清潔壓裂液在油田低效井上的應(yīng)用與評價(jià)

[摘要]針對聚驅(qū)采出井壓裂低效比例逐年升高的問題，分析聚驅(qū)油井壓裂低效的原因，由于地層溫度和壓力偏低，導(dǎo)致常規(guī)壓裂液壓裂施工后很難排出，粘稠的壓裂液和壓裂液形成的濾餅堵塞地層孔隙，造成壓后不出液。清潔壓裂液因不含殘?jiān)?、添加劑少、易返排，不需破膠，對支撐裂縫及裂縫附近的地層無殘?jiān)鼈ΑＧ鍧崏毫岩菏覂?nèi)性能評價(jià)表明，清潔壓裂液具有良好的抗剪切性、破膠性、濾失性、防膨性及原油配伍性，現(xiàn)場應(yīng)用清潔壓裂液對低壓、低效井進(jìn)行挖潛改造，取得了較好的措施效果，達(dá)到改造儲(chǔ)層的目的，改善井區(qū)開發(fā)效果。

[關(guān)鍵詞]壓裂 清潔壓裂液 聚驅(qū) 性能評價(jià) 應(yīng)用

中圖分類號：TE2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420106－02

一、引言

隨著薩南開發(fā)區(qū)聚驅(qū)開采面積的擴(kuò)大，聚驅(qū)采出井壓裂低效已成為影響聚驅(qū)壓裂工藝技術(shù)調(diào)整挖潛作用的一個(gè)嚴(yán)重問題。資料統(tǒng)計(jì)表明，自2002年以來，薩南油田共對119口聚驅(qū)采出井進(jìn)行了壓裂施工，壓后出現(xiàn)低效井12口，比例達(dá)10%，累計(jì)影響油量16110t，低效井治理費(fèi)用高達(dá)78萬元，這一問題不僅貽誤了聚驅(qū)受效措施挖潛的有利時(shí)機(jī)，而且增加了作業(yè)施工費(fèi)用。因此，分析聚驅(qū)采出井壓裂低效的原因，并采取相應(yīng)的措施預(yù)防、治理低效井，有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。

二、聚驅(qū)壓裂低效原因分析

通過對12口低效井施工質(zhì)量、地質(zhì)條件及壓裂工藝、液面恢復(fù)測試結(jié)果等因素綜合分析，認(rèn)為產(chǎn)生低效的主要原因是：在地層壓力和地層溫度較低的情況下，常規(guī)壓裂液破膠不徹底，且地層沒有足夠的返排壓差，導(dǎo)致壓裂施工后壓裂液很難排出，粘稠的壓裂液和壓裂液形成的濾餅堵塞地層孔隙，造成壓后不出液。

要解決低效井問題，關(guān)鍵在于解決壓裂液在低溫下的徹底破膠和濾餅溶解問題。常規(guī)水基壓裂液的破膠性能與剪切流變性能是互相矛盾的，要想壓裂液破膠性能好，必須要多添加破膠劑，但同時(shí)破膠劑會(huì)破壞壓裂液的剪切性能，使壓裂液攜砂性能變差，容易形成砂堵。另外，由于地層溫度低（在30℃以下時(shí)），過硫酸鹽破膠劑的氧化性無法得到釋放，必須使用破膠助劑與過硫酸鹽混合破膠，所以混合破膠劑的破膠時(shí)間很難控制。對水力壓裂作業(yè)后返排液分析表明：胍膠聚合物返至地面的量只占泵入量的30-40%，存留下來的聚合物對地層和支撐裂縫造成明顯的傷害。對聚驅(qū)開采而言，其壓裂目的層為高滲透油層（PⅠ1～4），壓裂液中聚合物和添加劑能夠穿透多數(shù)孔喉形成內(nèi)部濾餅，在這種情況下，巖石內(nèi)部抗濾失阻力大大降低，尤其對于低壓油藏，要恢復(fù)裂縫附近壓前滲透率或提高其導(dǎo)流能力幾乎是不可能的。因此，常規(guī)水基壓裂液不適用于地層壓力低、溫度低的井。清潔壓裂液與常規(guī)壓裂液相比，具有不含殘?jiān)?、添加劑少、易返排，不需要交?lián)劑和破膠劑，對支撐裂縫及裂縫附近的地層沒有殘?jiān)鼈Φ膬?yōu)點(diǎn)，適合于低溫、低壓儲(chǔ)層的壓裂改造。

