高礦化度水質下壓裂液適應性研究

羅風杰（長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710021）

高礦化度水質下壓裂液適應性研究

羅風杰（長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710021）

長慶油田環江地區是增儲上產的重點產建區塊之一，該區油層具有埋藏深(2754m)、閉合應力高(39.4MPa)、物性差(0.32md)等特點，儲層改造技術難度大，并且配液水Ca2+、Mg2+含量高，對壓裂液體系提出了更高要求。前期施工中壓裂液攜砂性能差、施工砂比低、易砂堵，嚴重影響了正常壓裂施工，達不到有效改造儲層的目的。為此，通過對水質進行處理、對壓裂液體系進行配方優化篩選，形成了環江長8主體改造壓裂液體系，極大地滿足了壓裂施工的要求。

環江油田；高礦化度；交聯螯合；壓裂

1 基本狀況

環江地區壓裂施工存在工作壓力高，壓力波動大，砂濃度提升困難，平均攜砂濃度低，中途有降砂濃度現象，加砂難度高，入地液量大，究其主要原因是胍膠性能變差引起的。

通過用FRA-PT壓裂設計軟件對壓裂施工曲線模擬人工裂縫產狀發現支撐裂縫長度較短、縫寬較小、鋪砂濃度低、裂縫導流通力差，說明前期壓裂施工不能達到充分改造儲層的目的。

2 原因分析

環江長8儲層溫度高（88.1℃），要求壓裂液具有良好的耐溫抗剪切性能，硼砂交聯壓裂液體系耐溫性能已不能滿足壓裂施工要求。在綜合分析環江長8油層填隙物特征的基礎上，優選有機硼壓裂液配方體系。

在前期施工中發現壓裂液體系攜砂性能無法滿足施工需要。在保證化工料合格以及配液程序正確的前提下，我們對水質進行了測定分析，發現生產用水呈弱酸性，與常規工業用水相比，固含量高出十倍左右，礦化度較高，最高達到164.51mmol/ L。配制基液靜置后，罐底出現沉淀，罐頂粘度較低，整罐液樣上下分層明顯，極不均勻。加入交聯劑充分循環交聯后，交聯呈脆性，且交聯液穩定性、挑掛性能差，而且極易脫水變脆，液體抗剪貼性極差，攜砂性能弱，說明該地區水質很難滿足高壓、高溫的環江地區深井壓裂施工要求。

3 對策制定

實驗證明，高礦化度水中Ca2+、Mg2+等高價金屬離子濃度大，能與胍膠高分子基團發生作用，導致胍膠液體不溶脹、分層、粘度低以及交聯后的凍膠韌性、抗溫性能、抗剪切力差等問題，那么成功的降低配液水的礦化度成為解決問題的關鍵。

結合現場施工條件以及在現有水質的基礎上，經過室內多次試驗后終于研發出了能夠有效降低環江油田配液水高礦化度的新型螯合助溶劑AH-Z，它能夠利用其分子內部高配位能力的官能團與水中的高價金屬離子結合達到有效降低礦化度的目的，這就成功的解決了胍膠分層、沉淀、不能溶脹的問題。與此同時，配合使用螯合穩定劑AH-W可以有效提高胍膠基液交聯后的抗剪切性、抗溫性以及攜砂能力。

何為螯合劑？金屬原子或離子與含有兩個或連兩個以上配位原子的配位體作用，生成具有環狀結構的絡合物，該絡合物叫做螯合物。能生成螯合物的這種配體物質叫螯合劑，也稱為絡合劑。又稱螯合配體(chelating ligand),螯合基團(chelating group)或多齒配體(mutidentate ligand)。

螯合作用是螯合劑溶于水后發生電離，生成帶負電性的分子鏈，它與Ca2+、Mg2+等離子形成可溶于水的絡合物或螯合物，從而使無機鹽溶解度增加，起到助溶阻垢作用，并保證凍膠良好的攜砂性能，利于形成有效的支撐裂縫，且能及時徹底破膠。

4 應用效果

壓裂液配方調整后，現場共施工500多口井，實踐證明采用加入螯合助溶劑（AH-Z）和螯合穩定劑(AH-W)，可減小金屬陽離子對壓裂液的影響，能夠形成有效穩定的凍膠保證施工。

新配方壓裂液施工井與前期壓裂井對比，施工壓力明顯降低，平均攜砂濃度得到提升，實現了平穩連續加砂，壓后液體返排率和平均試油產量均明顯提高。

壓裂軟件前后模擬也發現配方調整后，人工裂縫產狀各指標均得到較大提高，說明壓裂施工達到了充分改造儲層的目的。

[1]劉鳳琴，盧修峰，韓俊華.高砂比壓裂技術[J].油氣采收率技術，1995.12,2(4):54～66.

[2]馬新仿，張士誠，水力壓裂技術的發展現狀[J]，河南石油, 2002.1，16（1）：44～49.

[3]魏斌,黎榮劍,陳平等.鄂爾多斯盆地延長組油層壓裂配套改造技術[J].油氣井測試.2002年6月,11(3):55～60.

[4]李陽，姚飛，王欣等.高溫深層壓裂技術研究[J].鉆采工藝,2004年，27（4）:51～55.

[5]趙益忠,曲連忠,王幸尊等，不同巖性地層水力壓裂裂縫擴展規律的模擬實驗[J],中國石油大學學報(自然科學版), 2007.6,31(3)：63～67.