普光陸相氣井壓裂裂縫處理技術

蔡樹行

【摘 要】普光陸相為致密砂巖儲層。本文通過裂縫處理技術研究，開發出一種裂縫處理劑，降解裂縫內粘滯流體、溶解裂縫內殘渣及裂縫壁面濾餅，解除近裂縫帶水鎖傷害，從而提高支撐裂縫導流能力及縫面及近裂縫帶滲透率，改善地層滲流能力，提高單井產能。

【關鍵詞】普光；陸相；氣井；壓裂；裂縫處理技術

一、傷害因素分析

（一）粘滯流體傷害分析

壓裂液的降粘性能是衡量施工后液體返排能力的重要依據之一。支撐劑充填層流體流速與液體的粘度成反比，降低壓裂液的粘度會大大增強支撐劑裂縫中流體的返排能力。破膠后的壓裂液粘度越高，則返排率越低，裂縫導流能力就越低。試驗表明殘渣含量相同情況下，凍膠破膠后水化液對導流能力的傷害一般在10～30%左右。可見水化后粘度對導流能力有著很大的影響，是降低導流能力的因素之一。

（二）濾餅傷害分析

由于壓裂液濾餅是介于支撐裂縫與地層巖石之間的一種致密性物質，對儲層孔隙喉道起著封堵作用，因而阻礙了壓裂施工后流體的徑向流動。濾餅中破膠劑相對含量比壓裂液中破膠劑低4倍。濾餅對裂縫面滲透率傷害較大，例如羥丙基胍膠與有機硼交聯凍膠壓裂液，在濾餅存在時對地層的平均傷害率為25198%；刮掉濾餅后，平均傷害率僅為2190%。同時，壓裂液濾餅還會減小支撐裂縫有效寬度，增加支撐劑的嵌入程度。

（三）殘渣傷害分析

在壓裂施工過程中，由于壓裂液的濾失使裂縫中的聚合物濃度增加5-7倍，由于濾失使小分子的破膠劑過硫酸胺大量進入地層孔隙，使裂縫中的APS濃度大大降低。如果地層溫度較低，或在水力裂縫中破膠劑添濃度不足，導致壓后長時間不破膠，對地層造成較大污染，滲透率下降。HPG在降解后的平均分子量將決定殘渣的多少，當平均分子量為105時殘渣含量為10%左右，而當凍膠降解后平均分子量升高到105.5時其殘渣含量增加到40%以上。這些殘渣將滯留在支撐裂縫的孔隙中或吸附于支撐劑的表面，從而導致裂縫導流能力的大大降低。

（四）水鎖傷害分析

儲層在其當初始含水飽和度低于束縛水飽和度時有過剩的毛細管壓力存在，在外來流體進入時，很容易發生毛細管自吸現象，而且侵入儲層的外來流體返排困難，甚至不能返排，形成水鎖傷害生物表面活性劑能在兩相界面上形成定向排列的分子層，顯著降低油水界面張力，從而降低低滲儲層的毛管阻力，形成疏水環境，降低油水的啟動壓力，降低水鎖效應。侵入儲層的外來流體返排緩慢，甚至不能返排，會進一步加重水相圈閉損害。毛細管半徑越小，排液時間越長。低滲儲層的喉道半徑小，排液很困難，故水相圈閉損害嚴重。

（五）滑溜水傷害分析

聚丙烯酰胺減阻劑是目前滑溜水壓裂液中使用最為廣泛的水溶性減阻劑，它能以任意比例溶于水，是一種線團結構的長鏈大分子，具有良好的熱穩定性和減阻性能。由于干粉型聚丙烯酰胺的溶解時間較長，為滿足頁巖氣現場大排量壓裂下即配即用的目的，聚丙烯酰胺減阻劑主要采用乳液型產品。乳液型聚丙烯酰胺減阻劑的溶解速率非常快，可實現滑溜水壓裂液的連續混配工藝，提高工作效率。

