壓裂酸化用粘土穩(wěn)定劑性能測(cè)定方法

備案信息

備案號(hào)：0024-1996

煤巖孔隙度滲透率低、非均質(zhì)性強(qiáng)、礦物成分復(fù)雜，水力壓裂是煤層氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)的主要措施，其中壓裂液是壓裂改造能否成功的關(guān)鍵因素。煤層氣壓裂和排水采氣階段，煤層粘土礦物顆粒遇水發(fā)生膨脹運(yùn)移，一方面降低了儲(chǔ)層的滲透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面減弱了煤巖的強(qiáng)度，易發(fā)生失效產(chǎn)生煤粉，對(duì)壓裂和排采效果都具有極大的影響。因此，在煤層氣壓裂改造中，高效的煤巖粘土穩(wěn)定劑起著至關(guān)重要的作用。 煤層氣壓裂改造的液體主要采用活性水壓裂液體系，壓裂液的粘土穩(wěn)定劑主要為固體KCl，添加濃度約2.0%。壓裂施工過程中，固體粘土穩(wěn)定劑現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配施工工序復(fù)雜，需要提前將粘土穩(wěn)定劑混配于儲(chǔ)液罐中，配液循環(huán)溶解時(shí)間長。目前，壓裂用的KCl價(jià)格約4500元/噸，按KCl添加濃度2.0%計(jì)算，活性水KCl成本高達(dá)90元/立方米，而且壓裂施工前要提前在壓裂罐中添加KCl并進(jìn)行攪拌混配，施工工序復(fù)雜，人員和設(shè)備成本進(jìn)一步增加。因此，針對(duì)現(xiàn)有煤層氣壓裂液粘土穩(wěn)定劑存在的問題，進(jìn)行高效低成本煤層壓裂液粘土穩(wěn)定劑研究，對(duì)煤層氣開發(fā)降本、減序、增效具有很大的推動(dòng)作用，將進(jìn)一步增加煤層氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。,煤巖孔隙度滲透率低、非均質(zhì)性強(qiáng)、礦物成分復(fù)雜，水力壓裂是煤層氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)的主要措施，其中壓裂液是壓裂改造能否成功的關(guān)鍵因素。煤層氣壓裂和排水采氣階段，煤層粘土礦物顆粒遇水發(fā)生膨脹運(yùn)移，一方面降低了儲(chǔ)層的滲透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面減弱了煤巖的強(qiáng)度，易發(fā)生失效產(chǎn)生煤粉，對(duì)壓裂和排采效果都具有極大的影響。因此，在煤層氣壓裂改造中，高效的煤巖粘土穩(wěn)定劑起著至關(guān)重要的作用。 煤層氣壓裂改造的液體主要采用活性水壓裂液體系，壓裂液的粘土穩(wěn)定劑主要為固體KCl，添加濃度約2.0%。壓裂施工過程中，固體粘土穩(wěn)定劑現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配施工工序復(fù)雜，需要提前將粘土穩(wěn)定劑混配于儲(chǔ)液罐中，配液循環(huán)溶解時(shí)間長。目前，壓裂用的KCl價(jià)格約4500元/噸，按KCl添加濃度2.0%計(jì)算，活性水KCl成本高達(dá)90元/立方米，而且壓裂施工前要提前在壓裂罐中添加KCl并進(jìn)行攪拌混配，施工工序復(fù)雜，人員和設(shè)備成本進(jìn)一步增加。因此，針對(duì)現(xiàn)有煤層氣壓裂液粘土穩(wěn)定劑存在的問題，進(jìn)行高效低成本煤層壓裂液粘土穩(wěn)定劑研究，對(duì)煤層氣開發(fā)降本、減序、增效具有很大的推動(dòng)作用，將進(jìn)一步增加煤層氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。

壓裂液是壓裂工藝技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。主要功能是造縫并沿張開的裂縫輸送支撐劑，因此液體的粘性至關(guān)重要。成功的壓裂作業(yè)要求液體除在裂縫中具有較高的粘度外，還要能夠迅速破膠；作業(yè)后能夠迅速返排；能夠很好地控制液體濾失；泵送期間摩阻較低；同時(shí)還要經(jīng)濟(jì)可行。常用的壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液及酸基壓裂液5種基本類型。

壓裂水基壓裂液

水基壓裂液是以水作溶劑或分散介質(zhì)，向其中加入稠化劑、添加劑配制而成的。主要采用三種水溶性聚合物作為稠化劑，即植物膠(瓜膠、田菁、魔芋等)、纖維素衍生物及合成聚合物。這幾種高分子聚合物在水中溶脹成溶膠，交聯(lián)后形成粘度極高的凍膠。具有粘度高、懸砂能力強(qiáng)、濾失低、摩阻低等優(yōu)點(diǎn)。

壓裂油基壓裂液

油基壓裂液是以油作為溶劑或分散介質(zhì)，與各種添加劑配制成的壓裂液。重油最初用作油基壓裂液，是因?yàn)樗鼈儽人簩?duì)含油氣地層的傷害小，油基液本身固有的粘度也使其比水更具吸引力。但是油基液較貴，而且施工操作較難處理，所以僅用于已知是對(duì)水極為敏感的地層中。

壓裂泡沫壓裂液

泡沫壓裂液是由氣相、液相、表面活性劑和其他化學(xué)添加劑組成。泡沫壓裂液是一種穩(wěn)定的氣液混合物，用表面活性劑可使這種混合物達(dá)到穩(wěn)定。降低了表面張力。當(dāng)液體從作業(yè)井中返排時(shí)，泡沫中的承壓氣體（氮或二氧化碳）膨脹將液體從裂縫中驅(qū)出。泡沫加速了支撐裂縫中液體的回收率，因此是一種用于低壓儲(chǔ)層中的理想液體。由于體積氣體的泡沫含量高達(dá)95%，所以液相最小。在水基液中，充滿泡沫的液體極大地減少了與地層接觸的液量，因此在水敏地層中泡沫液的效果良好。

壓裂清潔壓裂液

清潔壓裂液又稱為粘彈性表面活性劑壓裂液，是一種基于粘彈性表面活性劑的溶液。它是為了解決常規(guī)壓裂液在返排過程中由于破膠不徹底對(duì)油氣藏滲透率造成了很大傷害的問題開發(fā)研制的一種新型壓裂液體系。清潔壓裂液具有良好的流變性能、濾失性能、低損害與高導(dǎo)流能力特性。同時(shí)，該清潔壓裂液配制簡便，將適量的VES加在鹽水中，不需要使用交聯(lián)劑、破膠劑和其它添加劑，不存在殘?jiān)?，?duì)儲(chǔ)層傷害小，應(yīng)用前景廣闊。

壓裂乳狀壓裂液

乳化壓裂液是兩種不融合相的分散體系，如用表面活性劑穩(wěn)定的水中油或油中水。乳化壓裂液是高度粘稠溶液，具有良好的傳輸性。 乳化液常因乳化劑吸附在地層巖石表面上而破乳。由于聚合物用量極少，這類液體對(duì)地層傷害較小，而且可快速清洗。聚乳化液的不足是摩擦壓力較高，而且液體的費(fèi)用較高（除非碳?xì)浠衔锟苫厥眨?。此外隨著溫度的升高，聚乳化液明顯地變得稀薄，故不宜用于高溫井中。