一種陰離子型表面活性劑清潔壓裂液的研究

段玉秀 （陜西延長石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075）

杜海軍 （延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西 延長 717111）

申峰，周曄，景豐，高志亮 （陜西延長石油 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075）

胍膠壓裂液由于破膠殘?jiān)埬z含量高，對支撐裂縫存在較大污染，從而在一定程度上影響了油氣田產(chǎn)量［1］。1997年Schlumberger公司研發(fā)出黏彈性活性劑 （VES）清潔壓裂液，其具有低黏度高彈性的特征，與油或水混合后可自動徹底破膠，破膠后無殘?jiān)蚨鴮Φ貙又瘟芽p不產(chǎn)生傷害［2］。但室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，該壓裂液中的陽離子型表面活性劑容易在巖心上產(chǎn)生吸附作用而引起潤濕反轉(zhuǎn)，從而對地層基質(zhì)滲透率產(chǎn)生傷害［3］。為此，筆者對一種陰離子型表面活性劑清潔壓裂液 （簡稱壓裂液，其配方為表面活性劑QJY－1＋PH調(diào)節(jié)劑KOH＋無機(jī)鹽QJY－2＋穩(wěn)定劑QJY－3）進(jìn)行了研究，以便為改善油田壓裂施工效果提供幫助。

1 壓裂液配方的優(yōu)化

1.1 pH值調(diào)節(jié)劑KOH

在2.5% 表面活性劑QJY－1＋5.0%無機(jī)鹽QJY－2＋0.2%穩(wěn)定劑QJY－3的條件下，改變pH值調(diào)節(jié)劑KOH的濃度，考察其對壓裂液表觀黏度的影響，如圖1所示。由圖1可以看出，當(dāng)KOH的濃度為0.35%時(shí)，壓裂液的表觀黏度過小，不能滿足現(xiàn)場壓裂施工要求［4］。當(dāng) KOH的濃度分別為0.4%、0.45%和5%時(shí)，壓裂液的表觀黏度一般均大于50mPa·s，能滿足現(xiàn)場壓裂施工要求。從施工成本考慮，選擇KOH的適宜濃度為0.4%。

圖1 不同KOH濃度時(shí)壓裂液表觀黏度曲線圖

1.2 無機(jī)鹽QJY－2

在2.5% 表面活性劑QJY－1＋0.4%KOH＋0.2%穩(wěn)定劑QJY－3的條件下，改變無機(jī)鹽QJY－2的濃度，考察其對壓裂液表觀黏度的影響，如圖2所示。由圖2可以看出，當(dāng)無機(jī)鹽QJY－2濃度為4%時(shí)，壓裂液的表觀黏度在大部分試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)小于50mPa·s；當(dāng)無機(jī)鹽QJY－2濃度分別為5%、6%和7%時(shí)，壓裂液的表觀黏度一般大于50mPa·s。從施工成本考慮，選擇無機(jī)鹽QJY－2的合適濃度為5%。

1.3 穩(wěn)定劑QJY－3

在2.5% 表面活性劑QJY－1＋0.4%KOH＋5%無機(jī)鹽QJY－2的條件下，改變穩(wěn)定劑QJY－3的濃度，考察其對壓裂液表觀黏度的影響 （見圖3）。由圖3可以看出，當(dāng)穩(wěn)定劑QJY－3的濃度為0.1%時(shí)，不能滿足現(xiàn)場壓裂施工要求。當(dāng)穩(wěn)定劑QJY－3濃度大于0.1%時(shí)，壓裂液體系表觀黏度均大于50mPa·s。從施工成本考慮，選擇穩(wěn)定劑QJY－3的合適濃度為0.2%。

圖2 不同無機(jī)鹽濃度時(shí)壓裂液表觀黏度曲線圖

圖3 不同穩(wěn)定劑濃度時(shí)壓裂液表觀黏度曲線圖

1.4 表面活性劑QJY－1

在0.4%KOH＋5%無機(jī)鹽QJY－2＋0.2%穩(wěn)定劑QJY－3的條件下，改變表面活性劑QJY－1的濃度，考察其對壓裂液表觀黏度的影響 （見圖4）。由圖4可以看出，當(dāng)表面活性劑QJY－1的濃度為2.5%和3%時(shí)，能滿足現(xiàn)場壓裂施工要求。從施工成本考慮，表面活性劑QJY－1的合適濃度為2.5%。

通過室內(nèi)配方優(yōu)化試驗(yàn)，得到清潔壓裂液配方如下：表面活性劑2.5%QJY－1＋0.4%KOH＋5.0%QJY－2＋0.2%QJY－3。

圖4 不同表面活性劑濃度對壓裂液表觀黏度的影響

2 壓裂液性能評價(jià)

根據(jù)文獻(xiàn) ［5］對其性能進(jìn)行室內(nèi)評價(jià)，評價(jià)結(jié)果如下：耐溫抗剪切性能較好 （在20～90℃溫度下剪切60min的黏度為50～55mPa·s）；破膠性能良好 （水化液黏度小于5mPa·s）；破膠水過濾無殘?jiān)粚訋r心傷害率低 （9.3%）；與地層水配伍性好 （無渾濁或沉淀生成）；摩阻小 （是清水摩阻的30%）。因此，該壓裂液是一種對儲層巖心低傷害的清潔壓裂液。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

安4008井為趙凹油田南部陡坡帶泌304區(qū)部署的采油井，該井于2007年12月13日，在泵徑62mm、沖次3次／min的工作制度下，不產(chǎn)油，日產(chǎn)液0.6m3，含水100.0%。為了解泌304區(qū)油層改造對部分低產(chǎn)油層產(chǎn)能的影響，采用陰離子型清潔壓裂液對該井進(jìn)行了壓裂改造，壓后自噴，日產(chǎn)油6.0t，施工效果明顯。

4 結(jié)論與建議

1）陰離子型表面活性劑清潔壓裂液配方如下：2.5%QJY－1＋0.4%KOH＋5.0%QJY－2＋0.2%QJY－3，其具有較好的耐溫耐剪切性能和破膠性能，與儲層配伍性好，對儲層傷害小。同時(shí)，現(xiàn)場試驗(yàn)也取得了較好的增油效果，說明了該壓裂液具有改善油田壓裂施工效果的作用。

2）該清潔壓裂液與胍膠壓裂液相比成本較高，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)施工工藝，最大限度地降低施工成本，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］Samuel M，Polson D，Graham D，et al.Viscoelastic surfactant fracturing fluids：applications in low permeability reservoirs［J］.SPE60322，2000.

［2］劉新全，易明新，趙金鈺，等 .黏彈性表面活性劑 （VES）壓裂液 ［J］.油田化學(xué)，2001，18（3）：273－277.

［3］陳馥，劉彝，王大勇 .陽離子表面活性劑基壓裂液的地層傷害性研究 ［J］.鉆井液與完井液，2007，24（6）：62－65.