煤層氣行業(yè)壓裂液相當(dāng)經(jīng)典演示文稿

煤層氣行業(yè)壓裂液相當(dāng)經(jīng)典演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有30頁\編輯于星期三煤層氣行業(yè)壓裂液相當(dāng)經(jīng)典現(xiàn)在是2頁\一共有30頁\編輯于星期三煤層氣井用壓裂液在一定程度上，可以借鑒現(xiàn)行水基壓裂液性能評價(jià)，但由于煤儲(chǔ)層具有松軟、割理發(fā)育、表面積大、吸附性強(qiáng)、壓力低等與油藏儲(chǔ)層不同的特性，由此而引起的高注入壓力、復(fù)雜的裂縫系統(tǒng)、砂堵、支撐劑的嵌入、壓裂液的返排及煤粉堵塞等問題，使得煤層氣井用壓裂液與油氣田壓裂液存在著差異，主要表現(xiàn)在:（1）由于煤巖的表面積非常巨大，具有較強(qiáng)的吸附能力，要求壓裂液同煤層及煤層流體完全配伍，不發(fā)生不良的吸附和反應(yīng)；（2）煤層割理發(fā)育，要求壓裂液本身清潔，除配液用水應(yīng)符合低滲層注入水水質(zhì)要求外，壓裂液破膠殘?jiān)矐?yīng)較低，以避免對煤層孔隙的堵塞；（3）壓裂液應(yīng)滿足煤巖層防膨、降濾、返排、降阻、攜砂等要求。對于交聯(lián)凍膠壓裂液，要求其快速徹底破膠?，F(xiàn)在是3頁\一共有30頁\編輯于星期三考慮到煤層儲(chǔ)層特點(diǎn)及壓裂工藝的要求，對煤層氣井用壓裂液的各添加劑、壓裂液性能及經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行了優(yōu)化，其優(yōu)化原則為:（1）盡可能少地使用添加劑，特別是有機(jī)類添加劑，以減少對煤儲(chǔ)層的傷害；（2）開發(fā)適合煤層氣壓裂用的壓裂液材料，使之與煤儲(chǔ)層相配伍；（3）在保證壓裂工藝及施工條件下，降低壓裂液成本，以滿足市場經(jīng)濟(jì)的要求?，F(xiàn)在是4頁\一共有30頁\編輯于星期三一活性水壓裂液

參考配方：潔凈水+氯化鉀2％+助排劑（DL-10）0.2％特點(diǎn)：其施工排量大，用液量大，摩阻大，濾失量大，加砂量相對較少，有時(shí)產(chǎn)生砂堵，但對煤層的污染較小?，F(xiàn)在是5頁\一共有30頁\編輯于星期三活性水、線性膠、凍膠破膠液對填煤粉模型滲透率傷害測試過程滲透率隨時(shí)間的變化，示于圖1(a)～(f)。表1列出測試各階段的滲透率值和傷害率?，F(xiàn)在是6頁\一共有30頁\編輯于星期三現(xiàn)在是7頁\一共有30頁\編輯于星期三現(xiàn)在是8頁\一共有30頁\編輯于星期三二清潔壓裂液清潔壓裂液自1997年首次被斯倫貝謝公司研制成功，又稱粘彈性表面活性劑壓裂液VES（viscoelasticsurfactant）應(yīng)用實(shí)例：中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司在陜西省韓城地區(qū)選用清潔壓裂液對煤層進(jìn)行了壓裂試驗(yàn)，共壓裂3口井、8層煤層，施工成功率100％，并取得了良好的壓裂效果，壓完后的火把高度2～4m，平均砂比均在30％以上，最高單層加砂68m3，壓后放噴液顯示完全破膠(未添加任何破膠劑)，放噴初期黏度一般低于10mPa·s，放噴4h后黏度均低于5mPa·s?，F(xiàn)在是9頁\一共有30頁\編輯于星期三特點(diǎn)：易于徹底破膠、流變性好、攜砂能力強(qiáng)，可以提高壓裂規(guī)模且對地層傷害較小。配制簡單，無毒、無腐蝕性。配制完成后，黏度在25～40mPa·s之間，1．清潔壓裂液的增稠機(jī)理現(xiàn)在是10頁\一共有30頁\編輯于星期三2.破膠機(jī)理當(dāng)清壓裂液與地層原油、天然氣接觸時(shí)，由于膠束的內(nèi)部是親油的，烴分子鉆入到膠束的內(nèi)部，使膠束膨脹，相互纏結(jié)的棒狀膠束就會(huì)松開，棒狀膠束向球狀膠束轉(zhuǎn)變，使液體黏度降低，最終變成單個(gè)分子，溶于烴中。當(dāng)清潔壓裂液被地層水稀釋時(shí)，也會(huì)破壞表面活性劑的膠束而失去黏度。