三、清潔壓裂液成膠、破膠機(jī)理

清潔壓裂液以表面活性劑為主劑，當(dāng)表面活性劑的濃度超過其臨界膠束濃度時(shí)，表面活性劑在鹽溶液中會(huì)形成微胞，且纏繞在一起，增加溶液的粘度。利用這種性質(zhì)，在壓裂過程中可達(dá)到攜砂造縫的目的。這種粘彈性凍膠的粘度不受剪切速率的影響，在不同的剪切速率下，流體具有基本恒定的粘度，屬于牛頓流體。當(dāng)這些微胞接觸到地層中的油氣時(shí)，油氣會(huì)破壞微胞的穩(wěn)定性，使微胞由桿狀變成球狀，從而使凍膠失去粘度；另外，地層水可通過稀釋作用，也可以使桿狀微胞不再相互纏繞在一起，而失去粘度。因此，這種清潔壓裂液中無需加入破膠劑，成分中主要為表面活性劑，無殘?jiān)?，也不?huì)對地層和裂縫造成傷害。

四、清潔壓裂液的室內(nèi)性能評價(jià)

（一）抗剪切性能

清潔壓裂液由于締合作用，形成了與常規(guī)植物膠壓裂液“高粘高彈”不同的“低粘高彈”的流變性能，其與常規(guī)植物膠壓裂液不同，靠粘彈性攜砂，傳統(tǒng)的支撐劑輸送要求是壓裂液在170s-1時(shí)應(yīng)有50-70mpa.s的粘度，清潔壓裂液在170s-1時(shí)粘度達(dá)30-50mpa.s即可有效攜砂。

將清潔壓裂液主劑與清水按3:100配比混合，攪拌2分鐘，即形成了清潔壓裂液凍膠。將壓裂液凍膠放入RS300流變儀中，在溫度為40℃、170s-1條件下剪切30分鐘，結(jié)果如下。

從表中看出，清潔壓裂液剪切30min后粘度值在50mpa.s以上，粘度下降在17%左右。

（二）破膠性能和表面張力

清潔壓裂液遇到油氣和地層水就會(huì)失去粘彈性，破膠水化，無需添加破膠劑。

1．緩釋破膠

在壓裂液中加入不同比例的水，在30℃下破膠30min，破膠液粘度及表面張力見表2。

分析表2中的數(shù)據(jù)，隨著加水量的增加，清潔壓裂液的破膠液粘度降低，當(dāng)壓裂液與水的體積相同時(shí)，破膠液粘度為1.51mpa.s。

2．與烴類接觸破膠

在100ml壓裂液中分別加入10ml的柴油和原油，在30℃下破膠30min，破膠液粘度及表面張力見表3。

表3數(shù)據(jù)顯示，清潔壓裂液與烴類接觸破膠，破膠水化液粘度接近清水粘度，表面張力低。

（三）巖心傷害試驗(yàn)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從壓裂處理后的巖心返排速度，清潔壓裂液比交聯(lián)胍爾膠和交聯(lián)HEC壓裂液快。對被處理油井產(chǎn)能影響最大的支撐劑充填層導(dǎo)流能力，用填砂管進(jìn)行了測試，清潔壓裂液攜砂填充的支撐劑層的滲透率傷害率小于10%，滲透率保留率一般在90%以上，遠(yuǎn)高于使用交聯(lián)胍爾膠壓裂液時(shí)的相應(yīng)值。

（四）濾失性能

采用高溫高壓濾失儀，實(shí)驗(yàn)清潔壓裂液的濾失情況，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，清潔壓裂液濾失后無濾餅。測得的濾失系數(shù)為7.52×10-4m/min1/2，初濾失量為2.11×10-4m3/m2。

