浓缩水基压裂液的研制Word文件下载.docx
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三、浓缩技术的研究
早在70年代美国开始研究水基冻胶压裂液的浓缩技术，最初提出的是一种水基浓缩液，至1985年开始研究一种烃基（柴油）浓缩液。
我们所研制的浓缩液就属于烃基浓缩液。
（一）、浓缩液
1、浓缩液的组成及配制
浓缩液主要由三种成份组成，①.基液是柴油；
②.增稠剂是羟丙基胍胶；
③.悬浮剂是一种聚合物稳定剂。
浓缩液组份的质量百分比浓度为：
柴油57.5%；
聚合物稳定剂5.3%，胍胶34.8%。
配制方法：
在容器内，按一定顺序加入并且进行强烈搅拌，使其分散均匀，即得到浓缩液。
加料顺序是柴油→聚合物稳定剂→胍胶→其它添加剂。
室内实验发现，配置浓缩液的加料顺序和是否添加破乳剂SP-169，对浓缩液的稳定性和流动性影响较大。
若按先加柴油和胍胶，后加聚合物稳定剂的加料顺序配置浓缩液，无论搅拌强度高低，浓缩液中都含有大量的肉眼可见小颗粒。
若先加柴油和聚合物稳定剂，用高速搅拌器搅拌一段时间，然后加入胍胶，继续搅拌，这样就可以得到无肉眼可见的小颗粒，且稳定性较好的浓缩液。
若在浓缩液中加入破乳剂SP-169，将使其稳定性下降。
2、浓缩液的稳定性和流动性
取均匀的浓缩液25cm3，装入有刻度的试管中，密封静置于室温，记录24小时后浓缩液析出的油相体积数。
并换算成浓缩液的体积百分数（简称为分层率），用ri表示。
不加悬浮剂的“浓缩液”24小时的分层率以r0表示，定义r0/r1相对稳定性。
测试结果见下表：
试验号
悬浮剂加量（%）
相对稳定性（r0/r1）
相对流动性（100t0/ti）
1
2
3
4
5
4.5
4.8
5.1
5.4
6.3
15.3
102
153
20.8
9.1
7.4
7.1
4.6
结果表明，当悬浮剂加量为5.1%时，浓缩液已相当稳定，再增加悬浮剂不仅不会提高稳定性，反而会使浓缩液的流动性降低。
3.浓缩液的水化性能
将浓缩液与清水按1:
50比例，均匀混合后即得原胶液，测定其水化性能，结果见下表:
水化时间（min）
25810203060
所形成原胶液粘度（mPa）
浓缩液
30697783868686
非浓缩
18181818181818
说明：
非浓缩液水化5小时的粘度68mPa.s
由表可知：
浓缩液的水化性能良好，水化5min后，就可达到工艺要求。
并且水化5min后的粘度大于非浓缩液的水化5小时的粘度。
另外，室内实验表明，将浓缩液放置数周乃至数月，包括稳定性在内的各种性能都不发生任何变化，即浓缩液具有相当长的有效使用期。
（二）、交联液
1.交联液的组成与配制
交联液主要由下列成份组成：
交联剂（硼砂）+破胶剂（过硫酸铵）+破乳剂（SP-169）+PH值控制剂（Na0H和NaHCO3）+防膨剂（KCl）+高温稳定剂（六次甲基四胺）。
交联液中各组成的百分含量：
交联剂0.36-1.2%;
破胶剂0.14-0.5%；
防膨剂2%；
NaOH0.4%；
NaHCO31%;
SP169破乳剂1-2%；
高温稳定性0.5-3%。
交联液的配制：
在大罐内加入一定量的清水按比例，加入上述各种添加剂，混合均匀即可。
四、浓缩水基压裂液的性能
1.抗温抗剪切性能
按照1:
50的比例取一定量的浓缩液，倒入带搅拌器的容器中，然后加入一定量的清水，搅拌4-5min，即得到原胶液，再向其中加入一定量的交联液，交联比为100:
8-12，继续搅拌1-2min，就得到硼交联浓缩水基压裂液。
用RV30旋转粘度计对浓缩水基压裂液和非浓缩水基压裂液，分别在170s-1下升温剪切20min，恒温40min，测定他们的表观粘度，用以表征压裂液化的抗温抗剪切性能。
结果见下表:
浓缩水基压裂液的抗温抗剪切性能
时间min
5.26
10.52
15.79
20.0
29.65
40.69
50.34
60
温度℃
26.8
33.9
48.7
63.0