在油井或天然氣井中，都會(huì)含有游離狀態(tài)的烴類物質(zhì)，因此不需要加入破膠劑。但在煤層中，由于煤層氣大都以吸附方式附存于煤層孔隙中，有時(shí)基本上沒有游離氣。

考慮到煤層中沒有游離氣而且水量很少的情況，就必須選用一種破膠劑用以備用。室內(nèi)研究表明，加人少量的非離子的表面活性劑，也能破壞掉膠液的膠束結(jié)構(gòu)，使清潔壓裂液破膠水化。現(xiàn)在是11頁\一共有30頁\編輯于星期三3．清潔壓裂液的攜砂性能清潔壓裂液是靠其自身的粘彈性攜砂的，而聚合物壓裂液主要靠黏度攜砂。傳統(tǒng)的支撐劑攜帶原則是，聚合物壓裂液的黏度在剪切率為100s-1

時(shí)至少應(yīng)有100mPa·s，或在剪切率為170s-1

時(shí)應(yīng)有50mPa·s?，F(xiàn)在是12頁\一共有30頁\編輯于星期三4．清潔壓裂液配方優(yōu)選及流變性能測定清潔壓裂液的中表面活性劑(VES)、膠束促進(jìn)劑(SYN)、鹽(KC1)這3種成分的濃度對清潔壓裂液的黏度相互制約，影響很大，配方優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

優(yōu)選配方：0.8%VES+0.2%SYN+1.0%KC1。針對該配方，用RV-20流變儀在40℃、170S-1剪切60min，黏度大于等于27mPa·s，能完全滿足壓裂的要求?，F(xiàn)在是13頁\一共有30頁\編輯于星期三5．清潔壓裂液對煤層傷害性

清潔壓裂液不產(chǎn)生濾餅，破膠后沒有固相殘?jiān)?，故對煤層傷害是活性劑的吸附和粘土的膨脹上。各種壓裂液中的KC1成分能夠防止粘土遇水膨脹。清潔壓裂液中的表面活性劑VES也具有較好的粘土穩(wěn)定作用，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明VES若與KC1復(fù)配使用，防膨效果更佳。

活性水最小，清潔壓裂液較小，線性膠較大，凍膠最大。傷害率比例大致為1：3：6：9?？梢娗鍧崏毫岩簩γ簩拥膫Τ潭容^低?，F(xiàn)在是14頁\一共有30頁\編輯于星期三清潔壓裂液的摩阻情況清潔壓裂液的摩阻僅為活性水摩阻的40％左右現(xiàn)在是15頁\一共有30頁\編輯于星期三現(xiàn)場清潔壓裂液的施工情況清潔壓裂液在現(xiàn)場施工時(shí)，表現(xiàn)出了良好的特性。施工排量能夠控制在3m3/min左右(活性水一般在7m3/min左右)，壓后測試顯示，縫高受到了較好地控制。攜砂時(shí)，顯示出了良好的攜砂能力，平均砂比均在30%以上(活性水壓裂一般為15%)，加砂結(jié)束前最高砂比超過55%

。壓后放噴顯示，清潔壓裂液應(yīng)用于該地區(qū)不需要加入任何破膠劑就能夠徹底破膠水化?，F(xiàn)在是16頁\一共有30頁\編輯于星期三三凍膠壓裂液

