乳液態締合型壓裂液在江蘇油田的應用

何曉龍，潘 義，姚新玲

（1.江蘇油田分公司采油一廠，江蘇揚州 225265；2.江蘇油田油氣生產油服中心，江蘇揚州 225265）

1 乳液態締合型壓裂液的設計與特點

針對油田傳統胍膠壓裂體系，對水質要求較高，耐鹽性差、施工工藝復雜、大型壓裂施工周期較長的局限性，乳液態壓裂液從疏水締合機理出發[1，2]，有針對性地設計壓裂液的分子結構，通過在聚合物主鏈上引入改性基團，如：（1）引入大側基或剛性側基團；（2）引入耐鹽基團；（3）引入可抑制酰胺基水解的基團，從而提高其增黏、抗溫、耐鹽和抗剪切的能力。

乳液態締合型壓裂液結構模型（見圖1）。

圖1 乳液態締合型壓裂液的結構模型圖

特點：乳液態締合型壓裂液無需交聯劑及其他添加劑，只需要直接利用高分子鏈間的締合形成網絡結構來達到增黏、耐溫等目標；也不需要在現場配置大型的溶解裝置，只需要將乳液在線稀釋，然后直接泵入地下即可。

2 乳液態締合型壓裂液性能評價

根據壓裂液的攜砂能力要求，在地層溫度條件下進行流變性實驗，確定壓裂液使用濃度，對壓裂液的耐溫性能、低傷害性能等主要技術指標進行了評價。

2.1 乳液態締合型壓裂液濃度優選

根據乳液態締合型壓裂液不同濃度配方在地層溫度條件下進行流變性實驗，通過對比實驗結果，優選體系配方。

2.1.1 配方設計 壓裂液濃度優選實驗設計（見表1）。

表1 乳液態締合型壓裂液濃度優選實驗設計

2.1.2 配方優選實驗

（1）評價配方：含量1.0%的乳液態締合型壓裂液流變性測試（見圖2）；評價溫度：110℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

圖2 含量1.0%的乳液態締合型壓裂液流變性測試

實驗結果表明，含量1.0%的乳液態締合型壓裂液在110℃條件下，用170 s-1的剪切速率剪切30 min后黏度下降到50 mPa·s以下，達不到設計要求。

（2）評價配方：含量1.6%的乳液態締合型壓裂液流變性測試（見圖3）；評價溫度：110℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

圖3 含量1.6%的乳液態締合型壓裂液流變性測試

實驗結果表明，含量1.6%的乳液態締合型壓裂液在110℃條件下，用170 s-1的剪切速率剪切120 min黏度保持在50 mPa·s以上，達到了設計要求。

（3）評價配方：含量2.0%的乳液態締合型壓裂液流變性測試（見圖4）；評價溫度：110℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

實驗結果表明，含量2.0%的乳液態締合型壓裂液在110℃條件下，用170 s-1的剪切速率剪切120 min黏度保持在50 mPa·s以上，達到了設計要求。

2.1.3 配方優選實驗結論 通過實驗結果對比（見表2），確定乳液態締合型壓裂液添加含量為1.6%～2.0%。

表2 乳液態締合型壓裂液配方優選實驗結果

2.2 乳液態締合型壓裂液耐溫性能評價

在不同地層溫度條件下進行流變性實驗，通過對比實驗結果測試了壓裂液的耐溫性能（見表3）。

表3 不同溫度下乳液態締合型壓裂液耐溫性能

乳液態締合型壓裂液在不同溫度下的流變曲線（見圖 5～圖 7）。

（1）評價配方：1.5%乳液態締合型壓裂液；評價溫度：140 ℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

（2）評價配方：2%乳液態締合型壓裂液；評價溫度：160 ℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

