压裂液的性能要求

用于水力压裂的压裂液性能对压裂起着重要作用，所以对压裂液的性能如增粘性、悬浮性、滤失性、摩阻损失、稳定性、地层伤害等方面均有严格的要求。它必须满足下列条件：

(1) 滤失少。这是造宽缝、长缝的主要条件。压裂液的滤失性主要取决于它的粘度与造壁性。粘度高，则滤失量降低。

(2) 悬浮能力强。悬浮和携带支撑剂到新的裂缝。悬浮支撑剂的能力与压裂液的粘度和成胶后的冻胶强度有关。

(3) 摩阻低。可保证较高的设备效率。

(4) 热稳定性及剪切稳定性好。在地层温度下，在较高剪切速率下，压裂液不发生热降解和剧烈的机械降解，保证粘度不会大幅度下降。

(5) 低残渣。压裂液注入地层后，不会引起地层渗透能力永久性的伤害。要求压裂液中不溶物含量少，残渣少。

(6) 与地层和地层液体配伍性比较好，不发生粘土膨胀或产生沉淀而阻塞地层，与地层液体不形成乳状液。

(7) 压裂施工后，易返排，不引起压裂液滞留造成地层二次伤害。

(8) 货源广，经济合理，易贮存输送，使用安全。

1 滤失性

滤失性是指压裂液渗透到地层内的性能。如果压裂施工中采用根本不滤失的液体作压裂液，那么注入地层的全部液体都将顺着裂缝的延伸而移动，这样裂缝就可能延伸很远;如果液体容易滤失于地层，则在延伸裂缝的过程中大量液体在进入离井壁不远处就渗透到地层中去，因而裂缝得不到很好的延伸，同时支撑剂被携入裂缝不是很远就发生沉积，容易在裂缝入口处造成砂堵。滤失量太高时，甚至可能压不开裂缝。因此，压裂液的滤失性能对压裂效果具有一定的影响。

油田上用滤失系数来衡量压裂液的滤失性能。根据压裂液的特性、油层岩性及油层所含流体的特性，一般滤失系数由以下三种形式组成:

(1) 受粘度控制的压裂液滤失系数

受粘度控制滤失系数的压裂液，其滤失量主要受粘度制约。这种压裂液的粘度大大超过地层内原有流体的粘度，因而在一定的压力梯度下，它在地层内的流动性比层内原有流体小得多，渗滤量也少得多。

(2) 受地层流体压缩性控制的压裂液滤失系数

受地层流体压缩性控制滤失系数的压裂液具有低粘度，它接近于或基本接近于地层流体的物理特性。采用本地层油或水，而不混杂添加剂的压裂液都属于这一类。这种压裂液漏失量较大的缺点，常可因其与地层流体物性相近而得到补偿。这时它的漏失是受压缩性和地层本身流体粘度所控制。当地层内饱和某一流体时，如不压缩，就不能再容纳多余的同类流体，因而，尽管压裂液粘度较低，其滤失量也是有限的。这种压裂液适用于接近饱和压力下采油的油井。

(3) 受造壁性能控制的压裂液滤失系数

压裂液内由于添加了降滤失剂，压裂时在裂缝面上可形成暂时滤饼，能防止压裂液继续渗滤。由于滤饼渗透率低，通过滤饼时即产生压降，因而根据达西定律可以求出通过滤饼进入油层的液体滤失量。

2 悬浮携砂性能

压裂液的悬浮性能是指压裂液对于支撑剂(如石英砂、陶粒等)的悬浮能力。压裂液的悬浮能力目前还没有标准的计算方法，传统上采用支撑剂在压裂液中的自由沉降速度表示。压裂液的悬浮性能好，就能将支撑剂全部均匀地带入裂缝中，并能提高混砂比和携带较大直径的支撑剂，压裂液的悬浮性能差，支撑剂在压裂液中会很快下沉，以至不能全部进入裂缝而沉聚于井筒或井底造成砂堵、砂卡等事故，使施工不能顺利进行。压裂液的悬浮性能主要取决于液体的粘度、比重及在管线或裂缝中的流速。通常认为，液体粘度高、比重大、在管汇或裂缝中流速大，其悬浮能力强。现场施工时，应尽量选用悬浮性能好的压裂液。

3 摩阻损失

压裂液沿管路流动时，由于液体质点之间的内摩擦力和液体与管壁之间的摩擦力而损失一定的能量，称为摩阻损失。

当地层破裂压力一定时，压裂液的管路摩阻损失越大，压开裂缝

所需的地面设备泵压越高。过大的摩阻损失甚至会使压裂设备作用于井底的压力于地层破裂压力，而造成施工失败。相反，摩阻损失小，压裂设备就可以在较低的泵压下进行压裂施工，有利于延长压裂设备的使用寿命。因此，要求压裂液要有尽可能低的摩阻损失。

压裂液的摩阻损失大小与压裂液的种类、粘度、添加剂有关。通常情况下，油基压裂液的粘度越大，摩阻损失越大，而水基压裂液的摩阻损失较小。水基冻胶压裂液虽然一般具有较高的表观粘度，但在高泵速下因不易形成紊流，且在管壁面呈线性状态，故摩阻并不高。在压裂液中加入降摩阻等添加剂可以降低管路摩阻损失。

4 对地层渗透率的伤害

压裂液中含有的机械杂质及不溶物堵塞地层孔隙，或压裂液与地层中的物质发生物理或化学反应引起粘土膨胀等，都会伤害地层的渗透率，因此要求压裂液中的机械质和不溶物含量越低越好，压裂液与地层中的物质应不发生有害的物理及化学变化，压裂后易于从地层中排出，尽量减少压裂液对地层渗透率的伤害。

5 稳定性

由于各种压裂液在现场使用时，配制方法不同，施工条件不同，压裂液不可避免的受到温度、空气、细菌等多方面因素的影响，而使性能发生一些变化，尤其是当配制与施工时间间隔较长时，问题更为突出。因此，要求压裂液在施工前和施工过程中性能应尽量保持稳定，但在施工结束后压裂液应迅速降粘并容易从地层排出。

总之，一种理想的压裂液应具备滤失量低、悬浮性能好、摩阻损失小、对地层渗透率损害小及性能稳定等特点。随着石油工业的迅速发展，压裂施工规模越来越大，压裂液的用量越来越大，因此，压裂液还应具备货源充足、成本低廉、配制方便等特点，以满足大规模压裂施工的需要。