重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系性能及應(yīng)用

李 旦 管保山 王 航 喬紅軍

1.延長油田股份有限公司 西區(qū)采油廠 （陜西 延安 716000）

2.中國石油勘探開發(fā)研究院 廊坊分院 （河北 廊坊 065000）

3.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

4.延長石油集團(tuán) 研究院 （陜西 西安 710000）

重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系性能及應(yīng)用

李 旦1管保山2王 航3喬紅軍4

1.延長油田股份有限公司 西區(qū)采油廠 （陜西 延安 716000）

2.中國石油勘探開發(fā)研究院 廊坊分院 （河北 廊坊 065000）

3.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

4.延長石油集團(tuán) 研究院 （陜西 西安 710000）

研究了以低分子聚合物FYC-2為增稠劑的壓裂液體系，該體系可實現(xiàn)低殘渣（80mg/L），自動破膠且重復(fù)利用。在延長油田西區(qū)采油廠3口井的成功應(yīng)用表明：該體系性能穩(wěn)定，流變性易控制，有較好的攜砂性能；壓裂液返排液可實現(xiàn)重復(fù)利用且利用效率高；不需添加破膠劑，破膠液黏度滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

低滲透油田 壓裂液 重復(fù)利用

水基聚合物壓裂液應(yīng)用于壓裂增產(chǎn)的主要優(yōu)點是成本低、現(xiàn)場操作簡單、流變性易控制、應(yīng)用范圍廣等。然而，高聚合物壓裂液體系存在利用效率低，返排液對環(huán)境污染嚴(yán)重，以及由于破膠不徹底，對壓裂裂縫及儲層傷害大等弊端[1,2]。雖然，國內(nèi)外學(xué)者因此開展了一系列改進(jìn)措施，包括:①應(yīng)用專門的單一的化學(xué)添加劑；②提高破膠劑濃度和效率，降低大分子物質(zhì)[3]；③優(yōu)化壓裂液體系配方，降低聚合物使用濃度[4]；④優(yōu)化返排工藝，提高返排效率[5]等，但仍存在一些無法徹底解決的矛盾。低分子聚合物壓裂液體系對裂縫導(dǎo)流能力和儲層的傷害小，且可實現(xiàn)重復(fù)利用，有效地結(jié)合了常用胍膠壓裂液和無聚合物壓裂液的優(yōu)點[6～10]。在此基礎(chǔ)上，本文介紹了一種以低分子聚合物FYC-2為增稠劑的可重復(fù)利用壓裂液體系，最終實現(xiàn)壓裂返排液重復(fù)高效利用。

1 試驗材料與方法

1.1 儀器與藥品

使用儀器：RS75流變儀；恒溫電熱干燥箱；恒溫水??；毛細(xì)管黏度計系列；秒表；100mL的廣口瓶；K12全自動張力儀；80-2電動離心機(jī)；雙向恒溫攪拌器XKgF2型；電子天平；壓裂液動態(tài)濾失傷害儀等。

使用藥品：清潔壓裂液；普通瓜爾膠、HPG、FYC-2增稠劑、硼砂、有機(jī)硼、NaOH、過硫酸銨等。

1.2 方法

試驗方法參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：SY/T 5107-2005執(zhí)行。

2 重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系特點

2.1 低殘渣

FYC-2增稠劑的分子鏈比傳統(tǒng)瓜爾膠及HPG小25～30倍，其機(jī)理是在低分子化合物中引入強(qiáng)親水基團(tuán)，使它們的水溶性大大增強(qiáng)從而提高聚合物的溶解性，實現(xiàn)低殘渣，低傷害。表1給出了該壓裂液體系和常用高聚合物壓裂液體系殘渣含量的對比。

表1 同一濃度（0.4%），不同壓裂液類型殘渣含量

2.2 自動破膠與重復(fù)利用

重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系的交聯(lián)技術(shù)是利用一種暫時性的鏈接反應(yīng)，以便能動態(tài)地改變化學(xué)鏈結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)低分子的絡(luò)合屏蔽與二次交聯(lián)，使液體具有較高的黏彈性，從而提高了交聯(lián)液體的黏度和效率，改善其攜砂能力。

該體系的破膠通過液體pH值來控制,可使鏈的連接變得可逆。在壓裂作業(yè)完成后，通過降低壓裂液體系的pH值以實現(xiàn)破膠排液。由于不使用氧化破膠劑，降黏后的返排液中各種化學(xué)物質(zhì)并沒有發(fā)生質(zhì)的變化，因而對返排液進(jìn)行回收后可以作為壓裂液的基液而重新使用。

3 重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系性能

3.1 基液黏度

低分子聚合物FYC-2增稠劑與其它壓裂液增稠劑的基液黏度對比見表2?？梢姷头肿泳酆衔颋YC-2基液的黏度較HPG低。

表2 不同濃度，不同稠化劑基液黏度（溫度30℃,剪切速率170s-1）

3.2 流變性能

開發(fā)的重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系增稠劑與硼離子交聯(lián)后形成致密的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其交聯(lián)液具有更好的黏彈性，提高了壓裂液的攜砂性能。圖1是50℃下不同壓裂液的流變曲線?？梢娫谝欢囟葪l件下，隨著時間的延長，常規(guī)的HPG-硼砂交聯(lián)壓裂液體系黏度逐漸下降。而重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系的黏度幾乎是立即形成的，并且在恒溫后黏度保持穩(wěn)定，可以保證整個施工過種的穩(wěn)定性。

