压裂液组成及添加剂分析

页岩储层中一般含有较高的黏土矿物，而黏土矿物遇水一般会发生一定程度的膨胀，由于页岩基质本身是纳米级的，哪怕轻微的黏土膨胀都可能导致压裂效果的快速降低。因此，合理配置压裂液，选择添加剂成分及浓度对页岩储层压裂至关重要，故使用针对性较强的压裂液是提高页岩气井压裂经济效益的重要措施。

1.压裂液组成

目前页岩气井水力压裂常用的压裂液类型主要有滑溜水压裂液和清洁压裂液。以滑溜水压裂液为例，其组成中水占99%以上，其他添加剂成分（如酸，降阻剂、助排剂等）总量约占压裂液总量的1%（图4—2）。

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图4—2　典型的页岩气压裂液配方

页岩中含多种酸溶性矿物，如钙质等，它们随机分布在页岩的基质、层理及原生裂缝中。当这些酸溶性矿物遇到可反应流体时，就会溶解并被清除，从而有助于增加裂缝表面积，提高吸附态气的解吸速度并增强其在裂缝网络中的扩散作用。在页岩压裂液中添加可与酸溶性矿物发生反应的化学成分，是目前页岩压裂中的一种较新的理念。实验表明，添加可反应性流体成分后，井眼内气体的初始产量可增加一倍。

2.压裂液添加剂

添加剂在压裂液中所占比例虽然很小，但对于提高页岩气井的产量却是至关重要的。压裂液中含有多种添加剂，以美国Fayetteville页岩压裂滑溜水为例，它是一种水基压裂液，兼具压裂液和清水的优点，主要成分为水，添加剂包括降阻剂、杀菌剂等。根据不同压裂要求，添加剂的使用也会有所不同。