川中沙溪廟致密油藏壓裂液技術(shù)研究及應(yīng)用①

孫 川 劉友權(quán) 熊 穎 鄭 凱 吳文剛 陳鵬飛 張 倩

(中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院)

對(duì)于川中致密油藏的開(kāi)發(fā)，前期主要開(kāi)展了小規(guī)模凍膠壓裂液技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)6井次，其中 3井次壓裂失敗，3井次取得成功，因其在儲(chǔ)層中形成的裂縫單一，泄流面積小，因此無(wú)工業(yè)油流。本研究借鑒頁(yè)巖氣大規(guī)模體積壓裂思路，將滑溜水與凍膠壓裂液進(jìn)行復(fù)合應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出了適合川中沙溪廟致密油儲(chǔ)層的“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)。該技術(shù)先以低黏度的滑溜水大排量泵注方式在地層中形成復(fù)雜縫網(wǎng)，再以高黏度的凍膠壓裂液造主縫，多次交替泵注，最終形成大規(guī)模的連通性體積縫網(wǎng)，增大泄流面積。

1 川中沙溪廟儲(chǔ)層特征及壓裂液性能要求

1.1 沙溪廟儲(chǔ)層特征

沙一段厚度340～380 m，巖性為紫紅色、灰綠色泥巖夾砂巖，以長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石石英砂巖為主。地質(zhì)資料表明：沙一儲(chǔ)層屬特低孔、低滲儲(chǔ)集層，平均孔隙度為1.39%～5.61%，裂縫發(fā)育程度高，孔隙結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為小孔細(xì)喉特征[1-3]。由于這類儲(chǔ)集層的孔隙度、滲透率極低，因此必須進(jìn)行壓裂改造，增加溝通天然裂縫的機(jī)率，才可能獲得工業(yè)油氣流。

1.2 川中沙溪廟儲(chǔ)層對(duì)壓裂液性能要求

根據(jù)致密油儲(chǔ)層特低孔、低滲等特點(diǎn)，結(jié)合前期單獨(dú)采用滑溜水壓裂液或凍膠壓裂液未取得改造效果的分析認(rèn)識(shí)，認(rèn)為采用“滑溜水+凍膠”混和壓裂液技術(shù)可實(shí)現(xiàn)體積壓裂和常規(guī)壓裂的復(fù)合效果，使儲(chǔ)層形成體積縫網(wǎng)，增大泄流面積，提高儲(chǔ)層滲透率。因此，適合川中沙溪廟儲(chǔ)層改造的壓裂液應(yīng)滿足：①滑溜水具有良好的降阻效果，降阻率>60%；②凍膠壓裂液耐剪切能力強(qiáng)，在地層溫度、剪切速率170 s-1條件下，剪切2 h黏度>100 mPa·s；③混合壓裂液的破乳性能好，破乳率≥95%；④混合壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害小，基質(zhì)傷害率<25%。

2 “滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)

2.1 滑溜水配方與性能

2.1.1配方組成

滑溜水最主要的作用是降低泵注時(shí)的管路摩阻，提高施工排量，從而有利于滑溜水多段塞注入造復(fù)雜縫網(wǎng)[4-8]。根據(jù)川中沙溪廟儲(chǔ)層特征，從降阻、破乳、助排等方面考慮，選用聚丙烯酰胺類物質(zhì)為降阻劑，開(kāi)發(fā)出了一種低摩阻的滑溜水。其配方組成為：0.05%～0.1%(w)聚丙烯酰胺類降阻劑+0.01%～0.015%(w)破乳劑+0.2%～0.5%(w)助排劑+0.2%～0.5%(w)防膨劑+0.01%(w)殺菌劑。

2.1.2降阻性能

由圖1可知，在低排量時(shí)，研發(fā)的聚丙烯酰胺類滑溜水與胍膠類滑溜水的摩阻相當(dāng)，但隨著排量的增大，聚丙烯酰胺類滑溜水的摩阻明顯低于胍膠類滑溜水的摩阻。表明在大排量條件下，聚丙烯酰胺類降阻劑的降阻性能優(yōu)于胍膠類。與清水相比，聚丙酰胺類降阻劑的降阻率>60%。

2.1.3防膨性能

由于川中沙溪廟儲(chǔ)層具有一定的水敏性，為了抑制黏土礦物的水化膨脹，在滑溜水體系中加入了防膨劑，防膨性能見(jiàn)表1。

表1 滑溜水防膨性能

從表1可以看出，滑溜水的防膨率可達(dá)90%以上，且耐水洗率大于95%，表明該滑溜水具有較好的抑制黏土礦物水化膨脹性能，有利于降低因黏土膨脹帶來(lái)的傷害。

2.1.4破乳性能

由于川中沙溪廟儲(chǔ)層產(chǎn)原油，滑溜水在儲(chǔ)層中極易與原油產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成排液困難。因此,在壓裂改造過(guò)程中，應(yīng)考慮滑溜水在原油條件下的防乳破乳性能。滑溜水破乳性能見(jiàn)表2。

表2 滑溜水破乳性能(70 ℃)

從表2可以看出，不同油水比條件下，該滑溜水與川中沙溪廟儲(chǔ)層原油形成的乳液都能快速、徹底地破乳，破乳率達(dá)95%以上，滿足SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中破乳率≥95%的指標(biāo)要求。

