清潔壓裂液的研究現(xiàn)狀及在江漢油田的應(yīng)用前景

牟莎莎 王升(中石化江漢油田分公司采油工藝研究院， 湖北 潛江 433123)

清潔壓裂液的研究現(xiàn)狀及在江漢油田的應(yīng)用前景

牟莎莎 王升(中石化江漢油田分公司采油工藝研究院， 湖北 潛江 433123)

清潔壓裂液是新型低傷害壓裂液體系,具有無殘渣、易破膠、配伍性好、低傷害等特點,成為壓裂液發(fā)展方向和研究熱點之一。文章分析歸納了清潔壓裂液的作用機理、國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀，及其在江漢油田部分區(qū)塊的的應(yīng)用前景。

粘彈性表面活性劑；VES；清潔壓裂液；作用機理；應(yīng)用；低殘渣

目前,國內(nèi)外最常使用的壓裂液為水基壓裂液,其大致可分為以下幾種類型: (1) 天然植物膠壓裂液 (2) 纖維素壓裂液 (3) 合成聚合物壓裂液。上述幾種壓裂液形成各類壓裂液體系,已在國內(nèi)外各油田得到廣泛的應(yīng)用[1]。

江漢油田主要應(yīng)用的壓裂液為硼交聯(lián)和有機硼交聯(lián)胍膠壓裂液。這種壓裂液在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了優(yōu)良的攜砂性能，能夠達到壓裂設(shè)計所需的預(yù)期效果,體系中現(xiàn)常用膠囊破膠劑,在壓裂作業(yè)后,膠囊破膠劑開始破膠,但在某些因素的影響下，破膠可能出現(xiàn)不徹底的情況,部分的聚合物不能被返排出油井,殘渣在支撐劑充填層中阻塞孔隙空間,從而使裂縫的滲透能力降低,使壓裂的增產(chǎn)效果不能達到最佳。

1 清潔壓裂液的作用機理[2]

黏彈性表面活性劑成膠機理在于：由親水基團和長鏈疏水基團構(gòu)成的黏彈性表面活性劑的水溶液具有獨特的流變性，當(dāng)表面活性劑濃度超過臨界膠束濃度(CMC)值時，疏水基長鏈伸入水相，使黏彈性表面活性劑分子聚集，形成以長鏈疏水基團為內(nèi)核、親水基團向外伸入溶劑的球形膠束；當(dāng)表面活性劑的濃度繼續(xù)增加且改變?nèi)芤航M成時(加鹽或加助表面活性劑)，表面活性劑膠束占有的空間變小，膠束之間的排斥作用增加，此時球形膠束開始變形，合并成為占用空間更小的線狀或棒狀膠束；棒狀膠束之間會進一步合并成更長的蠕蟲狀膠束，這些蠕蟲狀膠束之間由于疏水基團的作用會自動糾纏在一起，形成空間交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此時黏彈性表面活性劑溶液具有良好的攜砂效果；隨著表面活性劑濃度不斷增加，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀膠束還可以變?yōu)楹＞d狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)為壓裂液提供了必要的黏度和攜砂性能。

2 清潔壓裂液在江漢油田的應(yīng)用前景

對于江漢油田的壓裂體系來說，其壓裂目的層為高滲透油層，壓裂液中的聚合物和添加劑能夠穿透多數(shù)孔喉形成內(nèi)部濾餅，在這種情況下，巖石內(nèi)部抗濾失阻力大大降低，尤其對于低壓油藏，要恢復(fù)裂縫附近壓前滲透率或提高其導(dǎo)流能力幾乎是不可能的。針對江漢油田相當(dāng)部分區(qū)塊為低壓力系數(shù)、低滲透油藏，如何減少壓裂施工過程中水基壓裂液及其殘渣和濾液對油藏的傷害，消除殘留在裂縫中植物膠殘渣對支撐裂縫的導(dǎo)流能力的影響，成為江漢油田提高壓裂增產(chǎn)效果的一個重要課題。江漢油田新溝嘴組油藏，是屬典型低壓低滲油氣藏。清潔壓裂液優(yōu)點，正好適用于此類油藏的壓裂改造。

2.1 江漢新溝嘴組地質(zhì)特點

江漢油田新溝組油藏地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷塊多，物性差，孔隙度小，滲透率低，裂縫發(fā)育，是典型的低滲透裂縫性油藏。江漢油田新溝嘴組油藏主要包括以馬王廟、荊沙、老新、新溝等為代表的外圍區(qū)塊。

新溝嘴組油藏斷塊多、儲層物性差，平均空氣滲透率0.96～51.8×10-3μm2，孔隙度7.6%～15.1%、平均孔喉半徑0.43～4.2μm、原始地層壓力系數(shù)僅0.86～0.95，屬典型低壓低滲油氣藏。儲層特征給油藏開發(fā)帶來了嚴重的障礙，隨著部分油藏開采的不斷深入，已經(jīng)暴露出了越來越多的問題。

2.2 馬王廟油田儲層概況

在新溝嘴組油藏中，馬王廟區(qū)塊的埋藏深度較淺，井溫普遍不高，所以清潔壓裂液在此區(qū)塊應(yīng)有較好的應(yīng)用前景。

馬王廟油田油層埋藏深度為1314.6～2422.0m。馬3X井區(qū)開發(fā)目的層為下第三系新溝咀組新下段，儲層發(fā)育，油層分布廣，新下1、新下2、新下3油組均有分布，主力油層位于新下2油組，油層埋藏深度為1314.6～1555.6m，油層平均有效厚度12.5m；馬2X井區(qū)含油層系為下第三系新溝咀組下段新下2油組，共3個含油小層，為統(tǒng)一油水界面，油水界面深度為1680m。

馬王廟油田埋深較淺，應(yīng)用清潔壓裂液體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓裂液體系，清潔壓裂液無需溶脹、配置簡單，節(jié)約了整個配液的時間，節(jié)約人力及物力。而且在整個施工中，清潔壓裂液施工可以連續(xù)也可以間歇，所以施工也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，這樣可以讓施工單位的調(diào)整限度更大。清潔壓裂液在馬王廟油田新溝嘴組應(yīng)用，因為其低傷害和低殘渣，預(yù)期可以達到增加原油產(chǎn)量延長開采時間的效果。

3 結(jié)語

（1）清潔壓裂液成分中主要為表面活性劑，無殘渣，易返排，遇水和原油破膠徹底，不需要添加破膠劑，所以對支撐裂縫及裂縫附近的地層無殘渣傷害，尤其適用于低溫、低壓儲層的壓裂改造。

(2)清潔壓裂液在其他很多油田現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的壓裂低效井治理效果，我們可以嘗試在新溝嘴組低溫、低滲透地層運用，解決低壓井的挖潛治理問題，改善了井區(qū)開發(fā)效果。

(3)但現(xiàn)行的清潔壓裂液抗高溫剪切性能較差，使用成本較高，應(yīng)用推廣受到限制。

[1]佟曼麗.油田化學(xué)[M].東營:石油大學(xué)出版社,1997.79-81.

[2]王均.清潔壓裂液技術(shù)研究與應(yīng)用.中外能源, Vol14,2009.