低濃度瓜膠壓裂液在延長(zhǎng)油田的應(yīng)用

程武剛，李 嬋

（延長(zhǎng)油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西 延安716000）

1 引言

隨著低滲油田的開(kāi)發(fā)，過(guò)去不被注意的壓裂液殘?jiān)鼏?wèn)題，得到學(xué)者的廣泛關(guān)注，在滲透率越低的油田，殘?jiān)鼏?wèn)題越嚴(yán)重［1］。但是瓜爾膠作為一種純天然的高分子，自身的物理、化學(xué)特性決定瓜爾膠壓裂液難以完全改善殘?jiān)牟焕置妗＞彤?dāng)下而言，從瓜爾膠的綜合性能、市場(chǎng)價(jià)格等各方面進(jìn)行了比較全方位的考慮，瓜爾膠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還仍將占據(jù)著市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位［2～4］。然而為了應(yīng)對(duì)未來(lái)更加嚴(yán)酷的油氣層環(huán)境，需要儲(chǔ)備足夠的技術(shù)指導(dǎo)和工藝支持。破膠殘液中的殘?jiān)饕獊?lái)源于瓜膠體系中的水不溶性物質(zhì)，減少瓜膠用量，可以從源頭上減少殘?jiān)囊耄瑢?duì)體系的殘?jiān)科鸬經(jīng)Q定性的作用。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

羥丙基瓜膠，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；XR－3改性瓜膠，北京旭日昌盛科技有限公司；XT－12改性瓜膠；硼砂，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；YC交聯(lián)劑，北京旭日昌盛科技有限公司；XT－9交聯(lián)劑，新鄉(xiāng)玄泰實(shí)業(yè)有限公司；助排劑JZ－1，北京希濤化學(xué)制品公司；XR引發(fā)劑，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；KCl，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；過(guò)硫酸銨，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；石英砂，延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠；配液用水為自來(lái)水。

主要儀器：RS6000流變儀，德國(guó)Haake公司；吳茵混調(diào)器，美國(guó)Baroid公司；品氏毛細(xì)管黏度計(jì)，上海羽通儀器儀表廠；pH1970i便攜式pH測(cè)量計(jì)，廣州市毅佰科學(xué)儀器有限公司；恒溫水浴鍋；離心機(jī)；靜態(tài)濾失儀。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

首先對(duì)壓裂液的各種添加劑（稠化劑、交聯(lián)劑、助排劑、破膠劑）進(jìn)行加量?jī)?yōu)化，確定低濃度瓜膠壓裂液體系配方，參照中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107－2005《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》的要求對(duì)壓裂液進(jìn)行交聯(lián)、耐溫耐剪切、破膠、配伍性等性能評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與分析

3.1 低濃度瓜膠壓裂液配方優(yōu)化

3.1.1 稠化劑的優(yōu)選

三種稠化劑羥丙基瓜膠、XT－12改性瓜膠和XR－3改性瓜膠增稠劑增黏特性如表1所示。

表1 三種聚合物稠化劑的酸溶時(shí)間及增稠能力

3.1.2 交聯(lián)劑的優(yōu)選

本次實(shí)驗(yàn)采用三種交聯(lián)劑進(jìn)行對(duì)比，按照配方0.15%瓜膠＋0.1%KCl＋0.5%助排劑＋0.35%引發(fā)劑，按照交聯(lián)劑設(shè)計(jì)用量分別添加三種交聯(lián)劑，觀察交聯(lián)性能，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 交聯(lián)性能檢測(cè)

通過(guò)表2可知，YC交聯(lián)劑0.1%用量下，可使瓜膠25s成膠調(diào)掛。為了檢測(cè)YC交聯(lián)劑形成的凍膠耐溫耐剪切性能，利用RS6000流變儀進(jìn)行了40℃下耐溫耐剪切檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由流變圖可知，該體系耐溫耐剪切性能較好。延長(zhǎng)油田東部地區(qū)油層埋藏較淺，一般不超過(guò)1000m，故該體系屬于延長(zhǎng)油田東部地層最適宜體系。

通過(guò)對(duì)比稠化劑和交聯(lián)劑的性能，優(yōu)選0.15瓜膠＋0.1%YC 交聯(lián)劑 ＋0.1%KCl＋0.5%助排劑 ＋0.35%引發(fā)劑作為最終的低濃度瓜膠壓裂液體系。

圖1 40℃YC交聯(lián)劑凍膠流變

3.2 低濃度瓜膠壓裂液性能檢測(cè)