2.2 凍膠壓裂液配方與性能

2.2.1配方組成

凍膠壓裂液常用的稠化劑有(改性)胍膠、魔芋膠、田菁膠等，本實(shí)驗(yàn)采用一種低相對(duì)分子質(zhì)量、低殘?jiān)碾夷z作為壓裂液稠化劑，并根據(jù)川中沙溪廟儲(chǔ)層特征，從耐剪切、破乳、低傷害等方面考慮，研發(fā)出的凍膠壓裂液配方為：0.35%～0.45%(w)胍膠+0.01%～0.02%(w)破乳劑+0.5%～1.0%(w)助排劑+0.5%～1.0%(w)防膨劑+0.05%～0.1%(w)殺菌劑+0.35%～0.45%(w)交聯(lián)劑+0.05%～0.1%(w)破膠劑。

2.2.2耐剪切性能

室內(nèi)采用PVS高溫高壓流變儀對(duì)凍膠壓裂液的耐剪切性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，該凍膠壓裂液具有良好的耐剪切能力，在70 ℃、170 s-1條件下，剪切120 min后的黏度≥100 mPa·s，遠(yuǎn)高于SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中凍膠黏度≥50 mPa·s的指標(biāo)要求，這有利于避免因耐剪切性能差而造成的造縫能力低，縫寬不夠，易砂堵等問(wèn)題。

2.2.3與儲(chǔ)層及流體配伍性能

川中沙溪廟儲(chǔ)層產(chǎn)原油，且在壓裂過(guò)程中將產(chǎn)生少量巖屑。因此，室內(nèi)對(duì)凍膠壓裂液與儲(chǔ)層及流體進(jìn)行了配伍性能評(píng)價(jià)。

從表3、圖3及圖4可以看出，該凍膠壓裂液與川中沙溪廟儲(chǔ)層原油形成的乳液可快速、徹底破乳，破乳率達(dá)95%以上，且與儲(chǔ)層無(wú)不良反應(yīng)，破乳界面清晰，配伍性好。

表3 凍膠壓裂液與儲(chǔ)層及流體配伍性能

2.2.4基質(zhì)傷害性能

凍膠壓裂液通常會(huì)對(duì)巖心造成一定的基質(zhì)傷害。本實(shí)驗(yàn)采用凍膠壓裂液的破膠液對(duì)川中沙溪廟G36井的巖心基質(zhì)傷害情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)(表4)。

表4 破膠液對(duì)川中沙溪廟G36井的巖心基質(zhì)傷害情況

從表4可以看出，凍膠壓裂液的破膠液對(duì)巖心的傷害較小，滿足SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中基質(zhì)傷害率<25%的指標(biāo)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)在川中沙溪廟儲(chǔ)層成功應(yīng)用2井次，獲得了良好的儲(chǔ)層改造效果。

從表5可以看出，“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)適合川中沙溪廟儲(chǔ)層改造作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)降阻率達(dá)60%以上，且返排率高于40%。同時(shí)，返排液破乳快，放噴池中無(wú)明顯乳化現(xiàn)象，因壓裂液乳化滯留地層帶來(lái)的儲(chǔ)層傷害低。

表5 施工效果統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論與建議

(1) 針對(duì)川中沙溪廟儲(chǔ)層特低孔、低滲的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了適合該儲(chǔ)層改造的“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)。該混合壓裂液體系中的滑溜水具有低摩阻、高效防膨、破乳性能好等特點(diǎn)；而凍膠壓裂液具有耐剪切、與儲(chǔ)層及流體配伍性能好、對(duì)儲(chǔ)層傷害低等特點(diǎn)。

(2) “滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)在川中沙溪廟儲(chǔ)層開(kāi)展了2井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，改造效果明顯，其獲井口測(cè)試產(chǎn)油45.1 t/d，表明該技術(shù)適合川中沙溪廟儲(chǔ)層改造作業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 代金友.鄂爾多斯盆地中部氣田儲(chǔ)層試井特征[J].天然氣工業(yè),2009,29(11):86-89.

[2] 馬絨利.延長(zhǎng)油田低滲透儲(chǔ)層提高采收率潛力探討[J].油氣田地面工程,2010,29(8):90-91.

[3] 黃禹忠.川西低致密氣藏低傷害壓裂液技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鉆采工藝,2009,32(1):33-35.

[4] Phillips Z D,Halverson R J,Strauss S R,et al.A case study in the bakken formation:changes to hydraulic farcture stimulation treatments result in improved oil production and reduced treatment costs[R].SPE 108045,2007.

[5] Powell A,Bustos O, Kordziel W, et al.Fiber-laden fracturi-ng fluid improves production in the bakken shale multilateral play[R].SPE 107979,2007.

[6] Vincent M C.Examining our assumptions-have oversimplifications jeopardized our ability to design optimal fracture treatments[R].SPE 119143,2009.

[7] Li L, Nasr-El-Din H A, Cawiezel K E.Rheological properties of a new class of viscoelastic surfactant[R].SPE 121716,2009.

[8] McDaniel B W and Keith Rispler.Horizontal wells with multistage fracs prove to be best ec-onomic completion for many low-permeability reservoirs[R].SPE 125903,2009.