YZ-1清潔壓裂液在甘谷驛油田的應用

馮海柱，程武剛，李 嬋，張 鵬，陳 剛，李永飛

（1. 延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西 延安 716000； 2. 西安石油大學化學化工學院，陜西 西安 710065）

石油化工

YZ-1清潔壓裂液在甘谷驛油田的應用

馮海柱1，程武剛1，李 嬋1，張 鵬1，陳 剛2，李永飛2

（1. 延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西 延安 716000； 2. 西安石油大學化學化工學院，陜西 西安 710065）

甘谷驛油田地處鄂爾多斯盆地東部，所屬區塊油藏具有“五低”的特點，即低孔、低滲、低豐度、低溫、低壓的特點，無自然產能，開發難度大。為了進一步提高甘谷驛油田儲層的開發效果，采用了YZ-1清潔壓裂液壓裂工藝技術，此技術防膨效果和返排率好、殘渣含有量較少、且對減少裂縫導流能力損失有利。

壓裂；增產措施；清潔壓裂液

甘谷驛油田地處鄂爾多斯盆地東部斜坡帶，開采的主力油層為長6油層，屬于典型的特低孔特低滲儲層?？紫抖纫话銥?%～10%，滲透率一般為（0.3～l.0）×10-3μm2，含油飽和度在40%～54%。延長油田屬于巖性圈閉，具有壓力低、滲透率低、產能低、埋藏淺的特點，無自然產能，開發難度大。為進一步提高地處鄂爾多斯盆地東部的甘谷驛油田采油率，通過對現場所用壓裂液的性能進行評價和分析，進一步提出了YZ-1清潔壓裂液壓裂的新工藝技術，通過現場推廣，有顯著的增油效果，因此，此技術對該區塊提高采油率具有現實意義。

1 壓裂液研究與優化

1.1 壓裂液類型的選擇

壓裂液的類型主要包括三種：水基壓裂液、油基壓裂液、醇基壓裂液[1]。YZ-1清潔壓裂液是一種以防膨能力強的表面活性劑為增稠劑的膠體體系，又被稱作無傷害壓裂液、表面活性劑壓裂液。此外，由于它屬于一種粘彈性活性劑，因此，其攜砂力較強且抗剪切性相對良好，摩阻也較常規壓裂液更低[2]。粘彈性表面活性劑壓裂液是在鹽水中溶解了具有長鏈脂肪酸的季銨鹽表面活性劑而形成的溶液膠束，呈現長棒狀或蠕蟲狀的膠束之間相互緊密纏結，形成了空間網狀結構[3-6]。表面活性劑具有凝膠特性，其原因主要是因為膠束本身所具有的網狀結構，與植物類膠相比較，其粘度有所降低，但粘彈性明顯增大。常用的親油性物質嵌入膠束，可能會使較長鏈的膠束逐漸膨脹，直到其瓦解成體積較小的橢圓狀，從而生成黏度很低的溶液，即凝膠破裂。同時，水對表面活性劑體系具有稀釋作用，能夠使得粘彈性表面活性劑分子間的作用力減小，還可以使膠束的形狀發生變化（蠕狀變為球棒狀），導致體系的粘度降低，凝膠破壞。因此粘彈性表面活性劑壓裂液只要在地層下接觸到水、其周圍的石油和天然氣在此壓裂液的作用下，會有自動破膠作用，破膠后的YZ-1清潔壓裂液的活性并沒有消失，因此此種壓裂液清潔環保、無污染[7]。

1.2 YZ-1清潔壓裂液性能

1.2.1 耐溫耐剪切

YZ-1清潔壓裂液屬于粘彈性表面活性劑壓裂液，與胍膠壓裂液相比，其表觀粘度小，但在壓裂施工中也能較好的對支撐劑起到懸浮穩定作用，較低的粘度可能會導致較低的泵注壓力和摩阻[8]。在剪切作用下，粘彈性表面活性劑分子與反離子會發生動態的斷裂與連接，剪切過程中，纏結的膠束團會再次轉變成較少的膠束纏結或者單個膠束結構，從而導致溶液的黏度在一定范圍內降低；當剪切逐漸消失時，粘彈性表面活性劑分子與反離子再次重新連接起來，其原來的結構又一次自動復原[9]。

