老河口油田在線清潔攜砂液的研制與應用

杜　勇，侯洪濤，錢　欽，滕學偉，賓永鋒

(中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237)

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老河口油田在線清潔攜砂液的研制與應用

杜勇，侯洪濤，錢欽，滕學偉，賓永鋒

(中國石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營 257237)

老河口油田主導防砂工藝為壓裂防砂，攜砂液采用傳統瓜膠攜砂液，其攜砂性能好，能夠滿足高砂比施工要求，但也存在費用高、易變質、返排率低等缺點。為節約成本，提高效率，并減小攜砂液對儲層的傷害，通過室內實驗，研究和評價了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。實驗結果表明，該攜砂液具有攜砂性能好、耐溫耐剪切性能強、破膠徹底、無殘渣等優點。12口井的現場應用表明，在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要，并且單井節約措施費用4萬元，具有較大的推廣應用價值。

老河口油田；清潔攜砂液；現場試驗

老河口油田地處灘海地區，油藏類型為中高滲復雜巖性油藏，屬于窄河道河流相沉積，主要開發層位為館陶組，油層埋深1 350～1 650 m；儲層巖性主要為細砂巖、粉細砂巖；共有油井183口，其中95%的井需要防砂，主要采用壓裂防砂方式[1-2]。作為壓裂防砂工作介質的攜砂液應用傳統瓜膠攜砂液，其攜砂性能好，能夠滿足高砂比施工要求[3-6]，但也存在以下缺點：①需要提前一天配制好，需要大量罐車，時間和工序繁瑣，費用高，效率低；②攜砂液保質期較短，若因風暴潮等特殊情況未能及時施工，配制好的攜砂液會過期變質，造成浪費；③瓜膠攜砂液存在剪切降解、返排率低的缺點，對油層有一定的傷害[7-8]。因此，有必要研究一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液，在實現大排量、高砂比施工要求的前提下，實現在線施工配制，節約成本，并減小攜砂液對儲層的傷害。

1　在線清潔壓裂液配方研究

在線清潔壓裂液主要由A劑、B劑兩種藥劑組成。其中A劑為一種甲殼素接枝聚合物，B劑為一種生物活性劑。

甲殼素是一種資源豐富的天然多糖物，但甲殼素分子內、分子間有較強的氫鍵作用，晶態結構緊密，不溶于普通溶劑，限制了其推廣應用[9-10]。為使其有更好的溶解性，對甲殼素進行生物改性，合成了一種能快速溶解的甲殼素接枝聚合物，可在30 s內快速溶解。

B劑為一種陰離子生物活性劑，與A劑匹配，可加速A劑的溶解，使得A劑能在10 s內快速溶解，形成一種具有高黏性及高彈性的黏稠液體,實現快速攜砂。同時在B劑合成的過程中加入防膨劑、助排劑等添加劑，使得藥劑具有一劑多效的功能。

為方便現場操作及實現最佳平衡點，研究發現B劑的體積分數為0.2%時，其應用效果較好，因此在現場可固定B劑的濃度，通過調整A劑的濃度來實現攜砂。為選擇出A劑的使用濃度，取現場水樣及砂樣進行了懸砂實驗。經實驗，A劑的體積分數為1.2%～1.5%時，其應用效果較好。

2　在線清潔攜砂液的油層保護評價

2.1與油層流體配伍性評價

(1)與水樣的配伍性。取現場水樣(清水、樁西油區樁120水站油田污水)，用現場水配制攜砂液，觀察攜砂液是否均勻，有無絮狀物生成。通過匹配實驗發現，該區域地層水與在線攜砂液匹配性好，配制好后液體均勻。

(2)與原油的配伍性。取現場原油樣，觀察在線清潔攜砂液、破膠液是否能引起原油紊亂。通過實驗發現，破乳率可達100%，說明在線清潔攜砂液與原油匹配性好，不會引起原油紊亂。

2.2防水鎖性能評價

在本實驗中，用滲透率比值來測定消除水鎖傷害實驗。實驗方法參考防水鎖劑的方法。從表1數據可看出，通過破膠液后，滲透率比值大于1，說明在線清潔攜砂液能有效消除水鎖傷害。

表1　破膠液的滲透率比值

2.3巖心滲透率傷害率評價

按照SY/T5107-2005中6.10的方法測定巖心滲透率傷害率。測得數據如表2。從表2可以明顯看出，對于不同滲透率的巖心，在線清潔攜砂液對儲層有較低的傷害率，平均傷害率在10%以內，對于高滲巖心幾乎沒損傷率，具有很好的儲層適應性。

