壓裂液降濾失性能的研究

孫長浩SUN Chang-hao；劉海勇LIU Hai-yong

（①東北石油大學，大慶 163318；②中海油服油田生產事業部，天津 300452）

（①Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；②COSL Oil Field Production Division，Tianjin 300452，China）

0 引言

水力壓裂過程中，壓裂車通過高壓手段把壓裂液擠入底層。然后壓裂液的液相在強大壓差的作用下會濾失在地層當中，長此以往下去壓裂液會大量的濾失，并且造成稠化劑的濃度升高，破膠機的濃度降低。另外，如果在液相濾失形成濾餅的過程中濾餅過厚的話，也會造成上述現象。而要想有效的解決這種現象，必須在壓裂液體系中加入降濾失劑。通過室內研究，優選羧甲基羥丙基瓜膠和鋯硼復合交聯劑，合成粘土穩定劑PDA，改性油溶性降濾失劑，組成防膨降濾失壓裂液的基本體系。下面對該壓裂液的降濾失性能進行研究。

1 壓裂液濾失性的影響因素

壓裂液液相濾失量的高低和是否在壓裂液體系中加入降濾失劑有著直接的關系。如果加入降濾失劑可以有效的降低液相的濾失量，如此不僅可以使壓裂液的利用價值最大化，用最小的量發揮最大的價值，還能夠使稠化劑的濃度得到合理控制，有效的降低成本，同時還能夠增強破膠、返排效果，降低殘渣含量，有效的保護油氣層不受傷害。并且在壓裂液體系中加入降濾失劑，還能夠使裂縫的導流能力得到增強，有效改善壓裂措施效果。

動濾失、瞬時濾失和靜濾失是壓裂液濾失的三種主要類型。通常我們說的加入降濾失劑降低壓裂液的濾失量就是通過降低壓裂液的瞬時濾失和濾失系統實現的。其中影響瞬時濾失的主要因素是壓裂液的基液粘度、地層溫度等，而濾失量的關鍵因素就是濾失系統，需重點研究。

2 油溶性降濾失劑的制備與評價

2.1 實驗試劑及儀器

表1 實驗儀器設備

表2 主要實驗試劑

2.2 油溶性樹脂的改性

通過選用磺化瀝青對油溶性樹脂進行改性，提高整體性能。

首先高溫熔融磺化瀝青和油溶性樹脂，要求其具有不同的軟化點，然后進行多組室內平行實驗，通過優化兩者之間的配比，研制出一種新型抗溫性油溶性樹脂降濾失劑。

2.3 降濾失劑油溶性評價

為了實驗降濾失劑是否溶于原油，是否影響油井的產量，是否影響滲透率的恢復，我們為此進行了以下實驗。

首先應該準備100ml 脫脂煤油，并加入2.0g 油溶性降濾失劑。

然后準備4 組實驗樣品，使之充分的溶解，并分別把其放入不同的恒溫箱內24 小時，要求這些恒溫箱處于60℃、80℃、100℃、120℃不同的條件。

最后按照規范步驟稱取油不容物的含量，并且計算油溶率，評價油溶性。實驗結果見表3。

表3 溫度對降濾失劑油溶性的影響

分析上述實驗結果不難發現，溫度對降濾失劑的油溶性有著一定的影響，降濾失劑的油溶率會隨著溫度的升高而不斷的加大，降低油不溶物殘渣的含量。這說明了在脫脂煤油中新型的降濾失劑的溶解度是很高的，固體質量會很快減少。

所以，該降濾失劑能夠溶于原油，不會影響油井的產量，也不會對地層造成傷害。

2.4 降濾失劑軟化點的測定

評價降濾失劑的耐溫性能可以通過降濾失劑軟化點的測定來實現。在實際的施工中，要想使油溶性降濾失劑真正的發揮作用，必須使其略高于地層溫度。實驗時，首先把適量的油溶性濾失劑顆粒加入到200ml 丙三醇溶液中，然后把其放到電爐上進行緩慢加熱，最后觀察并記錄隨著溫度的升高降濾失劑的變化情況。實驗結果見表4。

