一體化可變黏滑溜水在川西致密氣井的先導試驗

袁 冬，盧 剛，杜 林

（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽 618000）

中石油八角場和秋林致密砂巖氣借鑒頁巖氣體積壓裂模式，取得較好的增產效果。前期川西在2 口井試驗了單段單簇滑溜水體積壓裂，壓后測試未達地質和工藝預期，本文分析了低產原因，在此基礎上采用一體化可變黏滑溜水，試驗了大排量、少段多簇體積壓裂，壓后獲得較好的測試效果。

1 川西致密氣前期體積壓裂分析

對比秋林沙溪廟，中江實施的三口井物性稍差，但體積的排量低，加砂強度低，簇間距大、液體黏度高傷害大，可能是壓后效果差的主要原因（見表1，表2）。

表1 中江沙溪廟組氣藏與秋林地質對比情況

表2 中江沙溪廟組氣藏體積壓裂情況

2 一體化可變黏壓裂液

2.1 多功能降阻劑

引入分子片段設計理念，即引入剛性耐鹽側基，研發了一種多功能降阻劑，有效屏蔽鈣鎂離子對聚合物鏈解纏繞的作用，聚合物鏈段在高礦化度水條件下更加舒展，同時，引入超分子結構側基進一步增加水動力學體積，使其無論是在淡水還是含鹽量30 000 mg/L內的鹽水溶液中，均具有良好的水溶性及增稠性[1，2]。

改變多功能降阻劑的濃度，配制的壓裂液即可實現滑溜水、線性膠、交聯液黏度（見表3）。

表3 不同濃度下多功能降阻劑的液體黏度

當降阻劑濃度小于0.08%時，壓裂液的黏度低于5 mPa·s，為低黏滑溜水；濃度0.1%～0.18%時，壓裂液的黏度6.1～9.2 mPa·s，為中黏滑溜水；濃度0.18%～0.25%時，壓裂液的黏度9.2～15 mPa·s，為高黏滑溜水；濃度0.35%～0.45%時，壓裂液的黏度21～29.6 mPa·s，為線性膠，降阻劑濃度增加到0.6%，基液黏度大于40.3 mPa·s，加入一定濃度的交聯劑即可交聯成可挑佳的凍膠。

2.2 滑溜水性能評價

2.2.1 降阻性能 使用MZ-Ⅱ型摩阻儀評價0.1%的多功能降阻劑和常規乳液降阻劑滑溜水的降阻性能，測試結果（見圖1）。實驗數據表明：多功能降阻劑滑溜水降阻率超過80%，剪切10 min 降阻率保持率大于95%，常規稠化劑降阻率初期約73%，但剪切2 min后，降阻率呈顯著下降趨勢，剪切10 min 后降阻率下降到47%左右。

圖1 不同稠化劑在相同濃度下滑溜水降阻性能對比圖

2.2.2 攜砂性能 采用可視化平板裝置，對比相同條件（黏度3 mPa·s，10%砂比的30/50 目陶粒，排量0.8 m3/h）下一體化可變黏壓裂液與常規滑溜水的攜砂能力。常規壓裂液在井筒附近堆積高，一劑多能降阻劑滑溜水達到平衡，比常規壓裂液沉砂高度低40%。表明一體化可變黏多功能壓裂液懸砂性能優于常規壓裂液。

2.2.3 巖心傷害 按照石油行業標準SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價方法》，對比測試一劑多能滑溜水和常規滑溜水體系對頁巖填砂管的傷害情況。質量濃度為0.1%的一劑多能滑溜水對巖心的傷害率約為8.86%，僅為常規乳液滑溜水（18.78%）的47.2%（見表4）。

表4 不同滑溜水對巖心傷害測試結果

3 加砂壓裂優化設計

以中江沙溪廟儲層為例，由表1 和表5 可知，中江沙溪廟儲層相對秋林埋藏深、物性差，塑性強，相對來說更不易形成復雜裂縫。

表5 儲層巖石力學參數對比

優化設計思路：

總體思路：密切割、大排量、變黏壓裂液、強加砂，提高橫向覆蓋率及裂縫復雜性和裂縫有效支撐。

為提高儲層接觸面積和裂縫密度，縮短氣體運移距離，設計“多段多簇”密切割方式，采用水平井多簇壓裂模型開展多簇裂縫擴展模擬，優化射孔簇數；

為提高縫內靜壓力，增加縫寬，便于低黏攜砂降低傷害，設計16～18 m3/min 套管大排量施工；

為提高改造充分性和裂縫復雜度，增加有效改造體積，設計縫口暫堵轉向；

設計低摩阻、高攜砂、易返排、易操作的在線變黏壓裂液體系，降低施工難度和儲層傷害，提高裂縫復雜性；

優化支撐劑鋪置，提高加砂強度，設計70/140 目+40/70 目石英砂組合支撐劑，實現多尺度裂縫匹配：70/140 目粉砂用于支撐微細裂縫、降低濾失，40/70 目石英砂用于支縫和主縫的支撐、提高導流能力。

