低濃度胍膠壓裂液在泥盆系東河塘組的研究應(yīng)用

于春虎

（中原工程公司井下特種作業(yè)公司，河南濮陽(yáng) 457164）

低濃度胍膠壓裂液在泥盆系東河塘組的研究應(yīng)用

于春虎

（中原工程公司井下特種作業(yè)公司，河南濮陽(yáng) 457164）

巴麥井區(qū)東河塘組儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高、儲(chǔ)層物性差、克氏滲透率在0.06~0.82md（平均0.34md），孔隙度4.7%~10.6%（平均7.7%），屬于特低孔特低滲-超低孔超低滲透儲(chǔ)層。為有效控制和降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層的傷害，提高壓裂效果，降低壓裂成本，研發(fā)了滿足特低孔特低滲-超低孔超低滲透儲(chǔ)層壓裂需要的低傷害、耐高溫的低濃度胍膠壓裂液體系配方。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)低濃度胍膠壓裂液體系配方的耐溫耐剪切能力、流變性能、靜態(tài)濾失、破膠性能及殘?jiān)窟M(jìn)行了評(píng)價(jià)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表明，該體系能夠大大降低胍膠的使用濃度，降低壓裂液的殘?jiān)浚档蛪毫岩簩?duì)儲(chǔ)集層的傷害，具有優(yōu)良的破膠、返排、降濾失性能，是一種低成本、低傷害壓裂液。

壓裂液；低濃度；羥丙基胍膠；性能評(píng)價(jià)

1 低濃度羥丙基胍膠壓裂液性能

常用的胍膠體系有羥丙基胍膠、羧甲基胍膠以及羧甲基羥丙基胍膠，其中羧甲基胍膠性能不穩(wěn)定，施工工藝不成熟；而羧甲基羥丙基胍膠成本較高。因此，選擇即經(jīng)濟(jì)又成熟的羥丙基胍膠為該體系用增稠劑。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)表明，增稠劑使用濃度0.30%~0.40%即可獲得良好的交聯(lián)和挑掛效果。通過(guò)優(yōu)選交聯(lián)劑及對(duì)基液pH值的調(diào)整，依據(jù)儲(chǔ)層及流體物性特點(diǎn)優(yōu)選了與低濃度胍膠壓裂液體系配伍優(yōu)良的黏土穩(wěn)定劑、助排劑、殺菌劑、破乳劑等系列外加劑，最終形成了適合巴麥井區(qū)東河塘組低濃度羥丙基胍膠壓裂液體系配方。該配方較常規(guī)的胍膠壓裂液體系胍膠加量降低了30%以上，耐溫耐剪切性能好、摩阻低、殘?jiān)?，能滿足超低孔超低滲儲(chǔ)層壓裂工藝改造對(duì)壓裂液的要求。

2 低濃度胍膠壓裂液的研究及性能評(píng)價(jià)

2.1 交聯(lián)性能

低濃度羥丙基胍膠壓裂液體系優(yōu)選高效交聯(lián)劑，這種交聯(lián)劑向胍膠分子引入了一種帶電基團(tuán)，當(dāng)交聯(lián)劑與胍膠聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)時(shí)，利用帶電基團(tuán)之間的靜電斥力使原有胍膠交聯(lián)后形成的收縮線團(tuán)變成擴(kuò)張線團(tuán)，增大了交聯(lián)劑與胍膠的網(wǎng)狀交聯(lián)體積，從而降低形成交聯(lián)網(wǎng)狀所需的胍膠用量，未改變壓裂液凍膠的交聯(lián)性能。通過(guò)室內(nèi)配方優(yōu)化，研制出了低濃度胍膠壓裂液體系配方。具體配方組成：0.30%~0.40%羥丙基胍膠+1.00%黏土穩(wěn)定劑+0.30%助排劑+0.10%殺菌劑+0.05%破乳劑+0.10%~0.30%溫度穩(wěn)定劑+0.10%~0.20%pH值調(diào)節(jié)劑+0.30%~0.40%交聯(lián)劑。

2.2 耐溫耐剪切性能

壓裂液的耐溫耐剪切性能直接影響到壓裂的成功與否。用低濃度胍膠基液與交聯(lián)劑以不同交聯(lián)比交聯(lián)后分別做100℃、120℃、140℃流變曲線，0.30%胍膠交聯(lián)凍膠在溫度100℃、剪切速率170s-1、剪切時(shí)間120min的實(shí)驗(yàn)條件下，黏度保持在100mPa·s以上，滿足100℃以內(nèi)油氣層壓裂改造。

2.3 破膠性能

壓裂液破膠液性能的好壞對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)起著重要作用，壓裂液破膠越徹底，則壓裂液殘?jiān)缴?，?duì)地層的傷害就越小。由于壓裂液的注入使的溫度場(chǎng)不斷變化，進(jìn)行了90~120℃的破膠實(shí)驗(yàn)。

