延长油田用压裂液的优点与不足(3)

李阿莹论文：延长油田用压裂液的优点与不足

第四章 延长油田用压裂液

降低压裂液的水不溶物含量和破胶液残渣，是减少压裂液对支撑裂缝伤害的一个重要手段。延长油田浅层油藏储层温度低为23~45℃，埋藏在450~1200m,。对这样的低温浅层油藏，其压裂液的破胶返排一直是低温压裂液研究的难点。另外，延长浅层储层绝大部分粘土矿物均能与碱发生反应，致使粘土的负电性增加，水敏性增强，溶解出的硅离子可以形成硅酸凝胶而堵塞地层，所以各类粘土矿物都存在碱敏损害问题，胍胶压裂液利用的是有机交联，交联的环境要求为弱碱性，针对低温低渗水敏碱敏性强的地层，要求压裂液体系残渣含量少，易于破胶返排，最大程度减小对储层伤害。

压裂液选择是依据目的井层的温度、渗透率、粘土矿物含量、流体性质等条件，即要保证压裂施工顺利、又要最大限度的减少伤害，保证施工效果。

针对延长油田低渗低温水敏性储层在压裂施工过程中压裂液及其破胶液对储层的严重伤害，导致储层渗流能力严重下降等问题，主要选用胍尔胶及清洁两种压裂液。

4.1 胍胶压裂液

胍胶压裂液是多种功能于一体的均相体系。该压裂液是以高效交联剂，交联促进剂为主，针对不同的地层，使压裂液中稠化剂浓度下降30～40%，能提供更经济的液体效率，降低液体对储层的伤害，减少液体损耗成本，特别适合于延长油田这种低渗特低渗透层改造。 4.1.1 配方

针对低温储层的特点，考虑到压裂施工工艺要求，通过对添加剂及用量的系统筛选，得出了适合该地区的压裂液配方。

添加剂 增稠剂 杀菌剂 pH调节剂（调节 名称 羟基胍胶粉 甲醛溶液 柠檬酸 用量 0.2% 0.1%~0.2% 200mg/L - 10 -

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pH值至7~8） 碳酸氢钠 碳酸钠 500mg/L 500mg/L 0.1%~0.2% 2% 0.75% 50~100 mg/L 0.3 润湿剂破乳剂 粘土稳定剂 交联剂 破乳剂 破胶促进剂 聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺 氯化钾 四硼酸钠 过硫酸钾 硫酸亚铁 表1 胍胶压裂液配方

配方分析：该压裂液的技术关键在于破胶。常用的过氧化物破胶剂的分解温度较高（大于90℃），加入还原剂如氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铜或氯化亚钴等，这些还原剂在水溶液中溶解变慢，使冻胶有足够时间保持作业所需粘度。待还原剂溶解后，可在较低温度下（50℃）促进过氧化物产生游离基，使冻胶破胶降粘。 4.1.2 性能

粘温性：25～50℃，170S-1下剪切1h，冻胶粘度保持在1000 mPa·s左右，破胶后粘度2 mPa·s以下，K＇=500～1000 mPa·s，n＇=0.2～0.4。

滤失量：8×10-4～1×10-3m/min. 伤害：小于10% 残渣：低于3%

摩阻：剪切速率2000～3000 S-1时，摩阻是清水的70%。 4．1.3 施工现场应用

本研究的胍胶压裂液在延长油田郑653-2井和郭178-4井得到首次应用。这两口井的储层温度为24℃，储层孔隙压力3.MPa，储层孔隙度8.9%～9.9%，渗透率为042～1.16mD，属于低孔特低渗储层，针对储层的特点，使用的低浓度胍胶压裂液配方为：0.2%羟基胍胶粉+0.75%交联剂四硼酸钠+其它添加剂+0.3%交联剂，破胶剂采用硫酸亚铁7.4 m3，平均砂比28.0%，破裂压力34MPa，施工压力25～33 MPa，停泵压力13.0 MPa，总加砂量45.0 m3，总液量254.9 m3。在郑653-2井压裂施工中，砂比为40%主要施工参数为：排量2～2.7m3/min，前置液60.9 m3，携砂液186.6 m3，

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顶替液时，施工仍能顺利进行，表明了低浓度瓜胶压裂液优异的携砂性能。从郭178-4井压后井底压力计数据分析得到，在2.3 m3/min排量下，摩阻为0.26 MPa/100m,只约占清水摩阻的14%，可见压裂液的摩阻极低。郭178-4井排液3天后抽深在730m，日抽36次，日产油15.6 m3 ，日产水4.2 m3 ，含水率21.2%，最终返排率为50.8%，与周围邻井相比，在返排率和产量上都有不同程度的提高。

2008年5月，胍胶压裂液在郭旗储层郭73-1井得到顺利施工。主要施工参数为：油层温度25℃，施工井段699.5～704.2m，施工排量2.5 m3/min，施工压力22～47MPa，前置液135 m3，携砂液473.5 m3，顶替液31 m3，加砂45 m3，最高砂比42.86%。压后获得平均日产油1.5t的良好效果。

经评价，该压裂液增稠剂溶解和增黏性能都很好，破胶后残渣含量少，破胶液黏度低，有利于压裂液的破胶返排。有很好的流变性、破胶性，对储层伤害小，能达到延长油田浅层油藏对压裂液的技术要求，为低温低渗透油田的压裂技术提供了重要基础成果。 4.1.4 优点