3.3 破膠性能

重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是由溶液的 pH值及所選擇的金屬離子決定的，并且由于鏈連接的可逆性，通常不需要氧化類破膠劑來破壞鏈的降解，當(dāng)pH值低于8時，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)自動破壞。當(dāng)pH值恢復(fù)到8時，可再次交聯(lián)，從而實現(xiàn)壓裂液體系的重復(fù)利用。對其受pH值控制的特點，可以利用化學(xué)緩沖劑或某些低pH值地層水的緩沖來實現(xiàn)壓裂液的破膠降解。不同濃度緩沖劑作用下重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系破膠液黏度見表3。

表3 不同濃度緩沖劑破膠試驗

3.4 液體的濾失及填砂裂縫導(dǎo)流能力性能

通過形成濾餅而實現(xiàn)對壓裂液的濾失控制對壓裂施工的有效性是業(yè)內(nèi)所公認(rèn)的。按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY 5405-1995對不同壓裂液體系進(jìn)行靜態(tài)濾失試驗 （見表4），得出重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系與HPG體系濾失系數(shù)相近。

表4 不同壓裂液體系濾失性能

在實際作業(yè)中，HPG體系的黏度會隨著溫度的增加而降低，濾失量將會大于實驗室的數(shù)據(jù)。而重復(fù)利用壓裂液體系在施工過程中黏度保持恒定，實際濾失量會更接近實驗室數(shù)據(jù)。

重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系由低分子聚合物組成，由于體系的pH值會逐漸降低，使侵入巖芯的濾餅容易恢復(fù)為清潔的低黏流體而得以清除，為侵入地層深部液體的返排提供了通道。不同壓裂液體系對填砂裂縫導(dǎo)流能力的影響試驗證明：重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系相比常規(guī)HPGF壓裂液體系具有好的裂縫導(dǎo)流能力保持率，與清潔壓裂液體系接近。不同壓裂液體系對填砂裂縫導(dǎo)流能力的影響如表5所示。

表5 不同壓裂液對填砂裂縫導(dǎo)流能力的影響

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2010年延長油田西區(qū)采油廠分別在5559-5井、5559-6井、5282-5井進(jìn)行了重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系的現(xiàn)場應(yīng)用試驗。

以5282-5井為例，該井設(shè)計配制壓裂液基液90m3,回收5559-5、5559-6井返排液51m3，處理后可用49m3，實際利用49m3。調(diào)整并確定出增稠劑所需的實際補(bǔ)充量后，按增稠劑同等的損失率加入FYZP-4復(fù)合助排劑、FYNW-2黏土穩(wěn)定劑，F(xiàn)YSJ-1殺菌劑各0.1%，并另配制新鮮壓裂液基液40m3。壓前取樣測試，基液綜合黏度15mPa·s，pH為8.5；小樣最佳交聯(lián)比100:0.7。該井實際施工共加砂20m3，平均砂比31.9%，排量2.0m3/min，入地液75.9m3。

對5559-5井、5559-6、5282-5井返排液進(jìn)行了黏度測定，破膠液黏度均小于5mPa·s可見不加破膠劑壓裂液能實現(xiàn)完全破膠，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

應(yīng)用壓裂液FYC-2體系施工的3口井都能按要求順利的完成施工任務(wù)，返排液回收利用率高，總利用率達(dá)95.1%（見表6）。

表6 返排液利用情況及產(chǎn)量

5 結(jié) 論

（1）開發(fā)的重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系具有常規(guī)HPG及清潔壓裂液2者的優(yōu)點。

（2）延長油田西區(qū)采油廠現(xiàn)場應(yīng)用重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系施工順利，重復(fù)利用效率高。

（3）重復(fù)利用壓裂液FYC-2體系可實現(xiàn)自動破膠，破膠液黏度滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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[10]Jeffrey,Dawson.And David D,Cramer:"Reduced Polymer Based Fracturing Fluid is Less Really More?"[R].SPE90851,2004.

The auther mainly exploits and studies the fracturing fluid system with the lower molecular polymer FYC-2 as the thickener.This system can realize lower residuum and automatic viscosity breaking,and can be reused.It is revealed from the successful application of this system to three wells of production western factory in Yanchang Oilfields,that this system is stable in property,easy to control in rheological property,better in the prop-carrying capacity.It is also pointed out that the draining of fracturing fluid can be reused efficiently,and thus needn't increase the viscosity of gel breakers for satisfying the industrial standards.

lower permeability oilfields;fracturing fluid;reusing

李旦 (1973-)，男，工程師，現(xiàn)從事油田勘探開發(fā)工作。

尉立崗

2011-06-22