高礦化度水質(zhì)下壓裂液適應(yīng)性研究

羅風(fēng)杰（長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710021）

高礦化度水質(zhì)下壓裂液適應(yīng)性研究

羅風(fēng)杰（長慶油田分公司油氣工藝研究院，陜西 西安 710021）

長慶油田環(huán)江地區(qū)是增儲上產(chǎn)的重點產(chǎn)建區(qū)塊之一，該區(qū)油層具有埋藏深(2754m)、閉合應(yīng)力高(39.4MPa)、物性差(0.32md)等特點，儲層改造技術(shù)難度大，并且配液水Ca2+、Mg2+含量高，對壓裂液體系提出了更高要求。前期施工中壓裂液攜砂性能差、施工砂比低、易砂堵，嚴重影響了正常壓裂施工，達不到有效改造儲層的目的。為此，通過對水質(zhì)進行處理、對壓裂液體系進行配方優(yōu)化篩選，形成了環(huán)江長8主體改造壓裂液體系，極大地滿足了壓裂施工的要求。

環(huán)江油田；高礦化度；交聯(lián)螯合；壓裂

1 基本狀況

環(huán)江地區(qū)壓裂施工存在工作壓力高，壓力波動大，砂濃度提升困難，平均攜砂濃度低，中途有降砂濃度現(xiàn)象，加砂難度高，入地液量大，究其主要原因是胍膠性能變差引起的。

通過用FRA-PT壓裂設(shè)計軟件對壓裂施工曲線模擬人工裂縫產(chǎn)狀發(fā)現(xiàn)支撐裂縫長度較短、縫寬較小、鋪砂濃度低、裂縫導(dǎo)流通力差，說明前期壓裂施工不能達到充分改造儲層的目的。

2 原因分析

環(huán)江長8儲層溫度高（88.1℃），要求壓裂液具有良好的耐溫抗剪切性能，硼砂交聯(lián)壓裂液體系耐溫性能已不能滿足壓裂施工要求。在綜合分析環(huán)江長8油層填隙物特征的基礎(chǔ)上，優(yōu)選有機硼壓裂液配方體系。

在前期施工中發(fā)現(xiàn)壓裂液體系攜砂性能無法滿足施工需要。在保證化工料合格以及配液程序正確的前提下，我們對水質(zhì)進行了測定分析，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)用水呈弱酸性，與常規(guī)工業(yè)用水相比，固含量高出十倍左右，礦化度較高，最高達到164.51mmol/ L。配制基液靜置后，罐底出現(xiàn)沉淀，罐頂粘度較低，整罐液樣上下分層明顯，極不均勻。加入交聯(lián)劑充分循環(huán)交聯(lián)后，交聯(lián)呈脆性，且交聯(lián)液穩(wěn)定性、挑掛性能差，而且極易脫水變脆，液體抗剪貼性極差，攜砂性能弱，說明該地區(qū)水質(zhì)很難滿足高壓、高溫的環(huán)江地區(qū)深井壓裂施工要求。

3 對策制定

實驗證明，高礦化度水中Ca2+、Mg2+等高價金屬離子濃度大，能與胍膠高分子基團發(fā)生作用，導(dǎo)致胍膠液體不溶脹、分層、粘度低以及交聯(lián)后的凍膠韌性、抗溫性能、抗剪切力差等問題，那么成功的降低配液水的礦化度成為解決問題的關(guān)鍵。

結(jié)合現(xiàn)場施工條件以及在現(xiàn)有水質(zhì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過室內(nèi)多次試驗后終于研發(fā)出了能夠有效降低環(huán)江油田配液水高礦化度的新型螯合助溶劑AH-Z，它能夠利用其分子內(nèi)部高配位能力的官能團與水中的高價金屬離子結(jié)合達到有效降低礦化度的目的，這就成功的解決了胍膠分層、沉淀、不能溶脹的問題。與此同時，配合使用螯合穩(wěn)定劑AH-W可以有效提高胍膠基液交聯(lián)后的抗剪切性、抗溫性以及攜砂能力。

何為螯合劑？金屬原子或離子與含有兩個或連兩個以上配位原子的配位體作用，生成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物，該絡(luò)合物叫做螯合物。能生成螯合物的這種配體物質(zhì)叫螯合劑，也稱為絡(luò)合劑。又稱螯合配體(chelating ligand),螯合基團(chelating group)或多齒配體(mutidentate ligand)。

螯合作用是螯合劑溶于水后發(fā)生電離，生成帶負電性的分子鏈，它與Ca2+、Mg2+等離子形成可溶于水的絡(luò)合物或螯合物，從而使無機鹽溶解度增加，起到助溶阻垢作用，并保證凍膠良好的攜砂性能，利于形成有效的支撐裂縫，且能及時徹底破膠。

4 應(yīng)用效果

壓裂液配方調(diào)整后，現(xiàn)場共施工500多口井，實踐證明采用加入螯合助溶劑（AH-Z）和螯合穩(wěn)定劑(AH-W)，可減小金屬陽離子對壓裂液的影響，能夠形成有效穩(wěn)定的凍膠保證施工。

新配方壓裂液施工井與前期壓裂井對比，施工壓力明顯降低，平均攜砂濃度得到提升，實現(xiàn)了平穩(wěn)連續(xù)加砂，壓后液體返排率和平均試油產(chǎn)量均明顯提高。

壓裂軟件前后模擬也發(fā)現(xiàn)配方調(diào)整后，人工裂縫產(chǎn)狀各指標(biāo)均得到較大提高，說明壓裂施工達到了充分改造儲層的目的。

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