特低滲油田壓裂兼驅(qū)油一體化工作液體系評價(jià)

魏 寧，賀懷軍，張建成

（延長油田股份有限公司 寶塔采油廠,陜西 延安 716003）

水平井開發(fā)是國內(nèi)外油氣田改造特低滲、低滲儲層，提高產(chǎn)能的重要方式。水平井經(jīng)過壓裂投產(chǎn)后，對于低孔滲、連通性差的油氣藏有很好的改善作用，目前已在國內(nèi)外各油氣田大規(guī)模應(yīng)用[1]。

水平井壓裂所用壓裂液體系目前仍以瓜爾膠壓裂液為主，但該壓裂液體系，除了殘?jiān)扛?、對儲層傷害較大、返排液量大且難處理[2]等缺點(diǎn)外，在壓裂液返排后，也釋放了壓裂過程中注入儲層的能量，尤其是目前對于水平井能量補(bǔ)充還缺乏有效措施，直接返排就造成極大浪費(fèi)[3]。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對一種壓裂兼驅(qū)油的一體化工作液體系進(jìn)行了檢測與評價(jià)，該體系是一種小分子表面活性劑的清潔壓裂液，該工作液的特點(diǎn)主要有：（1）保障壓裂施工和儲層清潔，不產(chǎn)生濾餅、水不溶物且無殘?jiān)?，可有效降低對地層的污染及傷害；?）集壓裂和驅(qū)油于一體，破膠后形成高效表面活性劑驅(qū)油劑溶液，通過降低表界面張力、乳化、改變潤濕性等機(jī)制提高采收率；（3）壓裂施工后不返排，不僅減少了返排液處理環(huán)節(jié)，還使儲層吸收了壓裂過程中注入的能量，通過滲析替油提高產(chǎn)能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與藥劑

BSY-108石油產(chǎn)品運(yùn)動粘度測定儀（大連北港石油儀器有限公司）；ME204E電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海有限公司））；ZNN-D6B型電動六速粘度計(jì)（青島宏煜琳石油儀器有限公司）；BZY-2全自動表/界面張力儀（上海衡平儀表廠）；JRJ-300-1剪切乳化攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠）；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州天瑞儀器有限公司）；巖心流動評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置（海安石油科研儀器有限公司）。

實(shí)驗(yàn)用水為延河水（水型NaHCO3，礦化度1020mg·L-1）；地層模擬水 （水型 CaCl2，礦化度41200mg·L-1）；20～40 目壓裂用石英砂（青銅峽市新風(fēng)石化有限責(zé)任公司）；

原油為陜北地區(qū)長6油層產(chǎn)出。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

配制一體化工作液（3%小分子表活劑+0.5%激活劑），然后對該工作液的攜砂性、殘?jiān)?、流變性、破膠性4個(gè)方面的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，以驗(yàn)證該一體化工作液的壓裂性能[4，5]。

配制破膠后工作液（用2.0%原油對一體化工作液進(jìn)行破膠），然后對該工作液表（界）面張力、乳化性能、潤濕性、驅(qū)替效果4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測，以驗(yàn)證該一體化工作液的驅(qū)油性能。

2 結(jié)果與分析

2.1 壓裂性能試驗(yàn)

2.1.1 懸浮能力在一體化工作液中添加20～40目壓裂用石英砂，砂濃度為40%，靜止1h后，懸砂狀況仍然良好，計(jì)算其沉降速度，平均為1.25mm·min-1。該工作液具有較好的攜砂性，既能實(shí)現(xiàn)高砂比，又可避免施工時(shí)的脫砂和砂堵等事故。

2.1.2 破膠及殘?jiān)扛叻肿庸夏z壓裂液破膠斷鏈后，分子量仍較大易堵塞毛細(xì)孔并形成濾餅，而一體化工作液的破膠過程為表活劑分子分散的過程，小分子表活劑本身表界面張力低且小分子更有利于通過毛細(xì)孔。

分別使用2.0%原油和地層水通過稀釋對一體化工作液進(jìn)行破膠，然后檢測其破膠情況及破膠后殘?jiān)俊?/p>

表1 原油破膠的工作液黏度及殘?jiān)縏ab.1 Viscosity and residue content of working fluid broken by crude oil

