低滲儲層纖維壓裂液研究及應(yīng)用

王 黎

（中原石油工程有限公司井下特種作業(yè)公司，河南濮陽 457164）

低滲、特低滲儲層閉合壓力高，容易導(dǎo)致裂縫閉合，采用纖維壓裂液體系能有效改善支撐效果，在裂縫內(nèi)形成超高導(dǎo)流能力的通道供地層流體流動，裂縫內(nèi)流體的流動不再局限于支撐劑充填層的孔隙內(nèi)，裂縫導(dǎo)流能力比常規(guī)壓裂液體系的高出幾個數(shù)量級，增產(chǎn)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于常規(guī)的壓裂液體系[1-4]。

1 纖維壓裂液研究

1.1 纖維種類及長度優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)初步優(yōu)選了聚丙烯腈-1、聚丙烯-2、聚乙烯醇-3、聚酯纖維-4 及玻璃纖維-5 五種纖維，并以相同的添加比例配制成五種纖維壓裂液，來測定纖維種類對支撐劑沉降的影響（見圖1），從圖1 中可以看出不同纖維種類壓裂液支撐劑沉降速度差別較大。其中聚丙烯腈纖維與聚酯纖維表現(xiàn)最好，玻璃纖維次之，聚丙烯表現(xiàn)最差，但聚丙烯腈纖維在水中的分散性與懸浮性較差，故優(yōu)選聚酯纖維。

通過對比不同長度的纖維對支撐劑沉降速度的影響（見圖1）看出，纖維太短對支撐劑沉降速度減緩不明顯，較長長度的纖維對支撐劑下沉速度的影響差別不大，9 mm 的纖維效果最好，但與6 mm 相差不大，所以采用6 mm～9 mm 的纖維。

圖1 不同纖維種類及長度壓裂液中支撐劑沉降速度

1.2 纖維濃度優(yōu)化

1.2.1 不同纖維濃度壓裂液對支撐劑沉降速度的影響纖維濃度增加，則支撐劑沉降速率逐漸降低，纖維互相之間更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相互纏繞，阻止支撐劑沉降（見表1）。通過表1 可以看出，纖維比例在0.2 %即可改善壓裂液攜砂性能。

1.2.2 不同纖維濃度壓裂液對黏度及導(dǎo)流能力的影響配制胍膠含量0.25 %的壓裂液，然后加入0.00 %～1.00 %的聚酯纖維攪拌均勻，利用流變儀在剪切速率170 s-1測其黏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖2），纖維加量小于0.20%時壓裂液黏度隨纖維增加黏度增加。大于0.20%后壓裂液黏度隨纖維增加而減少。纖維加量為0.20 %時黏度最大。但是總體來說黏度隨纖維濃度的變化范圍很小，對實(shí)驗(yàn)效果影響不大。

表1 不同纖維濃度壓裂液支撐劑沉降速度

圖2 不同纖維濃度壓裂液黏度隨剪切時間變化圖

隨著纖維比例的增加，裂縫導(dǎo)流能力增大。加入纖維后，支撐劑柱的穩(wěn)定性強(qiáng)，支撐劑柱的變形小，承受閉合壓力的影響的能力增強(qiáng)，從而裂縫內(nèi)通道減小幅度降低，故導(dǎo)流能力增大。但隨著纖維加入比例的增大，裂縫導(dǎo)流能力的增幅減小。考慮經(jīng)濟(jì)效益，加入適量纖維即可。繼續(xù)增大纖維加入比例，對導(dǎo)流能力的變化影響不大。

1.3 壓裂液胍膠濃度優(yōu)化

沉降15 min 后不同胍膠濃度壓裂液對支撐劑沉降速度的影響（見圖3、圖4）。從圖中可以看出，隨著胍膠濃度的升高，支撐劑的沉降速度逐漸降低。濃度達(dá)到2 500 mg/L 后，支撐劑降速變緩，所以優(yōu)選胍膠濃度為0.25 %。

圖3 不同胍膠濃度壓裂液對支撐劑沉降速度的影響（15 min）

圖4 不同胍膠濃度壓裂液對支撐劑沉降速度的影響

1.4 纖維對支撐劑導(dǎo)流能力影響評價

實(shí)驗(yàn)選用30/50 目陶粒支撐劑，鋪砂濃度5 kg/m2，纖維加入比例0.2 %，采用五種鋪砂方式（見圖5），分別在導(dǎo)流室內(nèi)鋪置2～6 個支撐劑團(tuán)。將砂比為35 %（體積比）的支撐劑混入常規(guī)壓裂液和纖維壓裂液中，用裂縫導(dǎo)流能力評價儀測定纖維攜砂導(dǎo)流能力。

圖5 五種鋪砂方式

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖6）表明，纖維脈沖加砂壓裂裂縫導(dǎo)流能力比常規(guī)壓裂裂縫導(dǎo)流能力大10 倍以上。裂縫內(nèi)通道體積越大，導(dǎo)流能力越大。但對于儲層中的支撐裂縫，過大的通道，在閉合壓力的作用下，會使支撐劑柱四周的裂縫寬度減小，裂縫中形成窄點(diǎn)，導(dǎo)致導(dǎo)流能力降低，所以應(yīng)該結(jié)合實(shí)際儲層情況選擇合適的鋪砂方式。

圖6 不同鋪砂方式下的導(dǎo)流能力

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

截至目前該纖維壓裂液在新疆低孔特低滲致密砂巖儲層1 口井、砂泥巖互層（泥巖）儲層1 口井以及頁巖油儲層2 口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，其中T 井壓裂井段為5 306.00 m～5 308.00 m、5 314.00 m～5 317.00 m、5 324.00 m～5 327.50 m，注入井筒壓裂液量376.8 m3，支撐劑量17.3 m3，加纖維量200 kg，施工排量4.2 m3/min，最大施工壓力78 MPa。施工過程中未出現(xiàn)脫砂、砂堵、設(shè)備井筒堵塞等情況，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

3 結(jié)論及認(rèn)識

（1）優(yōu)選長度為6 mm～9 mm，濃度為0.2 %的聚酯纖維來配制纖維壓裂液。

（2）纖維壓裂液使支撐劑在壓裂過程中保持懸浮態(tài)，裂縫閉合時能改善支撐效果，從而增加裂縫導(dǎo)流能力，能有效解決頁巖氣井壓裂改造中主裂縫導(dǎo)流能力低的難題，提高增產(chǎn)效果。