由表1可知， YZ-1清潔壓裂液的表觀粘度遠小于胍膠壓裂液的粘度，這可以說明在小粘度條件下易產生寬且長的裂縫，不易形成高度過大的裂縫，還可以看出液體粘度對溫度變化不敏感。

表1 YZ-1清潔壓裂液耐溫耐剪切Table1 Resisting high temperature and shear stress of the YZ-1 clean fracturing fluid

1.2.2 破膠液與地層原油的配伍性

甘谷驛油田地面原油具有中等密度、中等粘度、低凝固點和中等含蠟量的特點，如果壓裂液進入地層與原油不相容，可能會產生再次污染，影響殘余物的排放，甚至會析出有害物質，降低油品質量。

因此應該研究壓裂液和地下原油的相容性問題，以降低油層的堵塞和地層污染現象，增加殘余物的返排效果。45 ℃時，叢67-3井原油配伍實驗結果如表2所示：由其結果可知，破膠液與原油有一定的乳化傾向，乳化率為2%左右。

表2 破膠液配伍性實驗結果Table 2 Results of gel breaking liquid compatibility

1.2.3 防膨性

甘谷驛油田儲層速敏中偏弱，鹽酸強酸敏，土酸中偏強，水敏指數75.11%，對水敏感度高。而且這種敏感性傷害通常是無法恢復。因此，防膨現象在溶液入井前必須考慮。YZ-1清潔壓裂液膨脹實驗數據如表3所示。

表3 YZ-1清潔壓裂液與不同濃度KCl配伍的防膨效果Table 3 Antiswelling results of different concentrations of KCl and YZ-1 clean fracturing fluid on Bentonite

由表3可見：YZ-1清潔壓裂液對膨潤土的防膨效果較好，而且提高了防膨穩定能力。其中當1.0%KCl+1.2%YZ-1時，此壓裂液對膨潤土的防膨效果是初始效果的87.5%。

1.2.4 破膠性能

在室溫下，分別測定不同濃度的柴油，對YZ-1清潔壓裂液體系的破膠效果。壓裂液配好后，靜置30 min穩定，分裝100 mL/份，5份。再按實驗設計加入破膠劑原油，室溫下靜態破膠。實驗結果如表4。

破膠劑（原油）能對YZ-1清潔壓裂液體系破膠，且破膠劑濃度越大，破膠越快；殘渣含量極小。

表4 YZ-1清潔壓裂液破膠實驗結果Table 4 Results of YZ-1 clean fracturing fluid gel breaking

1.2.5 破膠液對巖性的影響

利用巖心實驗，模擬壓裂液對巖心基質滲透率有較大的傷害。為了使室內實驗與現場應用結果相吻合，我們將實驗溫度設為地層溫度(45 ℃)，驅替壓力模擬為現場施工裂縫凈壓與孔隙壓之差，同時進行瓜膠壓裂液傷害實驗進行對比（瓜膠壓裂液配方：0.55% SH-2進口瓜膠 +1% KCl + 0.5%XT-16B粘土穩定劑 + 0.5%XT-5助排劑 + 0.5%XT-32氣井防水鎖劑 + 0.2%NaOH + 0.1% XT-11殺菌劑；巖性規格：2.5 cm×2.5 cm。實驗條件：溫度45 ℃，壓差3.5 MPa，污染時間125 min。）。結果見表5、6。

表5 清潔壓裂液破膠液巖心傷害實驗結果Table 5 Results of clean fracturing fluid to break the glue core damage

表6 瓜膠壓裂液破膠殘液傷害實驗結果Table 6 Result of Guar gum fracturing fluid residue hurt breaking

由實驗結果可知，YZ-1清潔壓裂液的氣相滲透率傷害率在15.83%～17.39%之間，平均為16.61%，瓜膠壓裂液的氣相滲透率傷害率在32.73%～38.93%之間，平均為35.83%。YZ-1清潔壓裂液的氣相滲透率傷害明顯低于瓜膠的。

