5 |
54.0 |
87.0 |
150 |
砂(shā)沉降速度,m/min |
4.00 |
0.56 |
0.27 |
0.08 |
0.04 |
③ 摩阻(zǔ)低。壓裂液在管道中的摩阻越大,則用來造縫的有效水馬力就越小。摩阻過高,將會大大提高(gāo)井口壓力(lì),降低施工排量,甚至造成(chéng)施工失(shī)敗。
④ 穩定性好。壓裂液穩定性包括熱穩定性和剪切(qiē)穩定性。即(jí)壓裂液在溫度升高、機械剪切下(xià)粘度不發生(shēng)大幅度(dù)降低,這對施工成敗起關鍵性作用。
⑤ 配伍性好,壓裂液(yè)進入地層後與各種岩石礦物及流體相接觸,不應產生不利於油氣滲濾的物理、化學反應,即不引起地層水敏及(jí)產生顆粒沉澱。這些(xiē)要求是非常重要的,往往有(yǒu)些井壓裂後無效果就是由於配伍(wǔ)性(xìng)不好造成(chéng)的。
⑥ 低殘渣。要盡量(liàng)降低壓裂液中的水不溶物含量和返排前的破膠能力,減少其對岩石孔隙及填砂裂縫的堵塞,增大油氣導流(liú)能力。
⑦ 易(yì)返排(pái)。裂縫一旦閉合,壓裂液返排越快、越徹底,對(duì)油(yóu)氣層損害越小。
⑧ 貨源廣,便於配製,價格便宜。
目前國內外使用的壓裂(liè)液有很多種,主要有油基壓裂液、水基壓裂液、酸基壓裂液,乳化壓裂液和(hé)泡沫(mò)壓(yā)裂液。其中水基壓裂液和油基壓裂液應用比較廣泛(fàn)。常用各種(zhǒng)類型壓裂液或壓裂液體係見表 3-2 。
表 3-2 各類壓(yā)裂液(yè)及其應用條件
壓裂液基(jī)液 |