67.8
69.8
70
粘度mPa.s
1849
349
246
284
300
227
126
79
62
非浓缩水基压裂液的抗温抗剪切性能
20
34.1
37.6
45.7
60.2
66.1
69.6
69.5
69.3
492
335
228
251
225
184
84
37
23
2结果表明：
浓缩水基压裂液的抗温、抗剪切性能完全满足压裂工艺技术要求，且优于非浓缩水基压裂液。
2.破胶性能
浓缩水基压裂液的破胶性能
（NH4）2S2O8（%）
破胶时间（h）
破胶液粘度（mPa.s）
0.024
0.022
0.020
0.015
12
25
34
8
9
11
非浓缩水基压裂液的破胶性能
18
32
59
7
3结论：
当温度一定时，破胶剂用量增加，破胶时间短。
在相同条件下，浓缩水基压裂液的破胶性能与非浓缩水基压裂液的基本相当。
3.滤失性能
浓缩与非浓缩水基压裂液滤失性能比较
浓缩压裂液滤失系数
（×
10-3m/min1/2）
非浓缩压裂液滤失系数
0.021
0.88
0.85
0.72
2.37
1.87
1.72
1.56
4结论：
在相同条件下，浓缩水基压裂液的滤失系数小于非浓缩压裂液的滤失系数，说明该浓缩压裂液具有较好的降滤失性能。
54.与地层流体的相容性
6将浓缩水基压裂液和非浓缩水基压裂液的破胶残液与吐哈油田的原油按一定体积比混合，恒温水浴，记录不同时刻分离出来的破胶残液的体积，计算出24小时后的破乳率，测定结果见表
破胶液与原油体比
浓缩压裂液24小时破乳率（%）
非浓缩压裂液24小时破乳率（%）
71:
82:
91:
1099
1198
1292
1399.5
1496.3
1593.3
16结果表明：
浓缩压裂液与原油的乳化情况与非浓缩压裂液基本相同。
5.残渣含量
两种压裂液残渣含量测定情况列出见下表
压裂液
残渣含量（mg/L）
浓缩水基压裂液
1430
非浓缩水基压裂液
1400
6.流变性
17用RV30旋转粘度计，将浓缩水基压裂液分别在85S-1、255S-1、340S-1、425S-1下恒温剪切10min，其结果见表：
剪切速率（s-1）
85170225340425
表观粘度（mPa.）
124.773.462.357.457.4
剪切应力（mPa.）
10.6612.6815.8826.3131.78
流变性
n’=0.66K’=0.450Pa.Sn
18结论：
通过以上各项性能的测定结果表明，浓缩水基压裂液的综合性能，完全满足压裂工艺技术要求。
19五、存在问题及下步工作
201.存在问题
21存在的问题主要是设备不配套及聚合物稳定剂的研制及放大试验生产，不具备施工中对浓缩水基压裂液性能进行现场连续监测的手段。
222.下步工作
23①.改进目前配制压裂液的工艺过程，满足浓缩压裂液的配制要求。
24②.改造兰通HSC-60B混砂车的液体添加系统，达到有比例、有计量、可控制地配制浓缩压裂液；
25③.99年7-8月现场试验。
六、经济分析与评价
26要解决以上问题，需要经济投入如下：
271.购买一部配置浓缩液的装置需要费用40万元;
282.制做预混罐需要费用30万元;
293.比例泵3台，需要费用40万元;
304.压裂液检测装置，需要费用10万元;
315.聚合物稳定剂的工业化生产，需要费用20万元。
32应用浓缩水基压裂液工艺技术，平均每井次可节约35m3液体，按380元/m3计算,则可节省13300元/井次。
如果年压裂施工100井次，当年就可收回投入，经济效益十分显著。
33
34
浓缩水基压裂液施工流程图
大罐（装清水）
井口
压裂车
交联液
Wester
混砂车
预混罐
HSC-60B混砂车
目录
一、浓缩水基压裂液技术提出
二、浓缩水基压裂液的研制进展
三、浓缩技术的研究
四、浓缩水基压裂液的性能
五、存在问题及下步工作
六、经济分析与评价
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