压裂液是压裂施工过程中,将地面泵压转换成地下压力,实现造缝的必备材料,可以说是压裂施工的“血液”。压裂施工中为了满足传递压力和携带砂子的需求,通常会再添加一些化学剂,形成压裂作业专用的压裂液。
压裂液的用量随储层改造规模的不同,用量差异很大。一般的常规压裂施工用液量在百立方米量级,大规模压裂在千立方米、万立方米量级。在降低成本、提高产量、绿色环保等方面对压裂液性能提出了新挑战,其中最重要的指标是压裂液的降阻性能和黏度。为此,石油科学家发明了一种被称为“滑溜水”的压裂液,这种“滑溜水”具有低成本、低黏度、低摩阻的特性。滑溜水的特性直接关系到施工的成败,具有非常重要的地位和作用。
滑溜水,顾名思义,这种压裂液超级“滑溜”,从井口经过井筒进入地层过程中,阻力极低,同时成分相对简单,在现场可以直接在线配制,已经成为低渗透致密气、页岩气、煤层气、致密油、页岩油等非常规油气储层改造的良方优品。
滑溜水压裂液可以采用阴离子聚合物,也可以用低浓度的瓜尔胶,其中98.0%~99.5%是水,添加剂一般占滑溜水总体积的0.5%~2.0%,添加剂包括减阻剂、表面活性剂、阻垢剂、黏土稳定剂以及杀菌剂等。减阻剂是滑溜水压裂液的核心添加剂,也是让滑溜水“滑溜”的主要角色。减阻剂在滑溜水中所占的比例虽然很小,但却是滑溜水压裂液中最关键的组成部分,其作用在于降低施工过程中的泵送摩阻,从而尽可能提高排量,同时减小设备的负荷和高压风险,实现安全施工。减阻剂在压裂现场使用时,直接泵送到混砂车上的搅拌罐汇中,在快速搅拌下实现分散和溶解,整个过程用时小于1分钟,操作简单方便。从混砂车出液端取出的样品若能用玻璃棒拉起丝线状,即为合格的滑溜水。丙烯酰胺类聚合物、聚氧化乙烯(PEO)、瓜尔胶及其衍生物、纤维素衍生物以及黏弹性表面活性剂等均可作为减阻剂使用。
滑溜水与清水相比可将摩擦压力降低50%~70%,同时具有较好的防膨性能和动态悬浮性,其黏度很低,一般在10毫帕·秒以下。相对于传统的凝胶压裂液体系,滑溜水压裂液体系以其高效、低成本的特点在页岩气开发中被广泛应用。