變黏滑溜水性能評(píng)價(jià)及吉木薩爾頁(yè)巖油藏礦場(chǎng)應(yīng)用

梁天博 ，蘇航 ，昝晶鴿 ，柏浩 ，趙龍昊 ，姚二冬 ，周福建

1 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2 中國(guó)石油大學(xué)(北京)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

0 引言

頁(yè)巖氣、致密油等非常規(guī)油氣資源有效開(kāi)發(fā)對(duì)于保障國(guó)家的能源安全起著舉足輕重的作用[1-2]。由于儲(chǔ)層物性差，非常規(guī)油氣儲(chǔ)層需要依靠大規(guī)模壓裂改造以形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，增大與基質(zhì)的接觸面積，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的目的[3-5]。現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，增加壓裂液和支撐劑用量能夠增加裂縫改造規(guī)模，提高致密儲(chǔ)層采收率[6-9]。相比于傳統(tǒng)的胍膠壓裂液體系，滑溜水壓裂液可以減少70%～80%的液體管柱流動(dòng)摩阻，大幅度提高壓裂液的注入排量，在提高液體攜砂能力的同時(shí)，又有助于復(fù)雜人工裂縫網(wǎng)絡(luò)的形成；同時(shí)，滑溜水壓裂液的固相殘留物更少，成本低廉且在現(xiàn)場(chǎng)易于快速混配，因此其目前已成為非常規(guī)儲(chǔ)層改造過(guò)程中使用最為廣泛的壓裂液體系之一[10-12]。但由于滑溜水黏度較低(約1～7 mPa·s)，攜砂性能較差，因此現(xiàn)場(chǎng)壓裂過(guò)程中需要配合交聯(lián)胍膠壓裂液進(jìn)行混合壓裂作業(yè)，即在線混配滑溜水?dāng)y少量細(xì)沙作為前段，預(yù)先水化罐裝線性膠或交聯(lián)膠攜粗砂作為后段；該工藝現(xiàn)場(chǎng)工序與所需設(shè)備較多，施工成本較高，更無(wú)法滿足未來(lái)“無(wú)人壓裂”或“智能壓裂”的作業(yè)需求[13-16]。

為了克服常規(guī)滑溜水體系的上述缺點(diǎn)，一種新型的變黏滑溜水體系應(yīng)運(yùn)而生。該體系通過(guò)濃度的變化，即可實(shí)現(xiàn)低黏和高黏的轉(zhuǎn)換，在簡(jiǎn)化施工工藝與降阻劑用量的同時(shí)，能夠有效降低管路摩阻損失，增加支撐劑攜帶效率與壓裂液液體效率[17-20]。同時(shí)，地層條件下，變黏滑溜水容易破膠并且沒(méi)有任何固體殘?jiān)c滑溜水體系具備相同的低傷害屬性[21-22]。據(jù)北美壓裂現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[23]，早在2016 年北美地區(qū)就已經(jīng)開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)逐漸使用變黏滑溜水代替線性膠和交聯(lián)膠，并且比例逐年上升；截至2019 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在北美地區(qū)所有的壓裂液中變黏滑溜水體系的占比已經(jīng)達(dá)到35%～45%，與常規(guī)滑溜水體系的占比持平，且有進(jìn)一步增加的勢(shì)頭。國(guó)內(nèi)外對(duì)變黏滑溜水的黏度變化特征、降阻性能以及靜態(tài)攜砂性能都進(jìn)行了一定的研究[12，17-33]；Motiee等[27]對(duì)變黏滑溜水黏彈性能、降阻性質(zhì)，以及支撐劑在其內(nèi)的沉降速率等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，Wang等與Ba Geri等[12，32-33]從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)角度建立了一套室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。然而，這些研究中尚缺乏變黏滑溜水在粗糙裂縫內(nèi)的攜砂能力表征，以及室內(nèi)尺度實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)施工案例的系統(tǒng)表征與分析。

