降低水平井壓裂液成本

王永昌

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院 （黑龍江 大慶 163453）

水基壓裂液是國內(nèi)外目前使用最廣泛的壓裂液，其主體是稠化劑，用于提高水溶液黏度、降低液體濾失、懸浮和攜帶支撐劑[1-3]，在壓裂液中占有重要比例。目前國內(nèi)應(yīng)用最普遍的稠化劑為胍膠或改姓胍膠，它是一種甘露糖和半乳糖組成的長鏈聚合物，產(chǎn)自瓜爾豆，其原料主要生長在印度和巴基斯坦，美國西南部也有生產(chǎn)，目前國內(nèi)原材料生產(chǎn)較少，主要來源依賴進(jìn)口[4]。

1 水平井壓裂費用構(gòu)成

超長水平井壓裂費用構(gòu)成比例超過10%為壓裂液及相關(guān)費用、壓裂施工費用、支撐劑及相關(guān)費用、施工準(zhǔn)備費用。其中，壓裂液及相關(guān)費用占水平井壓裂費用的28.8%，是壓裂施工費用的重要組成部分（圖 1）。

2 壓裂液成本構(gòu)成分析

通過對胍膠壓裂液成本構(gòu)成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水平井壓裂液費用構(gòu)成比例超過20%的項為增稠劑和交聯(lián)劑，其中增稠劑構(gòu)成比例為50%（表1、表2）。

高溫壓裂液的成本高，對施工工藝要求也高，以往水平井壓裂施工在不同壓裂液泵注階段壓裂液體系缺乏針對性優(yōu)化，造成了壓裂液原材料的浪費，增加了工藝管柱的施工風(fēng)險。同時水平井壓裂施工規(guī)模大，配液現(xiàn)場壓裂液效率低，廢液處理困難，返排污水的后期處理造成壓裂施工成本增加。目前返排液回收處理技術(shù)現(xiàn)狀：返排液作為廢液排放處理，沒有重復(fù)利用，處理成本高的同時造成環(huán)境污染和水資源浪費。壓裂施工廢液處理造成了成本增加。

圖1 水平井壓裂液費用比例圖

表1 歷年改性胍膠壓裂液成本

表2 胍膠壓裂液成本構(gòu)成

3 壓裂液降成本優(yōu)化

3.1 壓裂稠化劑濃度優(yōu)化、不同泵注階段壓裂液配方優(yōu)化

不同壓裂液泵注階段壓裂液體系需要滿足的功能不同，對壓裂液成分的要求也不同。壓裂液在前置液階段其主要作用在于造縫，壓裂液直接接觸高溫地層，對耐溫性能要求高，在攜砂液階段由于壓裂液對地層的冷卻效應(yīng)，造成地層溫度下降，隨著壓裂液的注入，地層溫度緩慢回升，最終趨于一個較初始地層溫度低的溫度，因此在攜砂液階段應(yīng)用較低溫度的壓裂液體系即可滿足攜砂要求（圖2）。

圖2 150℃高溫壓裂液不同泵注階段壓裂液溫度變化曲線

在保證壓裂液耐溫耐剪切性的基礎(chǔ)上，對壓裂液配方進(jìn)行優(yōu)化，降低了稠化劑用量。同時通過軟件室內(nèi)模擬發(fā)現(xiàn)，在攜砂液階段應(yīng)用較低溫度的壓裂液配方既可滿足施工需求，可有效降低壓裂液成本，實現(xiàn)原材料的節(jié)約。因此針對不同溫度地層壓裂液配方分別優(yōu)化了稠化劑濃度，同時對不同泵注階段壓裂液配方進(jìn)行個性優(yōu)化，在前置液階段應(yīng)用與地層溫度相近的壓裂液體系進(jìn)行注入，在攜砂液階段應(yīng)用相對低溫的壓裂液配方，優(yōu)化前后濃度見表3，以150℃儲層為例，優(yōu)化后前置液稠化劑濃度降為0.45%，攜砂液稠化劑用量降至0.40%，實驗結(jié)果表明可滿足現(xiàn)場施工需要[5]。

表3 壓裂液成本優(yōu)化

3.2 壓裂用添加劑成份優(yōu)化

根據(jù)施工條件優(yōu)化殺菌劑用量，并制定了相應(yīng)添加原則：春秋冬季及即配即注井不加殺菌劑。如果現(xiàn)場出現(xiàn)突發(fā)狀況，導(dǎo)致液不能即時應(yīng)用，可根據(jù)實際情況加以調(diào)整。

根據(jù)儲層泥質(zhì)含量優(yōu)化粘土穩(wěn)定劑用量，實現(xiàn)不同區(qū)塊、井、層的個性化配方。如PP1井壓裂施工8段，測井?dāng)?shù)據(jù)顯示第二、三段泥質(zhì)含量高，根據(jù)取心評價的巖石配伍性實驗結(jié)果，確定各段巖石穩(wěn)定劑的用量分別為：第二、三段1.0%，第一、四～八段0.6%。

3.3 壓裂返排液及污水再利用

優(yōu)化壓裂返排液處理方法、流程，優(yōu)選藥劑，應(yīng)用壓裂返排液現(xiàn)場回收再利用技術(shù)，分析返排液成分，分離有害物質(zhì)，形成了利用返排處理液的改性胍膠壓裂液配方，實現(xiàn)返排壓裂液重復(fù)配制及循環(huán)利用，降低成本，提高效率（圖3）。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

圖3 壓裂液返排液再利用技術(shù)

2014年大慶油田低滲透儲層應(yīng)用壓裂液降成本技術(shù)開展水平井壓裂施工6口井，施工成功率100%，壓裂液單方成本降低了23.3%，現(xiàn)場試驗共使用壓裂液49 786.39m3,節(jié)約成本共計220.3萬元。

目前大慶油田致密油、深層氣主要采用水平井壓裂工藝，按照每年約施工10口井,每口井8 000m3壓裂液，以單方成本降低75元計算，每年可節(jié)約成本600萬元，在水平井壓裂施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 結(jié)論與建議

1）通過水平井壓裂液降成本優(yōu)化，大慶外圍油田水平井壓裂液單方成本降低了23.3%，為低滲透儲層水平井大規(guī)模增產(chǎn)改造提供技術(shù)支持。

2）定期維護(hù)、升級壓裂液實驗儀器，應(yīng)用壓裂液現(xiàn)場快速檢測技術(shù)，及時回饋數(shù)據(jù)；根據(jù)現(xiàn)場施工情況即時修正壓裂液配液表并納入方案設(shè)計；加強(qiáng)施工質(zhì)量的監(jiān)督和檢查，提高壓裂施工人員質(zhì)量意識，嚴(yán)格按照壓裂液施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行現(xiàn)場配液。

3）建議繼續(xù)開展水平井壓裂液降成本技術(shù)研究，高攜砂能力、環(huán)保低傷害的新型低成本壓裂液以及壓裂返排液再利用技術(shù)有待進(jìn)一步攻關(guān)。

[1]王賢君，張明慧，肖丹鳳,等.超低濃度壓裂液技術(shù)在海拉爾油田的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(6)：111-114,116.

[2]韓松,張浩,張鳳娟,等.大慶深層致密氣藏高溫壓裂液的研制與應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,2006,30(1）：34-38.

[3]李穎川.采油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社,2001：247.

[4]程興生,盧擁軍,管保山,等.中石油壓裂液技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].石油鉆采工藝，2014,36(1）：1-5.

[5]SY/T 5107-2005.水基壓裂液性能評價方法[S].