高效低傷害瓜膠壓裂液體系在蘇里格的應(yīng)用

王亞南 陸麗 劉臘梅

（中國石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司川慶井下科技有限公司，四川 廣漢 618300）

高效低傷害瓜膠壓裂液體系在蘇里格的應(yīng)用

王亞南 陸麗 劉臘梅

（中國石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司川慶井下科技有限公司，四川 廣漢 618300）

介紹了高效低傷害壓裂液體系的組成，對常規(guī)壓裂液與高效低傷害壓裂液的流變性能、壓裂液懸砂性能、破膠液性能、壓裂液傷害性能進行對比。對實驗結(jié)果進行了分析，并在蘇里格氣田進行了現(xiàn)場試驗。結(jié)果表明，高效低傷害壓裂液體系的性能高效，低傷害壓裂液體系成膠性能、耐剪切性能、懸砂性能、破膠性能好，傷害低，能夠滿足目前蘇里格氣田水力壓裂施工工藝和儲層要求。

高效壓裂液 低傷害 性能評價

0 引言

目前，蘇里格氣田第三項目部一類儲層產(chǎn)能大幅降低，二、三類儲層將成為今后開采的主要儲層。針對該情況開展了大量的室內(nèi)外試驗評價工作，結(jié)合二、三類儲層特性，開發(fā)出高效低傷害瓜膠壓裂液體系，通過改進交聯(lián)方式和破膠方式，增強起泡助排能力等來提高壓裂液工作效率，降低地層傷害，促進儲層產(chǎn)能提升。

1 蘇里格氣田壓裂改造難點分析

蘇里格氣田壓裂改造難點：儲層物性更差，要求壓裂形成較中區(qū)更長的人工裂縫，并與井網(wǎng)系統(tǒng)匹配；儲層致密，黏土礦物總量較高，對傷害敏感，對外來流體低傷害的特點要求高；儲層孔喉半徑小、排驅(qū)壓力大，儲層易受壓裂液傷害；地層能量有限，壓力系數(shù)低，壓裂液返排難度大；儲層薄互層特征明顯，縱向應(yīng)力剖面復(fù)雜，有效遮擋條件差，縫高不易控制；多數(shù)井通過工具分層壓裂，全部層施工結(jié)束后統(tǒng)一返排的施工方式，各層壓裂液在地層內(nèi)滯留時間不同［1］。

目前蘇里格地區(qū)低滲氣層應(yīng)用的壓裂液主要為有機金屬交聯(lián)的植物膠壓裂液，其中的稠化劑濃度大、水不溶物含量較高（8%～15%），導(dǎo)致殘渣含量高，對低孔、低滲氣層傷害較大。因此，研制出具有低殘渣、對儲層的基質(zhì)滲透率和支撐裂縫傷害小、流變性能好、配伍性好、易返排的壓裂液，是蘇里格氣田壓裂液體系研究的重要內(nèi)容之一［2］。

2 高效低傷害壓裂液體系研究思路

2.1 交聯(lián)劑的研究

通過使用高效交聯(lián)劑特殊的交聯(lián)方式。低傷害稠化劑濃度低，用量少，在交聯(lián)時更利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，交聯(lián)的效率更高，所形成壓裂液耐溫抗剪切性能也更好。

2.2 改進破膠方式

引入生物酶及氧化破膠劑的新型復(fù)合破膠技術(shù)。及時有效地破膠，分子量更低，分子量區(qū)間更??；通過持續(xù)破膠方式降解稠化劑濾餅，聚合物包膜，從而降低地層傷害。

2.3 增強起泡助排能力

改進后的起泡助排劑不僅可防止殘渣碎片絮凝、沉淀，而且表面張力低、接觸角大、起泡能力強，使破膠液順利排出地層，達到清除井底積液的目的，從而降低井底的水鎖效應(yīng)，提高施工效果。

3 高效低傷害壓裂液體系的室內(nèi)評價

通過有針對性的改良之后，形成了新的高效低傷害壓裂液體系，在實驗室，對該體系的主要性能進行了測試研究。

高效低傷害壓裂液體系配方組成：低傷害稠化劑＋KCl＋溫度穩(wěn)定劑＋pH調(diào)節(jié)劑+殺菌劑＋黏土穩(wěn)定劑＋助排劑＋高效交聯(lián)劑。

3.1 基液性能及成膠情況

從體系基液性能及成膠情況（表1）可知，高效低傷害壓裂液成膠狀態(tài)好，表面更平滑，膠體耐挑掛。

表1 體系基液性能及成膠情況表

3.2 流變性能

105 ℃下，剪切速率170 s-1，連續(xù)剪切90 min，黏度均在100 mPa·s上（圖1，圖2）。

圖1 常規(guī)壓裂液流變曲線圖

圖2 高效低傷害壓裂液流變曲線圖

結(jié)論：高效低傷害壓裂液體系具有良好的耐溫抗剪切性能，優(yōu)于現(xiàn)有壓裂液體系。

3.3 壓裂液懸砂性能

高效低傷害壓裂液沉降速度為0.03 cm/h，現(xiàn)有壓裂液沉降速度為0.05 cm/h。高效低傷害壓裂液比現(xiàn)有壓裂液沉砂速度慢，具有良好的懸砂能力。