（3）評價配方：3%乳液態締合型壓裂液；評價溫度：190 ℃；剪切時間：120 min；剪切速率：170 s-1。

從實驗結果可以看出，乳液態締合型壓裂液能夠適用于190℃及以下的地層溫度。

2.3 地層低傷害性能研究與評價

根據試驗區塊地層條件，結合以上研究成果，確定乳液態締合型壓裂液現場使用配比為2.0%，選用花26、聯38、永38等區塊油井巖心進行壓裂液濾液對巖心基質滲透率影響實驗對比，在1 mD～10 mD的滲透率下，乳液態締合型壓裂液破膠液與胍膠壓裂液破膠液的傷害率對比，評價乳液態締合型壓裂液對地層的低傷害性能。

圖5 乳液態締合型壓裂液140℃下耐溫耐剪切能力

圖6 乳液態締合型壓裂液160℃下耐溫耐剪切能力

圖7 乳液態締合型壓裂液190℃下耐溫耐剪切能力

2.3.1 實驗準備

（1）取現場試驗用乳液態締合型壓裂液，用清水配制2.0%水溶液凍膠，在凍膠中加入0.03%破膠劑，然后把配制好的凍膠放置于95℃的恒溫水浴中，放置60 min，凍膠完全破膠待用。

用清水配制0.4%胍膠水溶液凍膠，在凍膠中加入0.03%破膠劑，然后把配制好的凍膠放置于95℃的恒溫水浴中，放置60 min，凍膠完全破膠待用。

（2）取試驗區塊巖心，巖心清洗烘干。測巖心長度，巖心橫截面積。

2.3.2 實驗過程 采用煤油驅替，測得傷害前巖心滲透率 K1。

傷害過程：將壓裂液破膠液裝入高壓容器中加壓，使破膠液從巖心夾持器正向端入口進入巖心。當破膠液開始流出時，記錄時間、破膠液的累計濾失量。擠完后，關閉夾持器兩端閥門，使濾液在巖心中停留2 h（實驗溫度95℃）。

傷害后巖心滲透率K2的測定：使煤油從巖心夾持器反向端擠入巖心進行驅替，煤油的流速低于臨界流速，直至流量及壓差穩定，穩定時間60 min以上；記錄煤油的體積流量，巖心進出口的壓差，計算巖心滲透率K2（見表4）。

表4 處理前后滲透率對比數據

表5 花X38井壓裂參數設計

通過對比發現，對于在1 mD～10 mD的滲透率下，乳液態締合型壓裂液破膠液的傷害率分別為21.7%、20.9%和20.6%，均小于25%；而胍膠壓裂液破膠液的傷害率分別為27.2%、26.5%和25.7%，均大于25%，說明乳液態締合型壓裂液有著比胍膠壓裂液傷害率低的優勢。

3 壓裂混配設備設計優化

乳液態締合型壓裂液無需溶脹時間及交聯劑，在連續壓裂施工中，與水稀釋即可起黏，改變了以前“先配液、再施工”的傳統作業方式，可實現真正意義上的實時混配。根據這一工藝特點，研究設計專用實時混配設備，以簡化現場施工工藝，方便施工的同時，也降低了壓裂成本。

該設備配有兩套混配裝置，一套做備用，防止施工過程中的突發狀況，每套設備的排量大約在8.5 m3/h，根據江蘇油田壓裂施工情況，能夠滿足施工要求。每套設備配有精密流量計，可以隨時對乳液的使用量進行實時監控和記錄。并且該設備配有精密操控裝置，可以根據施工情況，對締合型壓裂液加量隨時做出調整，并有專業的操作人員全程操作，進一步保證施工安全順利的進行。

4 現場應用與效果

根據乳液態締合型壓裂液的特點，選取了花38斷塊的花X38井作為首口試驗井，花X38井是花莊構造花38斷塊的一口評價井（見表5）。

該井壓裂前日產液量3.2 t，油量2.8 t，含水12.5%，壓裂后日產液量6.9 t，日產油量5.6 t，日均增油量2.8 t，累計增油623 t。

5 結論及認識

（1）該壓裂液體系在試驗區塊具有較好的適應性，在試驗區塊地質條件下，該壓裂液體系具有高耐溫、低傷害、低濾失性能。

（2）該壓裂液可實時混配，在連續壓裂施工中，改變了以前“先配液、再施工”的傳統作業方式，實現了真正意義上的實時混配。