一種新型防砂攜砂液的研制與應(yīng)用

曾憲民 （勝利油田濱南采油廠一礦 山東 東營 256600）

1、前言

林樊家油田屬于疏松砂巖出砂油藏，是濱南采油廠原油生產(chǎn)的主力區(qū)塊。通過近幾年的不斷配套完善，逐步形成了以高飽和預(yù)充填復(fù)合防砂工藝技術(shù)為主，一次性擠壓礫石充填、壓裂防砂工藝為輔的防砂技術(shù)系列。其中地層充填所采用的攜砂液為羥丙基瓜膠攜砂液，其是一種高級非離子增強劑，在水中具有良好的分散溶解性能，可與表面活性劑配伍使用，具有優(yōu)良的耐電解質(zhì)性能。但瓜膠攜砂液存在剪切降解、殘留高、返排率低的缺點，容易造成儲層傷害。另外，隨著國際瓜膠價格的攀升，單井施工費用成本逐漸增大，每口井上升4-5萬元。

2、新型防砂攜砂液的研究

目前國內(nèi)外防砂作業(yè)使用的攜砂液大致可分為水基攜砂液、油基攜砂液和地層水3種形式[1]。其中應(yīng)用最廣的是水基攜砂液，其主要由聚合物組成，進入地層后，返排率較低，容易造成地層的二次污染，致使防砂后油井的產(chǎn)量得不到保證。因此，開展了防砂新型攜砂液的研究，采用自由基聚合技術(shù)，適當(dāng)擴大表面活性劑分子鏈長度和增加正負(fù)電荷間作用力來增加體系的耐溫能力，在保證攜砂能力的同時體系保留了表面活性劑壓裂液體系的清潔性能，充分降低攜砂液對地層的污染。

2.1 新型防砂攜砂液的組成及作用機理

2.1.1 新型攜砂液的組成

新型防砂清潔攜砂液由稠化劑、調(diào)理劑、交聯(lián)劑、破膠劑組成，通過活性自由基聚合技術(shù)，結(jié)合超分子化學(xué)、溶液物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)流體流變學(xué)理論及高分子化學(xué)及溶液理論,在溶液中分子鏈能自動締合而形成多個分子的結(jié)合體(即超分子聚集體)，進而形成布滿整個溶液空間的超分子空間綱狀結(jié)構(gòu)，成為典型的結(jié)構(gòu)(溶液)流體。

2.1.1 新型攜砂液作用機理

當(dāng)稠化劑、交聯(lián)劑加入到鹽水B中后，稠化劑及交聯(lián)劑中的親水基陽離子與鹽水B中的陰離子相結(jié)合，形成膠束狀或者棒狀的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu) ；隨著稠化劑及交聯(lián)劑濃度的增加，這些膠束狀的結(jié)構(gòu)逐漸增多，開始相互纏繞，形成一種彼此纏繞、聯(lián)結(jié)、交互的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性非常高，并具有較強的攜砂能力；當(dāng)這種結(jié)構(gòu)遇到破膠劑后，破膠劑與稠化劑和交聯(lián)劑的親油基互相吸引結(jié)合，這就促使原來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向斷裂，并最終恢復(fù)原來的形態(tài)，黏度降低，最終水化；在攜砂液中添加一種可以抑制水化或減緩水化的物質(zhì)調(diào)理劑，就可以使水化的時間拖后，有利于對水化時間的控制和保證攜砂液及時返排與有效攜砂，滿足現(xiàn)場施工的需要。

2.2 室內(nèi)性能評價

2.2.1 耐溫及剪切流變性能

對于稠化劑使用濃度5%的新型攜砂液體系，在120℃、170s-1剪切2小時后粘度大于100mPa×s。對于稠化劑使用濃度6%的新型攜砂液體系，在130℃ 、170s-1剪切2小時后粘度大于100mPa×s。說明新型攜砂液體系能夠滿足130℃乃至140℃高溫地層的壓裂施工。

2.2.2 破膠性能

新型攜砂液可用酸或過硫酸鹽破膠，破膠徹底。6%新型攜砂液 （耐溫130oC以上）利用過硫酸銨破膠，破膠液粘度小于5mPa×s。加入過硫酸銨對體系粘度在60℃基本無影響，在80℃時30min粘度降為起始值的 85%，60min降為起始值 70%（加量0.1wt%）。 該攜砂液亦可利用地層水自破膠，可作為破膠的一種輔助方式，能夠保證對地層的及裂縫導(dǎo)流能力的低傷害。

2.2.3 殘渣量、穩(wěn)定性及巖心滲透率損失

新型攜砂液無固體不溶物，破膠液中無固相殘渣，測試數(shù)值在100mg/L以下。用濱南采油廠不同井區(qū)的地層礦化水對該新型攜砂液進行破膠，破膠液的防膨率在40～65%之間，在不添加防膨劑的條件下，破膠液具有一定的防膨效果，且該新型攜砂液體系化學(xué)穩(wěn)定性好，配制好的基液夏季放置數(shù)月粘度無明顯變化。以煤油為介質(zhì)，通過驅(qū)替裝置，測定清潔攜砂液透過巖心后巖心滲透率的損失情況，結(jié)果表明，隨著時間的推移，滲透率損失逐漸減少，表明該攜砂液與煤油發(fā)生水化，巖心滲透率逐漸恢復(fù)，最終測定該攜砂液在1 h后，對巖心的滲透率損失率小于5%。

3、現(xiàn)場應(yīng)用

2012年在林樊家油田應(yīng)用HB攜砂液充填施工，對比了采用新型攜砂液的6口井和采用瓜膠攜砂液的3口井的生產(chǎn)情況，在采用高飽和擬壓裂充填防砂施工對地層進行改造后，使用新型攜砂液的施工效果明顯強于瓜膠類攜砂液，返排率在90%以上，油井的產(chǎn)量得到了一定程度的提高。

4、結(jié)論

1.新型攜砂液是一種完全由非聚合物組成的攜砂液，具有攜砂能力強、配制簡單等特點，適合于中低溫油井的壓裂、防砂作業(yè)。解決了以往充填防砂中直接采用清水瓜膠攜砂液的粘度低攜砂性能不好，攜砂液量大，施工后返排時間長等問題。

2.新型攜砂液遇到地層輕質(zhì)組分或地層水能夠發(fā)生水化，水化液呈透明流體，能夠?qū)崿F(xiàn)在裂縫周邊及時水化，保證了壓裂、壓裂防砂、擠壓充填形成的裂縫，確保油井生產(chǎn)。

3.從現(xiàn)場應(yīng)用情況看，新型攜砂液與壓裂、防砂作業(yè)相結(jié)合，返排率高，能夠有效提高油井的產(chǎn)量，為新區(qū)產(chǎn)量落實和難動用儲量的開發(fā)提供了有效的產(chǎn)品。

[1]李軍，劉偉，劉德鑄，等.新型低溫壓裂液體系的實驗研究及應(yīng)用.特種油氣藏，2002(9)；2.

[2]崔會杰，李建平，王立中，等.清潔壓裂液室內(nèi)研究.鉆井液與完井液，2005(3)：41～43.