參考配方：0.35%羥丙基瓜膠HPG+2.0%KCl+0.2%助排劑(DL-10)+0.01%NaOH+0.1%LBT-6+0.02%硼砂+0.05%～0.1%防腐劑1227

+0.015%過硫酸銨防腐劑1227：十二烷基二甲基芐基氯化銨性狀淺草黃色液體。有刺激性氣味。易溶于水和醇，PH值7-9。使用除用作殺菌劑，還可用于緩蝕、緩速、潤濕、防蠟、防膨。用量％?，F(xiàn)在是17頁\一共有30頁\編輯于星期三無機(jī)硼酸鹽交聯(lián)的機(jī)理:溶液中存在的單硼酸鹽與胍膠分子鏈上的順式羥基配對而形成配位鍵，將線狀高分子鏈“連接”起來，從而形成高粘彈性的凝膠，其化學(xué)反應(yīng)如下:現(xiàn)在是18頁\一共有30頁\編輯于星期三現(xiàn)在是19頁\一共有30頁\編輯于星期三1.耐溫耐剪切性能現(xiàn)在是20頁\一共有30頁\編輯于星期三2.支撐劑沉降測試同線性膠壓裂液試驗(yàn)方法,測試結(jié)果見表4。凍膠壓裂液粘度較大，支撐劑的沉降速率最小?，F(xiàn)在是21頁\一共有30頁\編輯于星期三3.凍膠壓裂液破膠性能從表5可見，壓裂液破膠性能完全達(dá)到壓裂工藝要求，即6h破膠液粘度小于5mPa·s，但考慮到破膠性能的重要性，從壓裂液研究的角度考慮，應(yīng)盡快地、徹底地破膠返排，通過在施工過程中固體破膠劑的錐形加入，基本能達(dá)到此目的?，F(xiàn)在是22頁\一共有30頁\編輯于星期三4.凍膠壓裂液的助排性能試驗(yàn)方法如上所述，破膠液表面張力測試結(jié)果為23.03mN/m。5.凍膠壓裂液的殘?jiān)鼔毫岩浩颇z液的殘?jiān)鼮?94mg/L?，F(xiàn)在是23頁\一共有30頁\編輯于星期三參考配方:羥丙基瓜膠+氯化鉀+助排劑+氫氧化鈉+過硫酸銨+低溫活化劑粘度36.0mPa.s；pH=8.0；密度為1.014g/cm3

；配伍好。四線性膠壓裂液

現(xiàn)在是24頁\一共有30頁\編輯于星期三1.耐溫耐剪切性能現(xiàn)在是25頁\一共有30頁\編輯于星期三2.支撐劑沉降測試現(xiàn)在是26頁\一共有30頁\編輯于星期三3.線性膠壓裂液破膠性能現(xiàn)在是27頁\一共有30頁\編輯于星期三4.線性膠壓裂液的助排性能表面張力26.78mN/m。5.線性膠壓裂液的濾失性能由于線性膠造壁性能差，不易形成濾餅。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，濾餅薄且疏松，使得試驗(yàn)所測的濾失量非常大。濾失系數(shù)C3

為6.30×10-3m.min-1/2?，F(xiàn)在是28頁\一共有30頁\編輯于星期三6.線性膠壓裂液的殘?jiān)?/p>

線性膠壓裂液配方破膠液的殘?jiān)鼮?49mg/L。從殘?jiān)臄?shù)據(jù)看，大大低于石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(殘?jiān)啃∮?00mg/L)規(guī)定的壓裂液破膠后殘?jiān)暮?。在支撐裂縫中，當(dāng)使用直徑0.6mm和1.2mm的石英砂,其最大孔隙直徑分別為219.6μm和439.2μm,有文獻(xiàn)表述,當(dāng)顆粒直徑約占孔隙直徑的1/3左右時(shí)，顆粒最有可能造成對孔隙的堵塞，由壓裂液破膠