表4 油溶性降濾失劑軟化點的測定

分析上述實驗結果可以發現，油溶性降濾失劑是在溫度升到110℃時開始軟化、變稀的，所以該降濾失劑的軟化點是110℃，此時抗溫性能最好。

2.5 降濾失劑的分散性能評價

由于油溶性降濾失劑具有溶解性，很容易與壓裂液出現分層，如此不僅影響降濾失效果，也影響壓裂施工效果。但是如果在壓裂液中加入適當的分散劑就能很好解決掉這個問題。為了評價降濾失劑的分散性能進行了以下實驗，配置兩組稠化劑為天然瓜膠的降濾失壓裂液，一組加入適當的分散劑，并使之充分溶解，另一組不做處理，然后觀察并記錄兩組溶液的分層情況。實驗結果如表5 所示。

表5 分散劑對油溶性降濾失劑在壓裂液中分散穩定性的影響

分析上述實驗結果可以知道，分散劑對提高油溶性降濾失劑在壓裂液中的穩定性有著重要的影響，能夠有效的提高其整體性能。

2.6 降濾失劑濾失暫堵模擬實驗

通過降濾失劑濾失暫堵模擬實驗可以評價油溶性降濾失劑的濾失暫堵性能。選取4 組天然巖心，使用巖心流動壓力儀，在室溫條件下進行實驗。采取反向煤油驅替，測定相對滲透率Ko1；正向2%KCl 溶液水驅，測得相對滲透率Kw1。將天然巖心浸泡在5%油溶性降濾失劑中，置于恒溫箱內在60℃下進行養護。數小時后取出巖心，正向2%KCl 溶液水驅，測得相對滲透率Kw2；反向煤油驅替，測定相對滲透率Ko2。根據Kw1、Kw2，計算降濾失劑濾失暫堵率ηw；評價油溶性降濾失劑的濾失暫堵性能。根據Ko1、Ko2，計算巖心滲透率恢復值ηo，評價降濾失劑的解堵性能。如表6 所示。

表6 油溶性降濾失劑屏蔽暫堵模擬實驗

分析上述實驗結果可以知道，油溶性降濾失劑具有明顯的親油憎水特征，不僅可以有效的堵水，還由于其能夠遇油解堵，最大限度的恢復巖心滲透率，真正的實現了其屏蔽暫堵的作用，并且不會對油氣儲層造成傷害。

3 總結

①通過選用磺化瀝青對油溶性樹脂進行改性，首先高溫熔融磺化瀝青和油溶性樹脂，然后優化兩者之間的關系，研制出了一種新型的抗溫型油溶性降濾失劑。

②通過室內研究發現，溫度對降濾失劑的油溶性有著一定的影響，降濾失劑的油溶率會隨著溫度的升高而不斷的加大，降低油不溶物殘渣的含量。另外，分散劑對提高油溶性降濾失劑在壓裂液中的穩定性有著重要的影響，能夠有效提高其整體性能。

③油溶性降濾失劑有很強的濾失暫堵性能，從濾失暫堵模擬實驗中得出，油溶性降濾失劑具有明顯的親油憎水特征，能夠最大程度的恢復滲透率。

[1]李超.防膨降濾失壓裂液的研究[D].東北石油大學碩士論文，2012-03-23.

[2]張濤.潛山裂縫性變質巖儲層大型水力壓裂技術研究[D].大慶石油學院碩士論文，2008-05-10.

[3]張學鋒，毆天雄，趙延平.暫堵酸化工藝技術實驗研究及應用[J].大慶石油地質與開發，2000-02-09.

[4]李金東.不規則人工壓裂井網的數值模擬研究[D].大慶石油學院碩士論文，2008-08-28.

[5]何中卿.氣井數值試井及應用研究[J].鉆采工藝，2009-05-30.