本文首先利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)變黏滑溜水體系的基本物性進(jìn)行了表征，并建立了其不同濃度與不同剪切速率下的黏度與降阻率，為現(xiàn)場(chǎng)在線連續(xù)混配提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。之后，將該液體體系應(yīng)用于吉木薩爾頁(yè)巖油藏水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)，綜合室內(nèi)表征與現(xiàn)場(chǎng)施工效果，對(duì)變黏滑溜水體系在非常規(guī)儲(chǔ)層改造中的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，力求為國(guó)內(nèi)非常規(guī)儲(chǔ)層改造提供一種新的壓裂液體系思路選擇和參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 變黏滑溜水

變黏滑溜水壓裂液體系是一種疏水締合聚合物體系，即含有疏水基團(tuán)的聚合物。這些疏水基團(tuán)在水相中聚集(類似油在水中聚成滴)，形成物理可逆交聯(lián)體系，0.1wt%以上濃度，即可形成高黏度，是一種理想的低傷害滑溜水體系。該實(shí)驗(yàn)中變黏滑溜水體系中添加的降阻劑為FR-Z900。其主要成分為陰離子聚丙烯酰胺，通過(guò)陰離子共聚單體、醇、油、丙烯酰胺及乳化劑體系以疏水締合的方式進(jìn)行可逆物理交聯(lián)制備，分子量約為。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1黏度測(cè)試

黏度是評(píng)價(jià)壓裂液體系性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。選配質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1wt%、0.2wt%、0.4wt%、0.6wt%和0.8wt%的變黏滑溜水和常規(guī)滑溜水溶液，分別使用ZNN-D6B型電動(dòng)六速黏度計(jì)對(duì)不同剪切速率下的變黏滑溜水和常規(guī)滑溜水溶液進(jìn)行黏度測(cè)試。

1.2.2黏彈性能測(cè)試

黏性模量與彈性模量是衡量壓裂液體系攜砂能力的重要指標(biāo)之一。為評(píng)價(jià)FR-Z900 變黏滑溜水體系的黏彈性特征，選用MASS-Ⅲ型高溫流變儀進(jìn)行變黏滑溜水的黏彈性模量測(cè)試，待測(cè)變黏滑溜水質(zhì)量濃度為0.6wt%。將配備好的0.6wt%變黏滑溜水進(jìn)行應(yīng)力掃描，利用應(yīng)力掃描拐點(diǎn)附近線性區(qū)域的應(yīng)力值對(duì)流體進(jìn)行剪切頻率掃描，以獲得不同剪切頻率下變黏滑溜水的黏彈性模量。

1.2.3降阻率測(cè)試如圖1 所示，利用自行搭載的室內(nèi)環(huán)路摩阻測(cè)試裝置進(jìn)行室內(nèi)降阻率測(cè)試，該裝置主要由泵送系統(tǒng)(A)、管道測(cè)試系統(tǒng)(B)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(C) 3 部分構(gòu)成。整個(gè)環(huán)路摩阻管道有6 mm、8 mm、10 mm的3根內(nèi)徑不同的不銹鋼直管可供選擇。裝置回路的末端安裝有一個(gè)長(zhǎng)10 cm，直徑為2 cm的有機(jī)可視化玻璃管，可用于觀測(cè)液體循環(huán)前的流態(tài)。

圖1 環(huán)路摩阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig. 1 Setup of friction loop test for slickwater

分別制備降阻劑原液的質(zhì)量濃度為0.1 wt%、0.2wt%、0.4wt%、0.6wt%和0.8wt%的變黏滑溜水溶液以分析濃度對(duì)于降阻率的影響。選用2.5 m長(zhǎng)，內(nèi)徑為8 mm的直管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)壓點(diǎn)各據(jù)兩端0.25 m，即間距為2 m。先測(cè)量不同排量下清水的流動(dòng)壓降(每個(gè)流速點(diǎn)都要待至壓力穩(wěn)定再進(jìn)行記錄)，然后測(cè)量某一濃度變黏滑溜水在不同排量下的壓降，清洗管路后變換其他濃度的變黏滑溜水重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