性能稳定，可泵性好，工艺简单，成本低等优点，它改变了以往水基压裂液胍胶干粉投料，预配基液，基液残余，施工周期长等不足，可广泛用于高低温的压裂改造。

4.2 清洁压裂液

虽然通过一些技术措施能够降低瓜胶压裂液的水不溶物和残渣，但无法从根本上解决对储层和裂缝的伤害问题。随着油田的开发，越来越多的差层将会动用，对减少压裂液的伤害提出了更高的要求。为了探索压裂增产的新途径，应用新的技术解决存在的问题，延长油田于2005年开始与西南石油大学合作进行清洁压裂液的研究工作，自2008年与七里村采油厂进行了16口井的试验，成功率为100%，取得了良好的增产效果。 4.2.1原理

应用新的理论设计和研制出一系列的化学助剂，它们溶液中溶质分子之间通过非共价键,(静电、氢键、疏水缔合效应等)发生相互作用,形成分子间的聚集结构,这种聚集结构可以随剪切扰动变大或变小甚至完全拆散,当剪切扰动消除后,聚集体又重新恢复，形成在自然界不多见的一种“可逆结构溶液”, 这种溶液具有一些特性：良好的高效增粘特性、抗温性、抗盐性、抗剪切性、静动屈服值、粘弹性等。

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4.2.2性能

携砂性能：清洁压裂液主要靠粘弹性携砂。在地层温度下、施工时间内、剪切速率170s-1条件下，清洁压裂液的粘度为25mPa·s时就能有效输送支撑剂，而聚合物（胍胶）压裂液最低携砂粘度为50mPa·s。

摩阻性能：清洁压裂液的摩阻仅为清水的40%左右。 滤失性能：在高渗透地层滤失大，应另外加入降滤失剂。 耐温性：耐温55℃

破胶性：压裂液遇原油、淡水、破乳剂、酸等均可彻底破胶 岩心伤害率：岩芯伤害率小于18.2%

应用范围：适应于储层温度小于60℃的油井压裂作业

清洁压裂涂适用于低温（≤90%）浅井、低渗透、水敏储层压裂施工。在压裂选井选层时，要有针对性，以便获得最大的经济效益。

清洁压裂液在华北、吉林、新疆、青海、陕北等油田推广应用都取得了显著的增产效果与经济效益。 4.2.3工艺特点

1、该压裂液的稠化剂的溶胀速度快，既可以连续混合也可以批配，配制工艺比较简单可靠，不会产生鱼眼和稠化剂颗粒下沉，可用胍胶压裂液流程配制。

2、施工中还可以采用连续混合与批配相结合的办法施工，既保证施工质量，又节约材料用量，降低成本。

3、辅助破胶剂的加入方式可以在混砂车中加入，并根据施工的泵注程序变化。 4、施工中不加交联剂，相对比较简单。

5、施工中不需要配套其它的设备，与常规水力压裂相同，同时，该压裂液使用的添加剂种类少，因此，施工组织比较简单。 4.2.4清洁压裂液中化学主剂的要求 化学主剂用于清洁压裂液的条件是： 4.2.4.1对表面活性剂的要求:

(1)极低浓度下其分子能形成蠕虫状胶束聚集体； （2）蠕虫状胶束足够细长，大于1000nm； （3）其分子具有适当的碳原子个数。

按此条件，适合压裂液的表面活性剂品种应该包含阳离子型、阴离子型、非离子

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型和两性离子型全部大类。

总的来说，离子型表面活性剂来源较广、价格较便宜、使用量相对较少；可作为表面活性剂压裂液主剂的最佳选择；两性离子形成凝胶的条件较苛刻，非离子要求的浓度较高，而双离子型的制备工艺又复杂，而这些都限制了其应用。 4.2.4.2对交联剂的要求：

（1）能平衡体系电荷——盐的反粒子中和电荷、压缩双电层，有利于表面活性剂的蠕虫状胶束成长、缠结；

（2）能增强排斥力——盐的同号离子压缩蠕虫状胶束的宽度并使其更细更易缠结；

（3）具有能与表面活性剂的蠕虫状胶束发生协同缔合作用的基团——特指有机盐类。

按此条件，适合表面活性剂压裂液的盐类品种应该包含有机盐、无机盐两大类。但盐与表面活性剂具有较强的匹配性，使用不当将导致表面活性剂压裂液难达应用性能。使用有些盐可能还需调节体系的pH值。 4.2.5现场施工应用

延68井本次压裂层位长61，井段705.7~709.5m，共3.8m，3个小层，平均油层温度22℃。于2008年7月5日采用清洁压裂液进行压裂施工，总用液量88m3，破裂压力27.0 MPa，加砂压力39.3MPa，排量3.5 m3/min，设计砂量24 m3，设计砂比25%。压后下泵生产，初期日产液11.5 m3，日产油7.3t。

现场施工表明，这种新一代压裂液配制简单、方便，易于工业化大批量配制。与常规压裂液相比，施工摩阻极低，有利于减少设备的负荷。携砂性能良好，对地层的伤害低，在一些地质状况很差的油层应用也获得了成功，取得了良好的增产效果。 4.2.6

清洁压裂液体系主要构成：两性离子表面活性剂，非离子表面活性剂，有机酸，盐酸，水。

优点之一： 无高聚物——分子量小（不大于400）

流变性稳定（与剪切时间无关） 携砂强（粘弹性优良）

优点之二： 清洁压裂——无残渣（对孔隙伤害低）

在裂缝壁面不形成滤饼（壁面渗透率恢复高）

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