表2 不同稀釋倍數(shù)的工作液黏度及殘?jiān)縏ab.2 Viscosity and residue content of working fluid with different dilution ratio

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，一體化工作液在2.0%原油存在情況下，2h可完成破膠，若遇地層水，稀釋13倍后可以實(shí)現(xiàn)破膠，且兩種破膠方式，最終殘?jiān)繖z測都為0g·mL-1，說明該體系不僅具有良好的破膠性，還無殘?jiān)?，屬清潔型壓裂液?/p>

2.1.3 抗剪切性能一體化工作液采用獨(dú)特的表活劑，剪切穩(wěn)定性和剪切稀釋性均表現(xiàn)優(yōu)異，適應(yīng)溫度范圍為40～130℃，經(jīng)泵送、炮眼和滲流過程不會明顯破壞液體的流變性。當(dāng)剪切作用停止后，其結(jié)構(gòu)恢復(fù)黏度也隨之恢復(fù)。

圖1 60℃流變曲線Fig.1 Rheological curve at 60℃

圖2 變剪切曲線Fig.2 Variable shear curve

2.2 驅(qū)油性能實(shí)驗(yàn)

2.2.1 表（界）面張力

表3 工作液破膠后表面張力（mN·m-1）Tab.3 Surface tension of working fluid after breaking

表4 工作液破膠后界面張力（10-3mN·m-1）Tab.4 Interfacial tension of working fluid after breaking

通過檢測用2.0%原油破膠后的一體化工作液的表界面張力數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)該工作液體系具有良好的降低表界面張力的作用，在油層中該工作液有更好的驅(qū)替效果。

2.2.2 乳化性能

圖3 不同濃度工作液60℃的乳化能力Fig.3 Emulsification capacity of working fluid with different concentration at 60℃

圖4 不同濃度工作液80℃的乳化能力Fig.4 Emulsification capacity of working fluid with different concentration at 80℃

在不同濃度工作液中添加同等體積的原油（實(shí)驗(yàn)使用250mL工作液+250mL原油），乳化后，檢測其析水率。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及曲線看看出，利用2.0%原油破膠后的工作液，在60℃溫度下，2h后析水率為20.8%，在80℃溫度下，2h后析水率為28.4%，說明該工作液具有良好的乳化性和穩(wěn)定性。

2.2.3 潤濕性能

圖5 玻璃表面的接觸角（親油）Fig.5 Contact angle of glass surface（lipophilic）

圖6 玻璃表面的接觸角（親水）Fig.6 Contact angle of glass surface（hydrophilicity）

實(shí)驗(yàn)表明，θ值小于90°表現(xiàn)出弱親水性，巖層表面的發(fā)生潤濕反轉(zhuǎn)，親油層內(nèi)的原油被相應(yīng)的化學(xué)驅(qū)啟動，從而提高采收率。

2.2.4 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

制作巖心其滲透率為12.64×10-3μm2，先進(jìn)行水驅(qū)，水驅(qū)完成后其采收率為51.77%，然后注入利用2.0%原油破膠后的一體化工作液。注入0.3PV的工作液，該化學(xué)驅(qū)油階段，采收率為24.27%，即該一體化工作液體系，可在水驅(qū)基礎(chǔ)上再次提高采收率24.27%，最終總采收率合計(jì)達(dá)到76.04%，數(shù)據(jù)見表5。

表5 破膠后（2.0%原油）的工作液驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)表Tab.5 Oil displacement efficiency of working fluid after breaking（2.0%crude oil）

3 結(jié)語

（1）該一體化工作液在壓裂攜砂方面懸砂性強(qiáng)，砂比在40%仍具有良好的懸浮性；

（2）破膠方式多樣化，利用原油濃度達(dá)2.0%，或經(jīng)地層水稀釋13倍后，都可實(shí)現(xiàn)破膠，且破膠后工作液無殘?jiān)?/p>

（3）破膠后的工作液作為驅(qū)油劑，具有良好的降低表、界面張力，提高乳化效果和潤濕反轉(zhuǎn)作用，從而使其可以在水驅(qū)基礎(chǔ)上，再次提高采收率24.27%；

（4）該工作液在破膠前作為壓裂液，破膠后作為驅(qū)油劑，一液多用且不用返排，不僅減少工作流程，進(jìn)一步了提高水平井產(chǎn)量，還能減少返排后的廢液處理成本。