本研究中室內(nèi)降阻性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《NB/T14003.1-2015 滑溜水性能指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法》。

1.2.4室內(nèi)懸砂實(shí)驗(yàn)

將吉木薩爾頁(yè)巖露頭加工成300 mm見(jiàn)方的巖塊，然后對(duì)該巖塊分別進(jìn)行壓裂、3D掃描與打印、倒模等一系列的加工過(guò)程，制作成300 mm高，900 mm長(zhǎng)，縫寬為2 mm的粗糙裂縫模型(如圖2 所示)，以方便觀察并對(duì)比支撐劑在不同類型滑溜水中的運(yùn)移與沉降規(guī)律，支撐劑運(yùn)移鋪置可視化裝置如圖3 所示。配置常規(guī)的滑溜水溶液以及質(zhì)量濃度為0.6 wt%的FR-Z900變黏滑溜水溶液作為懸砂性能測(cè)試的攜砂液。支撐劑選用砂濃度為100 kg/m3的30/50 目的石英砂。測(cè)試泵速設(shè)置為0.02 m3/min(對(duì)應(yīng)的縫內(nèi)流速約為0.6 m/s)。

圖2 3D打印粗糙裂縫模型Fig. 2 Rough fracture model duplicated from the fractured outcrop sample by 3D printing

圖3 支撐劑運(yùn)移鋪置可視化裝置Fig. 3 Visible slot-flow model with 3D-printed rough fracture faces

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 黏度性能評(píng)價(jià)

不同變黏滑溜水降阻劑母液加量下所測(cè)得的黏度曲線如圖4 所示。從圖中顯示的規(guī)律來(lái)看，隨著降阻劑濃度的增加，變黏滑溜水的溶液黏度在相同剪切速率下逐漸增加，濃度從0.4wt%升至0.6wt%時(shí)，黏度明顯增加。在高剪切狀態(tài)下(超過(guò)1000 s-1)，0.6wt%及以上濃度仍然可以保持50 mPa·s以上黏度。因此，在攜砂段或暫堵段，增加變黏滑溜水濃度至0.6wt%能夠快速實(shí)現(xiàn)壓裂液黏度增加(增黏10 倍以上)，以便支撐劑的縫內(nèi)運(yùn)移或暫堵劑的炮眼或縫內(nèi)封堵[34-35]。而在0.1wt%濃度下變黏滑溜水與常規(guī)滑溜水區(qū)別較小，在前置液階段，可以使用0.1wt%變黏滑溜水以控制施工成本。由于該體系高濃度下顯著增黏的特性，通過(guò)控制降阻劑濃度，可實(shí)現(xiàn)大范圍連續(xù)變黏的效果，因此將該新結(jié)構(gòu)滑溜水稱為變黏滑溜水。

圖4 不同濃度變黏滑溜水體系黏度測(cè)試結(jié)果(左)，高、低濃度變黏滑溜水與常規(guī)滑溜水黏度對(duì)比(右)Fig. 4 Viscosity of the viscous slickwater at diff erent concentrations (left)， viscosity comparison between the viscous slickwater and the conventional slickwater at low and high concentrations.