2 現場應用

為了利用壓裂液提高產量，在此技術設計的基礎上，提出了甘谷驛油田長6儲層清潔壓裂液壓裂工藝技術措施。

（1）本區塊壓裂前置液濾失較大，在攜砂液注入地層后，不能滿足地層濾失，造成地層砂堵。同時，該區塊砂體厚度較小10～18 m，采用變排量控縫高。根據砂體厚度，清潔壓裂液前置液排量控制在3.5～4.0 m3/min，攜砂液排量控制在4.0～4.5 m3/min。

（2）在壓裂過程中塑性變形較小，壓裂后支撐劑嵌入的可能性小。通過持續跟蹤和評價使用效果及經濟性，由原來使用單一的石英砂或單一的陶粒作為支撐劑優化為：物性好的儲層以石英砂與陶粒以1∶1的比例加入，物性較差儲層時采取全程追加陶粒，為儲層建立良好的通道，確保裂縫的導流能力。

（3）由水敏實驗可知，本油田存在強水敏現象，故應該更加注意壓裂的過程中水敏引起的再次傷害。采用YZ-1清潔壓裂液不僅能夠防止水敏現象也能增加其返排率。

（4）為能進一步提高YZ-1清潔壓裂液的攜砂能力，在壓裂后期高砂比段采用胍膠攜砂，這樣即可以降低施工風險，也可以提供縫口裂縫導流能力，達到造短寬縫的目的。

3 結 論

（1）加砂模式由原來使用單一的石英砂或單一的陶粒作為支撐劑優化為：物性好的儲層以石英砂與陶粒以1∶1的比例加入，物性較差儲層時采取全程追加陶粒，為儲層建立良好的通道，確保裂縫的導流能力。

（2）本油田現場使用的壓裂液防膨效果較弱，殘渣含量較高，對油層會產生再次污染。YZ-1清潔壓裂液體系殘渣含量少、防膨效果明顯，返排率高等優點，同時還能降低裂縫導流能力損失，較好的抑制裂縫縱向延伸。

［1］趙福麟. 壓裂液[J]. 華東石油學院學報,1986（3）: 70-71.

［2］李欽. 水基壓裂液傷害性研究[D].南充：西南石油學院碩士學位論文， 2004-04: 5-8.

［3］楊振周 周廣才 盧擁軍 等. 粘彈性清潔壓裂液的作用機理和現場應用[J]. 鉆井液與完井液, 2005( 1): 48-49.

［4］盧紅杰，朱輝明，李彥武，謝澤洪. 粘彈性清潔壓裂液在低滲砂巖儲層的應用[J]. 石油化工應用, 2010(8): 64-66.

［5］蘇俊霖, 郭擁軍, 王翔. 粘彈性清潔壓裂液室內性能研究[J]. 內蒙古石油化工, 2006, 16(2): 2-5.

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［7］王曉康. 水基清潔壓裂液的制備及性能研究[D]. 蘭州:蘭州理工大學碩士畢業論文,2011-05.

［8］王鴻勛, 張琪 編.采油工藝原理[M]. 北京: 石油工業出版社, 1979: 23-99.

［9］古德利. 水力壓裂技術新發展[M]. 北京: 石油工業出版社, 1995.

Application of YZ-1 Clean Fracturing Fluid in Ganguyi Oilfield

FENG Hai-Zhu1, CHENG Wu-Gang1, LI Chan1, ZHANG Peng1, CHEN Gang2, LI Yong-Fei2
（1. Yanchang Oilfield Corporation Limited Ganguyi Oil Production Plant, Shaanxi Yan’an 716000, China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065, China）

Ganguyi oilfield is located in the eastern part of Ordos Basin. The characteristics of the reservoir are low porosity, low permeability, low abundance, low temperature and low pressure; due to no natural production capacity, its development is difficult. In order to further improve development effect of Ganguyi oil reservoir, YZ-1 clean fracturing technology was adopted. The system of the fracturing fluid has high flowback rate, low residue content, excellent anti-swelling effect, and helps to reduce the loss of fracture conductivity.

Fracturing; Stimulation; Clean fracturing fluid

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）01-0057-03

2014-07-10

陜西省科技計劃項目(2012KJXX-40)、陜西省技術轉移與重點科技成果推廣計劃(2014TG-09)和陜西省教育廳科研計劃項目(2013JK0647)。

馮海柱，男，工程師，目前從事油田開發工作。