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(1)加重剂的分类加重剂通常为可溶性的无机或有机盐,需要其成本低廉,可大规模使用,无危险隐患,不能与地层水及压裂液之间互相反应,需要有一定的惰性。常见加重剂主要分为三类,即无机盐加重剂、有机盐加重剂和固体颗粒加重剂。
(2)无机盐加重剂
无机盐加重剂主要有氯化钾、氯化钠、氯化钙、溴化钠及其混合物。
①KCl 加重剂
2012 年,怡宝安等用 KCl 加重压裂液体系密度达到 1.15g/cm³,且未对原有的聚合物增稠效果产生影响,降低摩阻,在现场应用时,针对超长缝,高砂比发挥了重要作用。
②NaCl 加重剂2011 年,谢娟等使用 NaCl、NaBr 加重压裂液,加重密度可达 1.5g/cm³,加重后的压裂液可耐 170℃高温,但不易破胶,残渣含量较高。在塔河油田应用该体系,现场施工成功。
2013 年,肖晖等使用 NaCl 和 NaBr 作为复合加重剂,加重密度最高可达 1.43g/cm³,该压裂液体系高密度耐高温,且该体系摩阻较低、易破胶,但裂缝导流对储层伤害率相对较高。
③NaBr 加重剂
2012 年,肖兵兵等选择 NaBr 加重剂、GRJ-4 稠化剂和有机复合交联剂共同应用于大古 2 井压裂改造中,密度可达 1.46g/cm³,该压裂液体系最高可耐温 180℃。
2016 年,董永刚等使用溴化钠 NaBr 解决弱交联的问题,将 NaBr 引入压裂液中,加重密度可达 1.45g/cm³,体系最高可耐温 170℃。
2019 年,李传增等优选 NaBr 加重剂、羧甲基羟丙基胍胶及交联剂,密度为 1.65g/cm³,加重压裂液耐温 170℃,可适用于高温深海油田。
(3)无机盐混合加重剂
2013 年,刘平礼等引入多种无机加重剂于压裂液体系中,高密度进而有效降低管道摩阻且会产生自生热,即使在加重条件下也会快速破胶。从油田现场实际应用情况来看,无机盐仍是目前最广泛应用的加重剂。
(4)有机盐加重剂
2021 年,张健等针对海上高温深井,使用甲酸钾为加重剂配制压裂液基液,复合改性铁矿粉进一步加重,研发出抗温耐盐的高密度加重体系压裂液。
(5)固体颗粒加重剂
使用固体颗粒作为加重剂,如纳米硫酸钡等。固体颗粒加重剂的缺点在于成本昂贵、加重原料来源稀少、难以应用于大规模油田现场。
综上所述,以无机氯盐、溴盐,有机甲酸盐、硝酸盐为加重剂已被广泛使用。其中硝酸类无机盐作为危险化学品已被新疆地区停止使用,故本次首先排除此类盐作为加重剂。本次实验还需对上述盐类进行进一步优选,筛选出能够满足现场 1.2g/cm³ 密度要求且经济性相对较好、对压裂液各项指标影响较小的加重剂配方。