1-压裂液性能评价方法

胜利油田分公司采油院李爱山2013年10月压裂液的分类及性能评价方法目录1.概述2.压裂液3.压裂液的类型4.压裂液性能指标5.压裂液关键性能评价油井压裂酸化改造是通过消除井筒附近的伤害或在地层中建立高导流能力的通道来提高油井的生产能力。常规增产措施技术包括：水力压裂、压裂充填、碳酸盐岩和砂岩基质酸化、压裂酸化。上述各项技术目的都是提高生产指数，以增加产量或减小压降。减小压降可以防止油层出砂、发生水锥和防止近井地带的相平衡破坏而向凝析转化。同理，用以上各项技术，也可达到注水井增注的目的。1.概述-油井压裂酸化改造的基本原理油层改造工作液主要是指在油层改造过程中，应用的压裂液和酸液。压裂液主要用于油藏的压裂改造，是油层水力压裂改造过程中的关键环节。它的主要功能是张开裂缝、并沿裂缝输送支撑剂。因此，性能优良的压裂液是保证压裂施工成功的关键因素，压裂液的性能包括压裂液的流变性、滤失性、摩阻等均对压裂施工产生重要影响。一种性能优良的压裂液应当满足粘度高、摩阻低、滤失量小、对地层无伤害、配制简便、材料来源广、成本低等条件。1.概述-油层改造工作液的含义目录1.概述2.压裂液的主要用途3.压裂液的类型4.压裂液性能指标5.压裂液关键性能评价2.压裂液的主要用途(1)压裂液的作用:造缝和携带支撑剂①前置液：破裂地层并造成一定几何尺寸裂缝。在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。前置液一般用交联的高粘压裂液。②携砂液：将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上。也有造缝及冷却地层的作用。携砂液由于需要携带比重很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。③顶替液：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。(2)压裂液的性能要求前置液及携砂液，都应具备一定的造缝能力并使裂缝壁面及填砂裂缝有足够的导流能力。①滤失少②悬砂能力强③摩阻低④稳定性⑤配伍性⑥低残渣⑦易返排⑧货源广、便于配制、价钱便宜目录1.概述2.压裂液的主要用途3.压裂液的类型4.压裂液性能指标5.压裂液关键性能评价3.压裂液类型(1)水基压裂液：水溶胀性聚合物经交链剂交链后形成的冻胶。成胶剂：植物胶、纤维素衍生物、合成聚合物。交联剂：硼酸盐，钛、锆等。破胶剂：过硫酸胺、高锰酸钾和酶等。其它添加剂:助排剂、粘土稳定剂等(2)油基压裂液：对水敏性地层，多用稠化油，基液为原油、汽油、柴油、煤油或凝析油，稠化剂为脂肪酸皂。(3)泡沫压裂液基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液；气相为二氧化碳、氮气、天然气；发泡剂用非离子型活性剂。多用于低压低渗油气层改造(4)醇基压裂液：甲醇、乙醇、异丙醇及相应的添加剂。压裂液的基液压裂液类型主要组分①通常应用对象水基线型胶化水，HPG，HECCMHPG，CMHEC等短裂缝，低温交联型交联剂+HPG，HEC或CMHEC等长裂缝，高温油基线型油，胶化油水敏性地层，短裂缝交联型交联剂+油水敏性地层，长裂缝水外相多重乳化液乳化剂+油+水适用于控制滤失泡沫基酸基泡沫酸+起泡剂+N2低压，水敏性地层水基泡沫水+起泡剂+N2或CO2低压地层醇基泡沫甲醇+起泡剂+N2低压存在水锁的地层醇基线型体系胶化水+醇消除水锁交联体系交联体系+醇表1不同的压裂液类型及主要组分目录1.概述2.压裂液的主要用途3.压裂液的类型4.压裂液性能指标5.压裂液关键性能评价4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)4.压裂液性能指标(SY/T6376-2008)目录1.概述2.压裂液的主要用途3.压裂液的类型4.压裂液性能指标5.压裂液关键性能评价5.1压裂液滤失性压裂液滤失到地层受三种机理控制：压裂液的粘度，油藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。(1)受压裂液粘度控制的滤失系数当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时，压裂液的滤失速度主要取决于压裂液的粘度。滤失系数为：滤失速度为：2/13104.5fPKCtCv5.压裂液关键性能评价图3滤失后地层中压力分布示意图(2)受储层岩石和流体压缩性控制的滤失系数当压裂液粘度接近于油藏流体粘度时，控制压裂液滤失的是储层岩石和流体的压缩性。(3)具有造壁性压裂液滤失系数添加有防滤失剂的压裂液的滤失速度将受造壁性控制。滤失速度：则滤失速度：实验压差与实际施工过程不一致时，应进行修正2/13103.4ffKCPCtAmv005.0tCAmC005.02/1PPCCf图4静滤失仪示意图αmtgVsp滤失量ml时间，min01234图5静滤失曲线图6动滤失仪示意图图7动、静滤失曲线比较图(4)综合滤失系数实际压裂过程中，压裂液的滤失同时受三种机理控制，综合滤失系数如下：CⅠ由滤失带压力差控制的，CⅡ是由压缩带压力差控制的，CⅢ由滤饼内外压力差控制的，根据分压降公式可以得到综合滤失系数的另一表达式：CCCC11112222242CCCCCCCCCCC5.2压裂液流变性(1)各类压裂液的流变曲线1)牛顿流体压裂液剪切应力与剪切速率成正比关系，牛顿流体的本构方程：2)幂律型流体压裂液假塑型流体的本构方程：当n=1时，视粘度：n小于1，所以剪切速率愈大，视粘度愈小。DnDKDDKn11naDK假塑性液体具有两个流变参数，对幂律方程两边取对数得到：DnKlglg3)其它流动类型的压裂液①宾汉型流体流体具有屈服值，加上一定的压力后，流体才从静止状态开始流动，剪切应力与剪切速率成线性关系,宾汉流体的流动方程是：②屈服假塑型流体流体是带有屈服值的假塑型液流体，其流变方程为：③胀流型流体流变方程为:(n1)DynyDKnDK(2)幂律液体流动过程中的视粘度计算水力压裂过程从地面到地下裂缝中分为四种流动过程，即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。1)管流幂律液体在圆管内流动的本构方程为：其视粘度为：2)缝流幂律液体在裂缝中流动的本构方程：在缝中任意断面上压裂液的视粘度为：nnnndvK413818413nnwdvnnKnnwWvnnK631216312nnfwvnnK