表2　模擬巖心傷害實驗數據

3　在線清潔攜砂液體系性能評價

3.1溶解性能

分別配制瓜膠攜砂液、在線清潔攜砂液，攪拌均勻后靜置，觀察溶脹時間并測定黏度，實驗結果表明(表3)，在線清潔攜砂液黏度低，摩阻小，流動性要好于瓜膠攜砂液。

表3　溶脹性能

3.2耐溫耐剪切流變性實驗

為檢測在線清潔攜砂液耐溫耐剪切流變性，使用哈克流變儀在剪切速率為170 s-1進行耐溫耐剪切實驗。實驗表明，120 ℃ 下剪切2 h后，壓裂液黏度仍然穩定在50 mPa·s左右，說明攜砂液在120 ℃下耐溫耐剪切性能好。

3.3黏彈性實驗

用哈克流變儀測定攜砂液的儲能模量及耗能模量，來評價攜砂液的攜砂性能，實驗數據見表4。從表中可以看出，在線攜砂液具有很好的黏彈性能。

表4　攜砂液黏彈性數據

3.4黏度及攜砂實驗

在室溫(25 ℃)測得不同體積分數下攜砂液黏度為70～120 mPa·s,加入50%的石英砂，觀察攜砂時間。結果見表5。

表5　攜砂液黏度及攜砂時間

3.5破膠實驗

水浴90 ℃情況下，加入不同濃度的APS破膠劑，觀察破膠時間并測定破膠液的黏度及表界面張力，破膠性能見表6。可以看出：①該在線清潔攜砂液的破膠時間可控，相同溫度不同破膠劑濃度下破膠時間不同，且破膠徹底，破膠后黏度小于3 mPa·s，呈水狀。②無需添加助排劑，其本身已具有很低的表面張力和界面張力，可有效提高助排能力。

表6　破膠性能

3.6殘渣含量

取50 mL在線攜砂液，加入破膠劑制成破膠液，倒入離心管中，用50 mL清水清洗容器，將殘渣再倒入離心管中，在3 000 r/min下離心30 min后，取出上層清液，在105 ℃烘箱中將殘渣烘干，稱量，計算殘渣含量為810 mg/L。實驗表明，在線清潔攜砂液破膠后呈白色透明水狀。

3.7防膨性能

稱取0.5 g膨潤土置于離心管中，加入待測溶液，搖動混合均勻，靜置2 h后，使用電動離心機轉速1 500 r/min離心15 min，讀取膨脹體積，同時測量水和煤油的膨脹體積，計算防膨率。結果表明，在線清潔攜砂液本身具有很好的防膨效果，防膨率達80%。因此，現場不需要匹配防膨劑就具有很好的油藏保護性能。

3.8降阻率測定

將清水裝入多功能流動回路儀或同類產品的基液罐中,測定清水通過管路時的穩定壓差。按配方要求配制攜砂液,計算攜砂液的降阻率，從得到的摩阻壓力數據中選取排量為2.5 m3/min的攜砂液流經內徑為62 mm油管時的降阻率值。實驗結果表明，在線攜砂液有明顯的降阻作用。在現場作業過程中，1.5% A劑破膠液在線攜砂液的降阻率可達70%以上。

4　現場應用

4.1施工方法

(1)根據現場配液污水及施工砂比要求調整A、B劑使用濃度，一般情況下A劑體積分數為0.6%～1.5%，B劑體積分數為0.2%。

(2)通過現場在線添加的方式配置清潔攜砂液，即施工時，將A、B劑通過齒輪泵打入混砂車，同進入到混砂車中的污水、支撐砂混合。

4.2應用效果

2015年共實驗12井次，平均加砂15.2 m3，最高砂比90%，日產液量由措施前的18.3 m3提高至措施后的32.4 m3，增液幅度27.5%，平均單井日增油3.7 t，累增油5 205 t。從施工效果來看,在線清潔攜砂液適合于該區塊的壓裂防砂。此外，應用在線清潔攜砂液進行壓裂防砂之后，噸液成本較瓜膠攜砂液降低100元，并且攜砂液用量減少20%，外部罐車數量減少9～10輛，單井降低作業成本約4萬元。

5　結論

(1)為降低壓裂防砂成本，提高效率，并減小攜砂液對儲層的傷害，從室內實驗入手，研究和評價了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。

(2)選取樁106區塊地層水及油樣，進行了匹配性實驗，確保該壓裂液可適用于該區域。

(3)室內評價實驗表明,在線清潔攜砂液具有很好的攜砂性能,耐溫耐剪切性能好,破膠徹底無殘渣,且壓裂液本身具有很好的防膨性能及降阻性能，可很好地用于壓裂防砂工藝。

(4)在線清潔攜砂液能夠實現配制和施工緊密結合，避免當天因特殊情況無法施工造成的攜砂液浪費現象，產生良好的節約和環保效果。

(5)進行了12口井的現場施工,從施工效果來看,在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要；單井節約措施費用4萬元，具有推廣應用價值。

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編輯：李金華

1673-8217(2016)05-0130-3

2016-04-25

杜勇,1970年生，1992年畢業于西北大學石油與天然氣地質學專業，2013年獲中國石油大學(華東)工學博士學位，主要從事采油工藝方面研究工作。

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