2.2 黏彈性能評(píng)價(jià)

通過(guò)動(dòng)態(tài)頻率掃描實(shí)驗(yàn)，圖示了0.6wt%濃度變黏滑溜水黏性模量值、彈性模量值隨頻率變化的關(guān)系圖，如圖5 所示。隨著頻率的逐漸增加，黏性模量和彈性模量均會(huì)隨頻率增加。處于低頻區(qū)時(shí)，形變發(fā)生較為緩慢，分子鏈大多能量較低，而且能量多在黏性緩慢流動(dòng)中發(fā)生損耗，導(dǎo)致彈性模量較低的情況出現(xiàn)。隨著頻率增大，分子鏈沒(méi)有足夠時(shí)間滑動(dòng)損耗，使得具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的變黏滑溜水體系彈性模量增強(qiáng)。變黏滑溜水體系黏性主導(dǎo)區(qū)與彈性主導(dǎo)區(qū)的分界點(diǎn)，也即彈性模量G′與黏性模量G″交點(diǎn)小于1 Hz，說(shuō)明該體系展現(xiàn)出良好的黏彈性能，可滿足井筒與縫內(nèi)彈性攜砂需求。

圖5 0.6 wt%變黏滑溜水黏彈模量曲線Fig. 5 Change of viscoelastic modulus of 0.6 wt% viscous slickwater at diff erent shearing frequencies

2.3 降阻率性能評(píng)價(jià)

為了方便與現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行對(duì)照，將室內(nèi)實(shí)驗(yàn)排量根據(jù)下式轉(zhuǎn)換為流速。

式中：v—流速，m/s；

Q—室內(nèi)環(huán)路摩阻測(cè)試裝置排量，kg/h；

ρ—變黏滑溜水密度，隨濃度變化極小，式中取1020 kg/m3；

S—摩阻測(cè)試直管截面積，mm2。

繪制不同濃度下的變黏滑溜水降阻率與流速的關(guān)系曲線如圖6 所示。

圖6 不同濃度變黏滑溜水降阻率測(cè)試曲線Fig. 6 Friction reduction rates of the viscous slickwater at diff erent concentrations

由圖6 可知，在濃度一定時(shí)，流速即泵注排量越大，變黏滑溜水的降阻率越高，隨著流速的進(jìn)一步增加，降阻率曲線逐漸趨于平緩，直至達(dá)到一個(gè)“平臺(tái)”。通過(guò)對(duì)比不同濃度的變黏水滑溜水降阻率曲線可以看出，流速即排量較低的條件下，較高濃度的變黏滑溜水的降阻效果較差，在0.6wt%及以上濃度變黏滑溜水黏黏度在剪切速率170 s-1時(shí)黏黏度超過(guò)100 mPa·s，主要由于低流速下黏性主導(dǎo)，能量多在黏性緩慢流動(dòng)中損耗，所以降阻率變現(xiàn)不佳(如圖6 中0.6wt%變黏滑溜水在流速為1.316 m/s的條件下對(duì)應(yīng)的降阻率為-152.78%)。隨著流速的增加，高濃度的變黏滑溜水的降阻率隨濃度的增加會(huì)出現(xiàn)陡增，且在流速大于8 m/s時(shí)，較高濃度的變黏滑溜水體系降阻性能表現(xiàn)優(yōu)異，0.1 wt%的變黏滑溜水體系降阻率最高可達(dá)77.46%，降阻效果良好。現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工過(guò)程中，井筒內(nèi)液體流速大于15～22 m/s(10～14 m3/min)，不同濃度的變黏滑溜水均能夠大排量水力壓裂對(duì)降阻率的需求。從井筒進(jìn)入人工裂縫后，縫內(nèi)流速逐漸降低，高黏度下變黏滑溜水的黏性特征逐漸顯現(xiàn)，能夠攜帶支撐劑進(jìn)入裂縫更深處，且能夠預(yù)防壓裂時(shí)的砂堵風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 室內(nèi)懸砂實(shí)驗(yàn)

將制作好的粗糙裂縫模型放置在可視化支撐劑運(yùn)移模擬裝置中開(kāi)始測(cè)試，其主要的實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括：(1)泵入不攜砂的滑溜水溶液充滿至整個(gè)裂縫模型。(2)然后將砂液泵入裂縫模型，分別觀察常規(guī)滑溜水體系和0.6wt%的變黏滑溜水體系攜砂時(shí)對(duì)石英砂的懸浮和遷移情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7 所示。