4 現場應用

4.1 現場應用模式

無需提前配液，只需按照不同類型滑溜水液體所需降阻劑及其他添加劑濃度，將各種添加劑直接泵入混砂車攪拌罐，降阻劑在攪拌罐中21 s 即可起黏，45 s溶脹率可達到95%，滿足現配現用施工要求，節省配液場地和設備等，提高時效性。

4.2 現場應用

4.2.1 典型井-DF501HF

4.2.1.1 施工情況 DF501HF 位于川中隆起構造帶威遠構造北斜坡，是一口以須五為目的層的開發評價井，水平段長1 297.3 m，氣測全烴值0.557%～100%（均值23.968%），POR：4.0%～9.0%，平均6.5%；PERM：0.02～0.72 mD，平均0.26 mD，部分段發育天然裂縫。根據儲層情況，設計139.7 mm 套管橋塞分段，采用一體化變黏滑溜水（主體低黏）進行13 段68 簇壓裂，排量16～18 m3/min，70/140 目和40/70 石英砂組合，加砂強度4.0 t/m。

歷時6 天半，采用一體化變黏滑溜水（主體低黏）順利完成13 段68 簇分段壓裂（見圖2），排量13～18 m3/min（主體18），泵壓41.2～56.8 MPa，加砂4 240 t，液量20 162 m3，加砂強度均4.0 t/m，最高砂濃度460 kg/m3，用液強度18.9 m3/m，第11 段完成576.8 t 連續加砂；第2～13 段采用暫堵劑+暫堵球簇間復合暫堵工藝，暫堵后壓力上漲2～5 MPa，暫堵轉向壓力響應明顯（見圖3）。壓后測試在井口壓力9.2 MPa 下測試產氣21.666 6×104m3/d，油0.6 m3/d，是鄰井兩層分壓的DF5 井的10 倍。

圖2 DF501HF 第1～13 段加砂壓裂施工曲線

圖3 DF501HF 第11 段暫堵、變黏加砂壓裂施工曲線

4.2.1.2 壓后評價（1）液體性能評價：各段壓裂液降阻率平均77.4%，6～9 mPa·s 降阻水攜40/70 目石英砂，砂濃度最高460 kg/m3，泵壓平穩，平均段加砂強度4.1 t/m，用液強度18.9 m3/m，第11 段全程低-中黏滑溜水連續加砂576.8 t，用液強度19.2 m3/m，表明液體降阻效果好，攜砂性能強。

（2）多簇開啟、天然裂縫溝通明顯：壓裂過程中，多簇開啟、降阻水溝通天然裂縫特征明顯（見圖4 和圖5）。

圖4 DF501HF 第4 段加砂壓裂施工曲線

圖5 DF501HF 第3 段加砂壓裂施工曲線

（3）G 函數分析裂縫參數：變黏滑溜水施工，前置中黏，粉砂低黏，40/70 目石英砂中黏，不同黏度液體交替注入，易增加裂縫復雜性。

G 函數分析曲線有一定波動，表明裂縫有一定的復雜程度。

4.2.2 JS318HF 一體化變黏滑溜水體積壓裂在JS318HF 井順利完成11 段61 簇分段壓裂，排量16～18 m3/min，泵壓54～65 MPa，加砂4 204 t，液量17 643 m3（不含泵送橋塞清水量），加砂強度4.12 t/m，用液強度17.2 m3/m，最高砂濃度460 kg/m3，壓裂液平均降阻率84.3%，第2～11 段采用簇間復合暫堵工藝，暫堵后施工壓力整體上漲2～4 MPa，壓后測試在井口壓力29.71 MPa 下測試產氣25.563 5×104m3/d。

5 結論

（1）多功能降阻劑通過調整濃度，實現不同黏度液體在線自由轉換，節省場地、液罐和配液費用，滿足各種加砂工藝及施工調整的要求，適用于大規模體積壓裂施工。

（2）通過現場應用表明一體化可變黏滑溜水降阻率77.4%～84.3%，降阻性好，低-中黏滑溜水連續攜砂，最高砂濃度460 kg/m3，平均加砂強度均大于4.0 t/m，攜砂能力強、加砂強度高，暫堵轉向壓力響應明顯，段內多簇開啟明顯，少段多簇大排量+暫堵轉向體積壓裂增產效果顯著，可進一步試驗。