水力壓裂必備的材料指什麽?
在水力壓裂中,高壓泵車向井內擠入的液體總稱為壓裂液。為防止裂縫合攏而填入裂縫的砂子總稱為支撐劑。壓裂液和支撐劑是水力壓裂必備的材料。
壓裂液的種類很多,水基壓裂液是以水為基本母體配制的壓裂液。最常用的是水基凍膠壓裂液,它是在水中加入增稠劑(植物膠或高分子聚合物)、交聯劑、破膠劑、殺菌劑、防黏土膨脹劑等配制成的壓裂液。
油基壓裂液是以礦物油為基本母體配制而成的壓裂液。最常用的為油基凍膠壓裂液,是在稀的原油或柴油中添加稠化劑配制的。稠化劑有四類:皂類、磷酸酯鋁鹽類、醇鹽類、脲類。
泡沫壓裂液是用添加了增稠劑的淡水或鹽水溶液為母液,在發泡劑存在的條件下,再混入氣體配制而成。常用氣體有二氧化碳、氮氣、空氣。
另外還有乳化壓裂液、酸基壓裂液等。
壹個較理想的壓裂液應具備以下性能:
可用較少的液體獲得較大的裂縫,即壓裂液有較小的濾失性能;容易泵送,即摩擦阻力系數小;懸砂能力強,以保證攜帶支撐劑進入裂縫深處,支撐更長的裂縫;對油層和新生成的裂縫的損害應盡可能的小,易於從地層中返出,以保證壓裂增產效果。另外,壓裂液還應符合環保的要求。
壓裂用的另壹種材料為支撐劑。最早使用的支撐劑為天然石英砂,價格便宜、取材方便,加之當時的井淺,石英砂有較好的適應性,故廣泛得以使用。後來,隨著井況的變化,又試驗使用核桃殼、玻璃珠等,但都由於各自的缺點沒有推廣。近幾年用於深井的支撐劑是由鋁礬土燒制的圓球狀顆粒,我國稱之為陶粒,最常用的陶粒直徑為0.5~0.8毫米。加工方法有兩種,壹種是將原材料熔融後噴吹成型,表面光滑,圓球度好;另壹種方法是將材料加工成顆粒然後燒結,圓球度差於噴吹陶粒,但密度較噴吹成型的小,加工成本也低。壹種理想的支撐劑,應具有在裂縫的閉合壓力下保持液體流動通暢,易於被送入裂縫深處,不易破碎,不易被地下流體腐蝕,圓球度好,價格便宜。目前我國淺井壓裂用的支撐劑是石英砂,深井壓裂用的支撐劑是陶粒。兩種支撐劑在不同壓力條件下的性質有顯著差別。對於壓裂來說希望其對裂縫的支撐能力強,液體流動暢通,專業術語稱之為導流能力。這個指標可在實驗室用專門的導流能力測定儀進行測定。從導流能力對比圖上不難看出,在高壓下陶粒的性能要優於石英砂。這也是淺井壓裂壹般用石英砂,深井壓裂用陶粒的主要原因。
導流能力測試儀
導流能力對比圖