3.4 破膠液性能

從壓裂液破膠液性能對比（表2）可知，高效低傷害壓裂液體系破膠液的黏度更低，表面張力也更低，可以提高液體的返排能力、裂縫的導(dǎo)流能力和孔隙區(qū)氣相滲透率，大大降低水鎖傷害。同時，高效低傷害破膠液分子量非常低，殘渣少，支撐劑導(dǎo)流能力傷害率也較低，能阻止部分殘渣絮凝、沉淀，破膠液順利排出地層，降低殘渣含量，從而降低對油氣層的傷害。

表2 壓裂液破膠液性能對比表

3.5 壓裂液傷害性能

從壓裂液傷害性能對比（表3）可知，高效低傷害壓裂液體系能降低大分子基團對砂子支撐裂縫及儲層傷害。

表3 壓裂液傷害性能對比表

4 現(xiàn)場應(yīng)用井例

4.1 蘇5-10-38井的基本情況

蘇5-10-38井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗嘎魯圖鎮(zhèn)薩如勒努圖克嘎查青克勒敖包，屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造。于2013年3月30日開鉆，2013年6月3日完鉆，完鉆井深3 515 m，完鉆層位為馬家溝組。射孔完井，人工井底為3 484.36 m，產(chǎn)層為山

1、盒8，井口裝置的通徑為65 mm，閥門公稱壓力為70 MPa。

4.2 壓裂液體系確定

根據(jù)高效低傷害壓裂液體系研究結(jié)果并結(jié)合蘇5-10-38井的施工工藝設(shè)計要求，以及實驗室各項性能測試結(jié)果，確定蘇5-10-38井壓裂液的配方組成如表4所示。

4.3 現(xiàn)場壓裂液主要性能參數(shù)

壓裂液基液主要性能參數(shù)如表5所示。

流變性能：105℃下且剪切速率為170 s-1，連續(xù)剪切120 min，黏度均在100 mPa·s以上。測試結(jié)果滿足施工設(shè)計要求，在整個壓裂施工過程中可以確保施工的安全有效進行。施工過程中，油壓穩(wěn)定。

表4 壓裂液配方組成表

表5 壓裂液基液主要性能參數(shù)表

4.4 返排液性能

該套壓裂液體系在2h內(nèi)完全破膠，破膠液黏度小于5mPa·s，表面張力小于23mN/m。

4.5 壓后效果

蘇5-10-38井液體返排率在60%以上，凈增井口天然氣產(chǎn)能近4×104m3/d，取得了良好的增產(chǎn)效果。

5 結(jié)論

1）新型高效交聯(lián)劑、起泡助排劑的使用，結(jié)合新型破膠方式，使得高效低傷害壓裂液體系在保持現(xiàn)用工作液優(yōu)點的基礎(chǔ)上，更具有低殘渣，低巖心傷害率，返排效率高的特點，殘渣只有現(xiàn)用壓裂液的40%，巖心傷害率小于15%。

2）從室內(nèi)實驗可知，高效低傷害壓裂液體系成膠性能、耐剪切性能、懸砂性能、破膠性能好，傷害低，適用于低滲、特低滲產(chǎn)層，具推廣前景。

3）蘇5-10-38井現(xiàn)場應(yīng)用表明，高效低傷害壓裂液體系攜砂和懸砂性能好；施工完后，壓裂液迅速返排，返排率高，增產(chǎn)效果顯著。

［1］胡子見，白建文，李達，等.蘇里格氣田東區(qū)低傷害壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（2）：15-19.

［2］劉有權(quán)，唐永帆，王小紅，等.CT低傷害水基壓裂液的研制及應(yīng)用［J］.石油與天然氣化工，2006，35（5）：401-402.

（編輯：李臻）

鳴謝

中國石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司

中國石油天然氣股份有限公司西部管道分公司

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中國石油長慶油田公司

中國石油吐哈油田公司

中國石油川慶鉆探公司長慶鉆井總公司

中國石油管道建設(shè)項目經(jīng)理部

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中國石化集團西南石油局井下作業(yè)公司

中石化集團西南石油局四川鉆井公司

中國石油吉林油田公司松原采氣廠

中石化中原油田工程有限公司西南鉆井公司

B

2095-1132（2014）06-0035-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.010

修訂回稿日期：2014-11-06

王亞南（1985-），女，工程師，從事油田化學(xué)工作。E-mail：494041458@qq.com。