圖7 常規(guī)滑溜水(a)與變黏滑溜水(b)攜砂性能對(duì)比圖Fig. 7 Comparison of sand-carrying performance between the conventional slickwater (a) and the viscous slickwater (b)

對(duì)于常規(guī)的滑溜水體系，由于重力作用，大部分石英砂沉入底部，裂縫模型中有明顯的砂堤形成且砂粒輸送距離較短(圖7a所示)，而對(duì)于變黏滑溜水體系(如圖7b所示)，沒(méi)有明顯的砂堤形成且砂粒較為均勻的填充至整個(gè)裂縫中，說(shuō)明其懸砂性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)滑溜水體系。變黏滑溜水的黏性模量和彈性模量均顯著高于常規(guī)滑溜水，攜砂性能優(yōu)越。

3 吉木薩爾試驗(yàn)井變黏滑溜水礦場(chǎng)施工效果

根據(jù)室內(nèi)降阻率及懸砂性能測(cè)試的結(jié)果，相比于常規(guī)的滑溜水體系，變黏滑溜水體系在降阻效果及攜砂性能等方面表現(xiàn)都更為優(yōu)秀。為了探究該變黏滑溜水體系在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用效果，選取新疆吉木薩爾區(qū)塊的三口臨近生產(chǎn)井進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3.1 壓裂試驗(yàn)井參數(shù)對(duì)比

選取吉木薩爾凹陷二疊系盆地蘆草溝組的A、B、C三口臨近的生產(chǎn)井的水平段進(jìn)行分段多簇壓裂改造。一方面這些目標(biāo)井所處儲(chǔ)層物性較差，自然產(chǎn)能低，壓裂改造后可大幅提高產(chǎn)能；另一方面這些水平井難以使用機(jī)械分隔，經(jīng)過(guò)壓裂改造后的產(chǎn)量提升可直接反映利用暫堵劑進(jìn)行分段多簇壓裂改造的效果。其中B、C兩口井為試驗(yàn)井，壓裂液體系選擇變黏滑溜水壓裂液；而A井作為參照井，選用常規(guī)凍膠壓裂液+滑溜水進(jìn)行施工作業(yè)，三口目標(biāo)井的主體加砂支撐劑均為30～50 目石英砂。三口井的壓裂施工參數(shù)如表1 所示，壓裂液體系如表2 所示(壓裂液配方中濃度均為質(zhì)量濃度)。

表1 三口井施工壓裂參數(shù)表Table 1 Fracturing operation parameters of three chosen wells

表2 三口井壓裂液體系配方Table 2 Fracturing fluid formula for three chosen wells

3.2 壓裂施工曲線分析

因壓裂改造段數(shù)較多，特從三口井中各選取一段較為典型的壓裂改造段A-13#段、B-12#段以及C-10#段進(jìn)行壓裂施工曲線分析，以上三段均采用兩次加砂，段內(nèi)暫堵，加砂規(guī)模為單次80 m3。其中，A-13#段的單次加砂壓裂改造具體步驟如下：①用滑溜水泵送橋塞；②滑溜水泵送暫堵劑；③注入凍膠+滑溜水前置液；④注入凍膠攜砂液；⑤注入凍膠+滑溜水頂替液。B-12#段及C-10#段單次加砂程序與A-13#段的加砂程序相比，二者前置液及攜砂液有所差別，前置液由凍膠+滑溜水體系替換為低黏黏度變黏滑溜水，攜砂液由凍膠被替換為高黏變黏滑溜水。現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工曲線分別如圖8、9、10 所示。圖8、9中“低黏液添”代表在線混配至0.1wt%濃度，“高黏液添”代表在線混配至0.6wt%濃度(即液添除以排量)。

