降低水平井壓裂液成本

王永昌

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院 （黑龍江 大慶 163453）

水基壓裂液是國(guó)內(nèi)外目前使用最廣泛的壓裂液，其主體是稠化劑，用于提高水溶液黏度、降低液體濾失、懸浮和攜帶支撐劑[1-3]，在壓裂液中占有重要比例。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最普遍的稠化劑為胍膠或改姓胍膠，它是一種甘露糖和半乳糖組成的長(zhǎng)鏈聚合物，產(chǎn)自瓜爾豆，其原料主要生長(zhǎng)在印度和巴基斯坦，美國(guó)西南部也有生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)原材料生產(chǎn)較少，主要來源依賴進(jìn)口[4]。

1 水平井壓裂費(fèi)用構(gòu)成

超長(zhǎng)水平井壓裂費(fèi)用構(gòu)成比例超過10%為壓裂液及相關(guān)費(fèi)用、壓裂施工費(fèi)用、支撐劑及相關(guān)費(fèi)用、施工準(zhǔn)備費(fèi)用。其中，壓裂液及相關(guān)費(fèi)用占水平井壓裂費(fèi)用的28.8%，是壓裂施工費(fèi)用的重要組成部分（圖 1）。

2 壓裂液成本構(gòu)成分析

通過對(duì)胍膠壓裂液成本構(gòu)成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水平井壓裂液費(fèi)用構(gòu)成比例超過20%的項(xiàng)為增稠劑和交聯(lián)劑，其中增稠劑構(gòu)成比例為50%（表1、表2）。

高溫壓裂液的成本高，對(duì)施工工藝要求也高，以往水平井壓裂施工在不同壓裂液泵注階段壓裂液體系缺乏針對(duì)性優(yōu)化，造成了壓裂液原材料的浪費(fèi)，增加了工藝管柱的施工風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)水平井壓裂施工規(guī)模大，配液現(xiàn)場(chǎng)壓裂液效率低，廢液處理困難，返排污水的后期處理造成壓裂施工成本增加。目前返排液回收處理技術(shù)現(xiàn)狀：返排液作為廢液排放處理，沒有重復(fù)利用，處理成本高的同時(shí)造成環(huán)境污染和水資源浪費(fèi)。壓裂施工廢液處理造成了成本增加。

圖1 水平井壓裂液費(fèi)用比例圖

表1 歷年改性胍膠壓裂液成本

表2 胍膠壓裂液成本構(gòu)成

3 壓裂液降成本優(yōu)化

3.1 壓裂稠化劑濃度優(yōu)化、不同泵注階段壓裂液配方優(yōu)化

不同壓裂液泵注階段壓裂液體系需要滿足的功能不同，對(duì)壓裂液成分的要求也不同。壓裂液在前置液階段其主要作用在于造縫，壓裂液直接接觸高溫地層，對(duì)耐溫性能要求高，在攜砂液階段由于壓裂液對(duì)地層的冷卻效應(yīng)，造成地層溫度下降，隨著壓裂液的注入，地層溫度緩慢回升，最終趨于一個(gè)較初始地層溫度低的溫度，因此在攜砂液階段應(yīng)用較低溫度的壓裂液體系即可滿足攜砂要求（圖2）。

圖2 150℃高溫壓裂液不同泵注階段壓裂液溫度變化曲線

在保證壓裂液耐溫耐剪切性的基礎(chǔ)上，對(duì)壓裂液配方進(jìn)行優(yōu)化，降低了稠化劑用量。同時(shí)通過軟件室內(nèi)模擬發(fā)現(xiàn)，在攜砂液階段應(yīng)用較低溫度的壓裂液配方既可滿足施工需求，可有效降低壓裂液成本，實(shí)現(xiàn)原材料的節(jié)約。因此針對(duì)不同溫度地層壓裂液配方分別優(yōu)化了稠化劑濃度，同時(shí)對(duì)不同泵注階段壓裂液配方進(jìn)行個(gè)性優(yōu)化，在前置液階段應(yīng)用與地層溫度相近的壓裂液體系進(jìn)行注入，在攜砂液階段應(yīng)用相對(duì)低溫的壓裂液配方，優(yōu)化前后濃度見表3，以150℃儲(chǔ)層為例，優(yōu)化后前置液稠化劑濃度降為0.45%，攜砂液稠化劑用量降至0.40%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要[5]。