二、裂縫處理劑配方優化

（一）處理劑基本組份優化

裂縫處理劑的配方篩選是一個涉及到主氧化劑、輔助氧化劑、催化劑、增效劑等多因素的實驗問題。實驗表明，在四個因素所選擇的濃度下按不同的方式進行搭配，均可取得比較好的結果，其最佳組成比例為：過硫酸銨0.20%；助氧化劑0.068%；催化劑0.15%；有機酸酯0.30%。

（二）鐵離子穩定劑優選

在鐵離子存在的環境下當PH值大于2.2時，Fe3+離子將開始產生凝膠狀氫氧化鐵沉淀，對地層造成傷害；如果加入鐵離子穩定劑，則能使施工過程中仍能維持較高濃度的Fe3+離子而不生產凝膠狀氫氧化鐵沉淀。

支撐裂縫處理劑呈酸性在施工過程中需要加鐵離子穩定劑。通過加入絡合劑與鐵離子形成特定結構的絡合物，打破鐵離子平衡的溶度積條件，達到控制鐵沉積的目的。

（三）解水鎖劑優選

在壓裂改造過程中，外來流體對地層孔隙喉道造成的水鎖效應使得排液阻力增加，從而對地層造成損害。解決這一問題的主要技術途徑是通過多元化學體系的綜合作用改善壓裂液的表面性質，以降低氣/液表面張力和油/水界面張力，減小地層毛細管阻力，從而使液體順利返排（圖1）。

實驗采用壓裂改造中的水鎖損害評價方法，水鎖解除劑作用時間為24h，該方法采用氮氣作為驅替介質，實驗巖樣選用普光陸相致密致密巖心，在相同實驗條件下測得的滲透率恢復率用于比較水鎖解除劑解除水鎖傷害的能力。因此，現場采用復配型含氟活性劑劑作為水鎖解除劑主劑。優選出的化學劑按一定的比例混合攪拌，靜止24h，攪拌觀察實驗現象，結果表明：減阻劑、表活劑、粘土穩定劑三種比例混合均無出現絮狀物、沉淀現象，減阻劑、表活劑、粘土穩定劑配伍性良好（表1）。

（四）裂縫處理劑評價

壓裂液對支撐裂縫導流能力的影響包括粘度效應與固體顆粒堵塞兩個方面的因素.當采用常規破膠劑時，對支撐劑充填層的滲透性影響較大，導流能力較低；而采用處理劑進行壓后處理的壓裂液，對支撐劑充填層的滲透性影響較小，導流能力較高。

三、現場應用研究

（一）裂縫處理劑用量

裂縫處理劑用量按裂縫支撐體積計算，現場應用時，可按實際支撐劑進入地層量來加入等同的裂縫處理劑。

（二）裂縫處理劑使用方法

（1）在壓裂施工加砂完畢，將支撐裂縫處理劑各種組份按配方濃度要求加入壓裂車混砂罐或液罐中，并根據施工排量計算出含有處理劑的頂替液體積。

（2）按施工設計要求打完頂替液后，立即停泵，用水泥車或原壓裂車組按0.5m3/min的泵入速度將支撐裂縫處理液全部擠入地層。

（3）關井反應1.0-2.0h，開井放噴，并同時記錄排液時間、排液速度、累計排液量等數據。

四、結論與認識

（1）壓裂液對普光陸相致密砂巖儲層的傷害因素包括粘性流體，濾餅堵塞以及殘渣及近裂縫帶基質水鎖等四個方面。其結果是增加了流體流動阻力，降低了地層有效滲透性和支撐劑充填層的導流能力。

（2）支撐裂縫處理劑由復合氧化劑、有機酸酯等組份組成。通過多組份之間的協同效應，能有效降解壓裂液中大分子聚糖、脂肪、蛋白質、粗纖維等雜質并破壞壓裂液濾餅，解除水鎖及滑溜水傷害，從而提高裂縫導流能力。

（3）支撐裂縫處理劑具有良好的適應性，進入地層后，對支撐劑質量影響幅度較低。

【參考文獻】

[1]李明志.中原油田壓裂配套技術及發展方向[J]. 斷塊油氣田，2006，13（2）：83-85.