以A-13#段為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的壓裂施工曲線進(jìn)行分析可知(如圖8 所示)，低排量下加入暫堵劑后，通過(guò)小幅度提高施工排量，以便暫堵劑快速到達(dá)縫端形成封堵；隨后減小排量以防封堵過(guò)量導(dǎo)致地層超壓，后該段排量穩(wěn)定在2.2 m3/min，且壓力響應(yīng)效果良好(升壓幅度約為25 MPa)，這一變化趨勢(shì)表明暫堵劑成功封堵了前段壓裂改造所形成的裂縫，使得后續(xù)的壓裂液得以壓開(kāi)未有裂縫形成的區(qū)域[36]，利用相同的分析方法，圖9 中B-12#段以及圖10 中C-10#段可得出相同的結(jié)論，即采用變黏滑溜水體系施工的改造井段，均顯示出壓裂施工作業(yè)中暫堵效果良好，可以滿足攜砂性能要求。

圖9 B-12#壓裂施工曲線Fig. 9 Fracturing operation curves of stage#12 in Well-B

圖10 C-10#壓裂施工曲線Fig. 10 Fracturing operation curves of stage#10 in Well-C

同時(shí)，在3 口目標(biāo)井的加砂規(guī)模及液砂比相近的情況下(如表1 所示)，變黏滑溜水僅僅通過(guò)濃度變化，即可實(shí)現(xiàn)低黏度與高黏度的切換，為未來(lái)無(wú)人壓裂(人工智能輔助壓裂)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。采用變黏滑溜水壓裂施工的兩口試驗(yàn)井B、C最大攜砂濃度可達(dá)250 kg/m3，使得支撐劑輸送和裂縫支撐更為有效，最終可以取得與常規(guī)凍膠體系壓裂改造的A井同樣良好的暫堵壓裂改造效果。

3.3 實(shí)施效果分析

根據(jù)3 口井的壓裂施工圖及摩阻計(jì)算公式，分別統(tǒng)計(jì)3 口井各段的摩阻，然后計(jì)算各壓裂段的降阻率情況，計(jì)算所得各段暫堵前后降阻率情況分別如圖11、圖12 所示。

圖11 暫堵前降阻率曲線Fig. 11 Calculated fraction reduction rates before temporary plugging

圖12 暫堵后降阻率曲線Fig. 12 Calculated fraction reduction rates after temporary plugging

從統(tǒng)計(jì)的3 口目標(biāo)井各壓裂改造段暫堵前后降阻率情況來(lái)看，暫堵前3 口井的平均降阻效果均顯示良好，相差不大，均在73%左右，且使用變黏滑溜水體系的試驗(yàn)井C要略好于使用常規(guī)壓裂液體系的壓裂改造井A井；而在加入暫堵劑后，相比于暫堵前的降阻效果，A井的降阻效果有所下降，而B(niǎo)、C井的平均降阻率均要由于優(yōu)于暫堵前的降阻率，甚至C井各改造段的平均降阻率高達(dá)81%。

再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)排量及壓裂液黏度等數(shù)據(jù)計(jì)算可知，A井現(xiàn)場(chǎng)施工的滑溜水流速約為8 m/s，而B(niǎo)、C井現(xiàn)場(chǎng)排量的流速約在10 m/s左右，將對(duì)應(yīng)流速下對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)降阻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果與室內(nèi)降阻率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖6)對(duì)比可知，二者吻合較好。綜上所述，變黏滑溜水體系的降阻性能要優(yōu)于常規(guī)的壓裂液體系。

壓裂改造施工后，統(tǒng)計(jì)3 口目標(biāo)井80 d內(nèi)的日產(chǎn)油量及累產(chǎn)油量情況如圖13 所示。根據(jù)圖13 中顯示的結(jié)果，無(wú)論是日產(chǎn)油還是累產(chǎn)油情況，使用變黏滑溜水壓裂的B、C井的施工效果都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)凍膠+滑溜水壓裂改造的A井，其壓裂施工后80 天內(nèi)的累產(chǎn)油量分別為A井的2.5 倍和4 倍，增產(chǎn)效果顯著。

