高家溝壓裂作業破膠劑的評價與優化

趙 怡

高家溝壓裂作業破膠劑的評價與優化

趙 怡

（延安職業技術學院， 陜西 延安 716000）

根據高家溝區塊油藏特點以及目前壓裂作業中遇到的破膠問題，本文以常用的化學破膠劑過硫酸銨為參比，對供應商提供的三種生物酶破膠劑從破膠時間、表面張力、殘渣含量和巖心滲透率傷害率這四個方面進行評價。在這四個評價指標中，由于巖心滲透率傷害率對壓裂效果的影響最為顯著，所以給予著重考慮，同時結合其他三個評價指標，最終選擇生物酶-2作為高家溝壓裂液的破膠劑。

壓裂液；生物酶；破膠劑

青平川采油廠高家溝區塊屬于埋藏淺、壓力低、物性差的低滲透巖性油藏，其主力產油層是延長組的長2油層。長期以來，高家溝區塊主要依靠水力壓裂進行采油，在實施壓裂作業時，壓裂液的流變性能、抗剪切性能、懸砂性能均能較好的滿足現場施工要求，但是高家溝區塊由于井淺、地層溫度低的原因，目前使用頻率較高的化學破膠劑過硫酸銨存在破膠程度不徹底的問題，同時過硫酸銨也會造成化學污染對壓裂施工效果產生不利影響。為了提高高家溝壓裂作業的施工效果，本文以常用的化學破膠劑過硫酸銨作為參比，對三種生物酶破膠劑進行評價，優選出適合高家溝水基壓裂作業的破膠劑。

1 實驗部分

1.1 藥品及儀器

藥品：瓜膠、四硼酸鈉、過硫酸銨、生物酶-1、生物酶-2、生物酶-3;

儀器：水浴鍋、表面張力儀、離心機、高溫高壓失水儀、巖心驅替裝置、烏氏粘度計。

1.2 破膠時間的評價

1.2.1 實驗方法

分別將三種生物酶破膠劑加入裝有壓裂液的燒杯中，生物酶濃度為10 mg/L，將燒杯用保鮮膜包住，水浴鍋溫度調節為高家溝壓裂作業的施工溫度25 ℃，前2 h每隔30 min用干凈的玻璃棒輕輕的挑掛體系，兩小時后每隔10 min輕輕挑掛體系，一旦發現體系不可挑掛，立刻測試該體系黏度，直到體系黏度變到不大于5 mPa·s，立即記錄達到該狀態所需要的時間。這段時間則被認為是該破膠劑所需要的破膠時間。

1.2.2 實驗結果

為滿足壓裂施工的效果，結合高家溝壓裂施工現場環境要求，表1中的4種破膠劑均可以滿足施工要求。生物酶破膠劑的停留時間相對較短，可以減輕壓裂液滯留對地層的傷害。它們的排序是：生物酶-3>生物酶-2>生物酶-1>過硫酸銨(“>”在這里是優于的意思，下同)。

表1 破膠時間

1.3 表面張力的評價

1.3.1 實驗方法

首先預熱表面張力儀，然后向50 mL燒杯中加入20~25 mL破膠液，將燒杯放在表面張力儀的托盤中間位置，調零，待鉑金片深入破膠液中穩定后讀數。

1.3.2 實驗結果

石油行業標準SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術條件》中對表面張力大小的的要求是不大于28 mN·m-1。表2中四種破膠劑均可以滿足壓裂液對表面張力的要求，當然這四種破膠劑均滿足表面張力的要求也和壓裂液配方中添加的表面活性劑密不可分。其中生物酶-1=生物酶-2>生物酶-3>過硫酸銨。

表2 表面張力

1.4 殘渣含量的評價

1.4.1 實驗方法

將完全破膠后的殘液多次均勻的注入離心管，將離心機轉速調節為3 600 r·min-1，離心時間為30 min。離心完成后，取出離心管，將上層清液倒掉，把管底的殘渣取出，放置于80 ℃烘箱中30 h，離心管從烘箱取出后先放入干燥器中冷卻至室溫，然后稱量并記錄，結果見表3。

表3 殘渣量

1.4.2 實驗結果

《壓裂液通用技術條件》中對殘渣含量的規定是不超過600 mg·L-1的指標要求，這四種破膠劑中生物酶-1、生物酶-2、生物酶-3均可以滿足《壓裂液通用技術條件》的要求，它們的排序是：生物酶-2>生物酶-3>生物酶-1>過硫酸銨。

1.5 巖心傷害率

1.5.1 實驗方法

取高家溝地層巖心，先將巖心用標準鹽水飽和，然后把飽和的巖心裝入巖心流動實驗儀中準備好實驗。首先向巖心中正向擠入經過處理的精制煤油，測巖心的初始滲透率，然后反向擠入壓裂液濾失液，并使其在巖心中停留一定時間，再正向擠精制煤油，測其經過壓裂濾失液傷害以后的巖心滲透率，然后計算得到巖心滲透率傷害率結果見表4。

表4 巖心滲透率傷害率

1.5.2 實驗結果

《壓裂液通用技術條件》對巖心滲透率傷害率的要求《壓裂液通用技術條件》是不大于30%，從表4中的可見生物酶-1和生物酶-2這兩種破膠劑滿足要求。它們的排序是：生物酶-2>生物酶-1 >生物酶-3>過硫酸銨。

2 結果與討論

通過對這三種生物酶的評價，破膠時間是生物酶-2>生物酶-1>生物酶-3>過硫酸銨，表面張力是生物酶-1=生物酶-2>生物酶-3>過硫酸銨，殘渣含量是生物酶-2>生物酶-3>生物酶-1>過硫酸銨，巖心傷害率生物酶-2>生物酶-1>過硫酸銨>生物酶-3>過硫酸銨。在這評價的四個項目中，由于巖心傷害率會對壓裂效果的影響最顯著給予著重考慮[1-3]，同時結合其他三個評價指標最終選擇生物酶-2作為高家溝壓裂液的破膠劑。生物酶-2和過硫酸銨室內試驗結果顯示生物酶-2破膠劑不但破膠效果好，而且節約成本，可以考慮進行現場使用。

［1］莊照鋒，趙賢，李荊，等. HPG壓裂液水不溶物和殘渣來源分析[J].油田化學， 2009，26(2): 139-141.

［2］盧擁軍.壓裂液對儲層的損害及其保護技術[J]. 鉆井液與完井液，1995，12 (5): 36-40.

［3］鄭曉軍，蘇君慧，徐春明. 水基壓裂液對儲層傷害性研究[J]. 應用化工，2009，38 (11): 1623-1628.

Evaluation and Optimization of Gel Breakers for Fracturing Operation of Gaojiagou Reservoir

（Yan’an Vocational & Technical College, Shaanxi Yan’an 716000, China）

Based on the characteristics of Gaojiagou reservoir and the problems of gel breaking in fracturing operation at present, a common gel breaker(ammonium persulfate) was taken as the reference to evaluate the three enzyme breakers from four aspects including gel breaking time, surface tension, residue content and core permeability damage rate. Among the four indicators, special consideration was given to the core permeability damage rate for its obvious influencing effect to fracturing operation, and bio-enzyme-2 was finally preferred as the gel breaker for Gaojiagou reservoir.

fracturing fluid; bio-enzyme; gel breaker

TE 357

A

1004-0935（2017）03-0297-02

2017-02-08

趙怡（1987-），女，助教，碩士，陜西省西安市，2012 年畢業于西安石油大學應用化學專業，研究方向：從事壓裂液破膠劑的篩選。