表3 壓裂液成本優(yōu)化

3.2 壓裂用添加劑成份優(yōu)化

根據(jù)施工條件優(yōu)化殺菌劑用量，并制定了相應(yīng)添加原則：春秋冬季及即配即注井不加殺菌劑。如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)突發(fā)狀況，導(dǎo)致液不能即時(shí)應(yīng)用，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

根據(jù)儲(chǔ)層泥質(zhì)含量?jī)?yōu)化粘土穩(wěn)定劑用量，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)塊、井、層的個(gè)性化配方。如PP1井壓裂施工8段，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)顯示第二、三段泥質(zhì)含量高，根據(jù)取心評(píng)價(jià)的巖石配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定各段巖石穩(wěn)定劑的用量分別為：第二、三段1.0%，第一、四～八段0.6%。

3.3 壓裂返排液及污水再利用

優(yōu)化壓裂返排液處理方法、流程，優(yōu)選藥劑，應(yīng)用壓裂返排液現(xiàn)場(chǎng)回收再利用技術(shù)，分析返排液成分，分離有害物質(zhì)，形成了利用返排處理液的改性胍膠壓裂液配方，實(shí)現(xiàn)返排壓裂液重復(fù)配制及循環(huán)利用，降低成本，提高效率（圖3）。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

圖3 壓裂液返排液再利用技術(shù)

2014年大慶油田低滲透儲(chǔ)層應(yīng)用壓裂液降成本技術(shù)開展水平井壓裂施工6口井，施工成功率100%，壓裂液?jiǎn)畏匠杀窘档土?3.3%，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)共使用壓裂液49 786.39m3,節(jié)約成本共計(jì)220.3萬元。

目前大慶油田致密油、深層氣主要采用水平井壓裂工藝，按照每年約施工10口井,每口井8 000m3壓裂液，以單方成本降低75元計(jì)算，每年可節(jié)約成本600萬元，在水平井壓裂施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 結(jié)論與建議

1）通過水平井壓裂液降成本優(yōu)化，大慶外圍油田水平井壓裂液?jiǎn)畏匠杀窘档土?3.3%，為低滲透儲(chǔ)層水平井大規(guī)模增產(chǎn)改造提供技術(shù)支持。

2）定期維護(hù)、升級(jí)壓裂液實(shí)驗(yàn)儀器，應(yīng)用壓裂液現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)回饋數(shù)據(jù)；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況即時(shí)修正壓裂液配液表并納入方案設(shè)計(jì)；加強(qiáng)施工質(zhì)量的監(jiān)督和檢查，提高壓裂施工人員質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格按照壓裂液施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配液。

3）建議繼續(xù)開展水平井壓裂液降成本技術(shù)研究，高攜砂能力、環(huán)保低傷害的新型低成本壓裂液以及壓裂返排液再利用技術(shù)有待進(jìn)一步攻關(guān)。

[1]王賢君，張明慧，肖丹鳳,等.超低濃度壓裂液技術(shù)在海拉爾油田的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(6)：111-114,116.

[2]韓松,張浩,張鳳娟,等.大慶深層致密氣藏高溫壓裂液的研制與應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2006,30(1）：34-38.

[3]李穎川.采油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社,2001：247.

[4]程興生,盧擁軍,管保山,等.中石油壓裂液技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].石油鉆采工藝，2014,36(1）：1-5.

[5]SY/T 5107-2005.水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法[S].