圖13 試驗(yàn)井壓裂后80 日產(chǎn)油量及累產(chǎn)油量統(tǒng)計(jì)圖Fig. 13 Production histories of three wells in 80 days

綜合現(xiàn)場(chǎng)施工的結(jié)果，相比于常規(guī)壓裂液體系，變黏滑溜水壓裂液體系可以通過(guò)濃度變換兼顧降阻和攜砂性能需求，一方面可以大幅度降低管柱施工摩阻，提高縫內(nèi)流速，以便造復(fù)雜裂縫，壓裂改造后油井可以獲得比常規(guī)壓裂改造井更高的產(chǎn)能；另一方面后期通過(guò)增加濃度的方式即可實(shí)現(xiàn)增黏，進(jìn)而增加砂比，可減少液體用量，且采用在線混配的方式，極大地節(jié)約了施工場(chǎng)地，避免了凍膠的水化，減少了儲(chǔ)存設(shè)備的使用，若按每方液節(jié)省15 元計(jì)算，幾萬(wàn)方液節(jié)省配液費(fèi)可達(dá)幾十萬(wàn)元，成本降低顯著，應(yīng)用前景十分廣闊。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于變黏滑溜水體系的研究較少，本文也只做了一些比較初步的研究，后續(xù)若進(jìn)行更為深入的研究，筆者認(rèn)為可從以下2 個(gè)方面進(jìn)行考慮：一方面有待研究全程高濃度變黏滑溜水加砂的改造效果；另一方面可以深入研究濃度連續(xù)變化以優(yōu)化壓裂各個(gè)時(shí)期(如起裂、延伸、支撐等)砂比，在考慮裂縫改造體積的同時(shí)兼顧保證支撐導(dǎo)流能力，以期獲得更為理想的施工改造效果。

4 結(jié)論

變黏滑溜水具有較好的降阻性能和攜砂性能，在非常規(guī)油氣儲(chǔ)層壓裂改造中應(yīng)用前景廣闊，通過(guò)研究本文可得以下認(rèn)識(shí)：

(1)在模擬井筒內(nèi)流動(dòng)的高剪切速率下，0.6wt%及以上濃度的變黏滑溜水能夠保持50 mPa·s以上黏度；同時(shí)，該液體的彈性模量G′與黏性模量G″的交點(diǎn)小于1 Hz，展示出的黏彈性能也有助于降低支撐劑的縫內(nèi)沉降速率，能夠在簡(jiǎn)化壓裂施工工藝之余，提高支撐劑在人工裂縫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的展布。

(2)雖然增加變黏滑溜水濃度以提高其黏度的同時(shí)，會(huì)降低其降阻性能，但管路摩阻實(shí)驗(yàn)顯示，0.1wt%～0.8wt%的濃度下降阻率均超過(guò)60%，且最高超過(guò)75%，能夠滿足壓裂現(xiàn)場(chǎng)大排量施工的要求。

(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果顯示，0.1wt%濃度的變黏滑溜水與常規(guī)滑溜水降租性能相近，而其0.6wt%濃度可兼顧降阻和攜砂性能需求，能夠替換交聯(lián)胍膠進(jìn)行水力壓裂攜砂段和暫堵段的現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。

(4)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，使用變黏滑溜水有利于支撐劑運(yùn)移至裂縫遠(yuǎn)端，增大人工裂縫網(wǎng)絡(luò)的支撐效率。變黏滑溜水試驗(yàn)井的平均產(chǎn)量約為傳統(tǒng)壓裂施工井的4 倍左右。通過(guò)控制變黏滑溜水濃度，可以實(shí)現(xiàn)大范圍黏度變化，在減少施工工序的同時(shí)，增加壓裂井產(chǎn)量。