（五）防膨性能

由于清潔壓裂液中主要成分為表面活性劑，其具有一定的防膨作用，由下表5數(shù)據(jù)可以看出，清潔壓裂液與2%KCl水溶液的防膨性能相同，能夠有效的防止壓裂過程中的粘土膨脹，利于油層保護(hù)和改善壓裂效果。

（六）壓裂液殘?jiān)暗貙釉团湮樾詫?shí)驗(yàn)

與水破膠后的壓裂液，經(jīng)過30min、3000r/min離心后，液體不分層，無沉淀出現(xiàn)，無固相，過濾無殘?jiān)?。與烴類接觸后，可明顯看到壓裂液體系緩慢發(fā)生變化，最后油水分層，壓裂液破膠，過濾無殘?jiān)?/p>

為了驗(yàn)證清潔壓裂液與薩南開發(fā)區(qū)聚合物區(qū)塊的原油配伍情況，實(shí)驗(yàn)選取了薩南開發(fā)區(qū)7口井的原油做了配伍實(shí)驗(yàn)。

從上表可以看出，清潔壓裂液與地層原油充分配伍。

五、清潔壓裂液現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

2006年，在以往測試地層壓力低及壓裂低效的聚驅(qū)采出井中選取5口井進(jìn)行清潔壓裂液現(xiàn)場試驗(yàn)。5口井完全按設(shè)計(jì)順利完成壓裂施工，一次成功率達(dá)100%，整個(gè)施工過程中各項(xiàng)施工指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了壓裂改造的目的。

（一）現(xiàn)場應(yīng)用

通過現(xiàn)場跟蹤觀察，壓裂結(jié)束擴(kuò)散壓力2小時(shí)后，打開套管可以看到排出的液體已經(jīng)破膠，且有一定的噴量，排出液油水分離，界面清晰。與以往此類井壓后井口無氣、液排出現(xiàn)象形成鮮明對比。施工參數(shù)見下表7。

選取南3-51-P125井施工曲線(如圖1-圖2所示)進(jìn)行分析?？梢钥闯觯鍧崏毫岩耗軌驖M足設(shè)計(jì)要求，每條縫加砂4.43～5.93m3，平均砂比30%，施工過程中壓力平穩(wěn)。

（二）措施效果對比

通過對5口低壓聚驅(qū)采出井的分析，對其連通注入井進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。實(shí)施清潔壓裂液壓裂前后對比，平均單井日產(chǎn)液由壓前的82.6t，上升為128.4t，日增液45.8t；日產(chǎn)油由壓前的19.2t，上升為24.5t，日增油5.3t，沉沒度上升了184.46米，采液強(qiáng)度提高了4.87t/d.m，采油強(qiáng)度提高了0.56t/d.m。達(dá)到了改造儲(chǔ)層的目的，有效改善了井區(qū)挖潛效果。增產(chǎn)效果對比表見下表8。

六、結(jié)論及認(rèn)識

1．聚驅(qū)采出井壓裂低效的主要原因是地層溫度、壓力偏低導(dǎo)致常規(guī)壓裂液對地層及裂縫造成傷害。

2．清潔壓裂液成分中主要為表面活性劑，無殘?jiān)?，易返排，遇水和原油破膠徹底，不需添加破膠劑，所以對支撐裂縫及裂縫附近的地層無殘?jiān)鼈?，尤其適用于低溫、低壓儲(chǔ)層的壓裂改造。

3．室內(nèi)性能實(shí)驗(yàn)表明清潔壓裂液具有很好的抗剪切性，較低的表面張力，較少的濾失量，無殘?jiān)?，不形成濾餅。

4．清潔壓裂液的現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的壓裂低效井治理效果，解決了低壓井的挖潛治理問題，改善了井區(qū)開發(fā)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鴻勛，水力壓裂原理，石油工業(yè)出版社，1987年.

[2]官長質(zhì)，壓裂作業(yè)中的保護(hù)油氣層技術(shù)，壓裂酸化技術(shù)論文集，北京：石油工業(yè)出版社，1999年.

作者簡介：

馬展朝，男，漢族，陜西省西安市人，碩士學(xué)位，大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，工程師，主要研究方向：采油工程技術(shù)。