2.4 壓裂液靜態(tài)濾失性測(cè)定

壓裂液濾失系數(shù)越低，使用效率就越高，砂液比相對(duì)提高，對(duì)地層的傷害減小。應(yīng)用0.35%低濃度胍膠壓裂液制備凍膠，采用高溫高壓濾失儀在3.5MPa、100℃條件下進(jìn)行低濃度胍膠壓裂液濾失性能評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該壓裂液的濾失系數(shù)為0.887×10-3m/min1/2，表明該壓裂液有較低的濾失系數(shù)和好的造縫性能。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 油藏特征

泥盆系東河塘組砂巖沉積環(huán)境以濱岸相沉積為主，主要發(fā)育臨濱和前濱亞相。東河塘組儲(chǔ)層發(fā)育受沉積微相和成巖作用控制。BT4CX井單井相及區(qū)域沉積相分析認(rèn)為先巴扎構(gòu)造圈閉東河塘組總體以前濱亞相為主，濱岸砂壩微相發(fā)育，具備發(fā)育良好儲(chǔ)層的沉積背景。巖心黏土礦物主要由伊/蒙混層和伊利石構(gòu)成，伊/蒙混層含量占了黏土礦物含量的81%~92%，并且含有少量的蒙脫石。巖性主要為中、細(xì)粒石英砂巖，巖屑石英砂巖，儲(chǔ)集空間主要為粒間孔、粒間溶孔。BT4CX克氏滲透率在0.06~0.82md（平均0.34md），孔隙度4.7%~10.6%（平均7.7%）；屬于特低孔特低滲-超低孔超低滲透儲(chǔ)層。地溫梯度2.64℃/100m，以此折算地層溫度在135℃左右，膠液采用0.40%的低濃度胍膠壓裂液。

3.2 施工情況

2016年5月4日10時(shí)31分至18時(shí)07分對(duì)BT4CX井泥盆系東河塘組井段5 153.50~5 750.00m進(jìn)行壓裂改造，注入井筒總液量1 460m3，其中土酸64.5m3、線性膠152m3、攜砂液1 243.5m3。加入70~140目支撐劑18m3，30目~50目支撐劑26m3，加砂符合率100%。最高施工泵壓89.6MPa，施工最大排量4.8m3/min。

4 壓裂液成本

在滿足施工條件下，低濃度胍膠壓裂液較常規(guī)壓裂液?jiǎn)畏浇当?7.67%。

5 結(jié)束語(yǔ)

1）優(yōu)選了一種高效交聯(lián)劑。該交聯(lián)劑能夠使胍膠在較低的使用濃度下形成耐高溫、抗剪切、攜砂能力強(qiáng)的凍膠，可以滿足高溫深井的壓裂工藝改造。

2）該壓裂液固相含量少，破膠徹底，有效的降低了壓裂工藝改造對(duì)儲(chǔ)層的二次傷害，保護(hù)了儲(chǔ)層。為低滲特低滲儲(chǔ)層壓裂改造提供了新的思路。

3）與常規(guī)壓裂液相比，單方成本降幅27.67%，是一種低成本壓裂液。

[1] 王亞南，陸麗，劉臘梅.高效低傷害瓜膠壓裂液體系在蘇里格的應(yīng)用[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2014（6）：35-37.

Research and Application of Low Concentration Guaridine Fracturing Fluid in Devonian Donghe Formation

Yu Chun-hu

The reservoirs of Donghetang Formation in Bamaii area have high muddy soil content，poor reservoir property，Keshi permeability between 0.06 and 0.82md（average 0.34md），porosity of 4.7%-10.6%（average 7.7%），Belonging to the ultra-low porosity and ultra-low permeability ultra-low permeability reservoir.In order to effectively control and reduce the damage of the fracturing fluid to the reservoir，improve the fracturing effect and reduce the fracturing cost，the low impact of the fracturing of the ultra low porosity and ultra low porosity ultra-low permeability reservoir is developed，High temperature and low concentration of guanidine fracturing fluid system formula.The results show that the temperature resistance，shear resistance，rheological property，static filtration，breaking performance and residue content of low concentration guanidine fracturing fluid system are evaluated by laboratory experiment.The experimental results show that the system can greatly reduce the concentration of guanidine gel，reduce the residual content of fracturing fluid，reduce the damage of fracturing fluid to the reservoir，and have excellent breaking ability，Is a low cost，low damage fracturing fluid.

fracturing fluid；low concentration；hydroxypropyl guanidine；performance evaluation

TE357.12

A

1003–6490（2017）05–0142–02

2017–04–28

于春虎（1977—），男，工程師，主要從事壓裂、酸化液體的研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作。