3.2.1 靜態(tài)沉降速度（攜砂性能）

在室內(nèi)一般選用靜態(tài)流體檢測(cè)支撐劑的沉降速度，可以表達(dá)出液體的攜砂性能，見(jiàn)表3。

表3 石英砂的沉降速度（30%砂比）

由表3可知，支撐劑在瓜爾膠壓裂液中的沉降速度很慢，與延長(zhǎng)油田現(xiàn)用0.25%瓜膠溶液通過(guò)硼砂交聯(lián)后凍膠攜砂性能相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.3 魚(yú)苗培育情況 剛出膜的F2代幼苗全長(zhǎng)0.8～1.0 cm，卵黃囊較大，魚(yú)苗平臥于箱底，尾部常微微顫動(dòng)。出膜后7～9 d，卵黃囊吸收完畢，幼魚(yú)能間歇性游動(dòng)，全長(zhǎng)達(dá)到1.2～1.5 cm。至2017年5月中旬，經(jīng)過(guò)2個(gè)月的培育，成活6萬(wàn)尾F2代幼苗，成活率為88.2%；最大體長(zhǎng)達(dá)到4.5 cm，平均體長(zhǎng)為4 cm。見(jiàn)圖1。

3.2.2 破膠效果

由于破膠劑的活性與溫度密切相關(guān)，其活性臨界溫度為49℃，當(dāng)?shù)陀谂R界溫度時(shí)反應(yīng)的速度相當(dāng)緩慢，需要在反應(yīng)過(guò)程中加入催化劑。故本次過(guò)硫酸銨破膠過(guò)程中，添加了引發(fā)劑。破膠結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 低濃度瓜膠壓裂液過(guò)硫酸銨破膠性能

通過(guò)表4可知，低濃度瓜膠壓裂液可用傳統(tǒng)過(guò)硫酸銨破膠，當(dāng)過(guò)硫酸銨加量為0.04%時(shí)，破膠時(shí)間為70min，屬于最佳破膠時(shí)間，其破膠殘液粘度小于5mPa·s。

3.2.3 殘?jiān)?/p>

殘?jiān)浯蟛糠謥?lái)自稠化劑及凍膠破膠不徹底的固態(tài)物質(zhì)、添加劑中的殘?jiān)?］。壓裂液的殘?jiān)鼤?huì)充填巖石孔隙和人造裂縫，降低導(dǎo)流能力和石油產(chǎn)量，所以，必須對(duì)壓裂液的殘?jiān)煞旨昂窟M(jìn)行鑒別和甄別［7］，以解決這些現(xiàn)場(chǎng)操作難題。

表5 壓裂液殘?jiān)鼘?duì)比

由破膠劑破膠后破膠殘液殘?jiān)繉?duì)比可知，低濃度瓜膠壓裂液體系破膠后殘?jiān)棵黠@低于目前現(xiàn)場(chǎng)使用的體系。因?yàn)槠颇z殘液中的殘?jiān)粊?lái)源于瓜膠體系中的水不溶性物質(zhì)，因此，減少瓜膠用量，可以從源頭上減少殘?jiān)囊耄瑢?duì)體系的殘?jiān)科鸬經(jīng)Q定性的作用。

3.2.4 靜態(tài)濾失

固定實(shí)驗(yàn)的溫度為60℃，濾失介質(zhì)采用多層濾紙（一般為兩層），濾失壓差設(shè)定3.5MPa，分別測(cè)定普通0.25%瓜膠壓裂液（硼砂做交聯(lián)劑），低濃度瓜膠壓裂液，清潔壓裂液的濾失量，并計(jì)算結(jié)果。實(shí)驗(yàn)測(cè)得結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 壓裂液濾失系數(shù)

由表6數(shù)據(jù)說(shuō)明，低濃度瓜膠壓裂液體系濾失系數(shù)不高，能夠達(dá)到壓裂液的攜砂要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

自2014年5月，改性瓜膠壓裂液體系在延長(zhǎng)油田甘谷驛采油廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)。甘谷驛采油廠井組為低滲透儲(chǔ)層低溫井。在應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)踐了改性瓜膠壓裂液低溫體系，共作業(yè)17口井。其中有3口井屬于新井作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中，體系攜砂性能優(yōu)良，返排率較高，基本無(wú)吐砂現(xiàn)象。通過(guò)投產(chǎn)后1個(gè)月產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，其產(chǎn)油量明顯高于同時(shí)期作業(yè)新井。作業(yè)井組產(chǎn)量如表7。

表7 甘谷驛采油廠低濃度瓜膠壓裂井生產(chǎn)情況

5 結(jié)論

（1）經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，優(yōu)選0.15瓜膠＋0.1%YC交聯(lián)劑＋0.1%KCl＋0.5%助排劑＋0.35%引發(fā)劑作為最終的低濃度瓜膠壓裂液體系，該體系形成的凍膠具有較好的耐剪切性能。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)，該低濃度瓜膠壓裂液體系耐剪切、攜砂性能強(qiáng)、破膠迅速。殘?jiān)?54mg/L，濾失系數(shù)7.36，符合水基壓裂液評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果可知，低濃度瓜膠壓裂井生產(chǎn)狀況較好，產(chǎn)量高于同時(shí)期作業(yè)井。分析原因，主要為稠化劑用量少，從源頭上減少了殘?jiān)囊耄瑥亩档土藟毫岩簩?duì)地層的傷害，更大程度地保留了裂縫的導(dǎo)流能力。

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