定的困难，特别是在深井条件下由于高温和剪切作用，对压裂液性能的要求很高。为此，近年来研制了一种具有空心或多孔的陶粒，其空心体积约为30%，视密度接近于砂粒。试验表明:这种多孔或空心陶粒的强度与实心陶粒相当，因而实现了低密度高强度的要求。但由于空心陶粒的制作比较困难，目前现场还没有广泛使用。

3、树脂包层支撑剂（树脂砂）

树脂包层支撑剂是中等强度，低密度或高密度，能承受56.0-70.OMPa的闭合压力，适用于低强度天然砂和高强度陶粒之间强度要求的支撑剂。其密度小，便于携砂。它的制作方法是用树脂把砂粒包裹起来，树脂薄膜的厚度约为0.0254mm，约占总质量的5%以下。树脂包层支撑剂可分为固化砂与预固化砂，固化砂是在地层的温度和压力下固结，这对于防止地层出砂和压裂后裂缝的吐砂有一定的效果;预固化砂则在地面上已形成完好的树脂薄膜包裹砂粒，像普通砂一样随携砂液进入裂缝。

（三）添加剂 1、交联剂

按一定比例在压裂液中加入交联剂，可以使压裂液形成冻

胶，增大了液体的携砂能力。

很多金属离子都可以用来交联水溶性聚合物。硼酸盐、钛、锆和铝化合物等都是常用的交联剂。硼酸盐化合物和过渡金属复合物通过半乳糖边链上的顺式?aOH对与胍胶和HPG反应生成复合物。当分子重叠时，复合物便与其他聚合物反应生成交联网。形成的新物质是聚合物分子重量的两倍。由于每个聚合物链都有很多顺式羟基，故可在多处被交联，形成分子量极大的交联网，特别是在静态条件下，从而形成了高粘度溶液。最简单的交联剂之一，硼酸盐离子与胍胶和HPG反应生成极具粘性的凝胶，在1490C时仍保持稳定。当pH值大于8时，硼酸盐离子和胍胶可在瞬间形成高粘度凝胶。

2、破胶剂

破胶剂和交联剂的作用恰好相反，它的作用是使交联的液体解除交联的状态。

用粘度相对较高的压裂液把支撑剂输送到裂缝中。把高粘度压裂液留在裂缝中将降低支撑剂充填层对油和气的渗透性，从而影响了压裂作业的效果。使用凝胶破胶剂可降低与支撑剂混合在一起的压裂液粘度。破胶剂是通过把聚合物分解成小分子量的碎片来降低液体粘度的。

3、降滤失剂

控制液体滤失是有效压裂作业的关键。降滤失剂用于减少压裂液从裂缝中向地层滤失，从而减少压裂液对地层的污染并使压裂时压力迅速提高。压裂作业的主要目的是形成一条由产层到井筒的高导流通道。理想情况下，降滤失剂不应当伤害地层的渗透率、裂缝面或支撑剂填充层。但实际上，许多这类液体和添加剂都具有长期耐久性，难以从裂缝中清除。对中渗储集层而言，限制长期产能的主要因素是支撑裂缝的导流能力，而不是地层渗透率。因此，降滤失剂对地层面的伤害通常属次要问题。

4、杀菌剂

在水基聚合物压裂液中加入杀菌剂是为了防止因聚合物细微降解而导致粘度下降。用来稠化水的多糖聚合物类(蔗糖聚合物)是细菌的极佳食物源。通过降低聚合物分子量，细菌不仅能够破坏凝胶的性能，而且还可使储层流体发酵变酸。一旦进入储层，部分存活的细菌把硫酸盐离子还原为(H2S)硫化氢，污染储层。

5、稳定剂

稳定剂用于防止多糖聚合物凝胶在温度高于2000℉或120

℃时发生降解。常用的稳定剂为甲醇和硫代硫酸钠。为使压裂液达到最大稳定性，必须考虑压裂液的pH值。胍胶及其衍生物在pH值较低时发生水解，尤其是在高温中。因此，若要求压裂液具有长期稳定性，应该使用pH值较高(为9-11)的液体。

6、表面活性剂与粘土稳定剂

表面活性剂是以低浓度吸附在两种非混相物质界面上的一种材料。非混相物质可以是两种液态物质，如水和油、液体和气体，或一种液态和一种固体物质。表面活性剂进入界面，降低了界面膨胀所需的能量。如泡沫中的表面活性剂是促进形成稳定泡沫的必要成分。在复合乳化液中用它稳定水溶油乳化剂。此外，表面活性剂还用作表面张力降减剂和地层调节剂，有利于清洗裂缝中压裂液。有些杀菌剂和粘土控制剂也是表面活性剂。

粘土是平均尺寸为2um的硅氧化物和铝氧化物颗粒，呈层状排列。当正电(铝)与负电(氧)间的电荷平衡因阳离子臵换或颗粒中断而遭到破坏时，产生了带负电荷的粒子。源于液体中的阳离子包围了粘土颗粒并且形成了带正电荷的电子云。这样颗粒相互排斥并且易于运移。粘土颗粒一旦分散，即可堵塞岩石中的孔隙空间从而降低渗透率。

压裂液中常用1%-3%KCL溶液作为基液以稳定粘土并防止其膨胀，除了KCL外，有机阳离子四甲基氯化铰也是一种有效的稳定剂。所有这些盐类都有助于维持粘土颗粒的化学环境，但不能永久性地保护。

三、压裂设备 （一）压裂车

压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压的压裂液，将地层压开，并把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载（底盘）、动力、传动、泵体、操作面板等五大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工时对压裂泵的技术性能要求很高，必须具有压力高、功率大、耐腐蚀、抗磨等特点，并要求性能稳定、工作可靠。绝大多数压裂车装备的压裂泵为卧式三缸或五缸单作用柱塞泵。如图3.1为YLC105-1100型压裂车外观图（原西方压裂车）。

（二）混砂车

混砂车的作用是根据施工设计要求，将压裂液和支撑剂按一定比例混合后供给压裂车泵入井内。所有压裂车均由混砂车供给压裂液，所以要求混砂车性能好、工作可靠、机械化程度高。混砂车台上设备主要由吸入排出流程、输砂系统、各种添加剂加入装臵、气路液路电路控制系统等构成。单个砂绞龙最大输砂量在3m3/min左右，混合液排量最高达10m3/min左右。