新型低傷害非植物膠壓裂液的研制及在大慶油田的應(yīng)用

李　君

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司，黑龍江大慶 163453)

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新型低傷害非植物膠壓裂液的研制及在大慶油田的應(yīng)用

李君

(中國石油大慶油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司，黑龍江大慶 163453)

針對(duì)目前植物膠壓裂液對(duì)儲(chǔ)層傷害大、成本高的問題，開展了新型低傷害非植物膠壓裂液體系。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選出了性能優(yōu)良的WH928聚合物增稠劑和DX-2交聯(lián)劑，研制出了殘?jiān)康汀⒓羟行阅芎?、防膨能力?qiáng)的40 ℃～90 ℃新型低傷害非植物膠壓裂液體系配方。該壓裂液體系在大慶油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)38口井，壓裂增產(chǎn)效果良好。

大慶油田；非植物膠壓裂液；增稠劑；交聯(lián)劑

壓裂液性能是影響壓裂效果的關(guān)鍵因素之一,壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成的二次傷害是油氣田開發(fā)必須解決的關(guān)鍵問題[1-5]。目前常用的水基壓裂液增稠劑為天然植物膠為主，但植物膠壓裂液體系添加劑種類繁多,配液程序復(fù)雜,水不溶物較多,對(duì)地層傷害較大，影響壓后增產(chǎn)效果[6-8]。

非植物膠壓裂液體系主要包括清潔壓裂液和聚合物壓裂液，清潔壓裂液與同等溫度下的聚合物壓裂液相比成本高，冬季不好存放，易結(jié)冰，影響配液，無法推廣應(yīng)用[9]；而常用的聚合物壓裂液具有水溶性不好、配液困難、不耐溫、剪切穩(wěn)定性差、泵送時(shí)降解嚴(yán)重等問題[10-11]。為此，需要研制出新型低傷害非植物膠壓裂液體系。

1　低傷害非植物膠壓裂液體系的研究

1.1增稠劑的研究

通過對(duì)20余種水溶性聚合物的初步篩選評(píng)價(jià)，優(yōu)選出WH928聚合物增稠劑。該產(chǎn)品的分子具有類似球形的緊湊結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)存在空腔且含有大量官能性的端基，對(duì)其進(jìn)行修飾可以改善其在各類溶液中的溶解性，黏度比同分子量的線性分子低。同時(shí)該聚合物分子間無纏結(jié)，支化點(diǎn)多，具有高度支化的樹枝型分子結(jié)構(gòu)。雖然這種聚合物的性質(zhì)介于樹形分子和線性分子之間，但由于該聚合物的成本低，合成簡(jiǎn)單，可以規(guī)?；a(chǎn)，所以其在大量使用時(shí)，具有成本優(yōu)勢(shì)。在稠化劑的合成過程中，引入了磺酸抗鹽單體，以適應(yīng)各地區(qū)水質(zhì)的不同，同時(shí)還引入大分子疏水單體，尤其是引入支鏈劑，用以改變線性分子結(jié)構(gòu)成為枝型分子結(jié)構(gòu)，使其具有很強(qiáng)的抗溫和耐剪切性。

1.2交聯(lián)劑的研究

通過對(duì)不同種類交聯(lián)劑的研究，非植物膠壓裂液與DX-2交聯(lián)最好，能形成可以完全挑掛、有彈性的凍膠。在制備聚合物時(shí)，引入的端基含有大量羧基-COO-，而羧基形成的極性鍵和配位鍵與DX-2中的高價(jià)離子形成的羥橋絡(luò)離子發(fā)生了反應(yīng)，生成凍膠。

1.3破膠劑的研究

破膠好壞直接影響壓裂效果。由于40 ℃時(shí)壓裂液最不易破膠，因此以40 ℃配方為例，對(duì)破膠劑進(jìn)行研究。通過對(duì)5種破膠劑的研究，篩選出DX-P作為低傷害非植物膠壓裂液破膠劑，并確定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，能滿足凍膠在5小時(shí)完全破膠的要求。

1.4其它添加劑的優(yōu)選

針對(duì)不同低滲透儲(chǔ)層及流體物性特點(diǎn), 實(shí)驗(yàn)優(yōu)選了與非植物膠基液高效匹配的助排劑、 黏土穩(wěn)定劑、 破乳劑、 降濾失劑等系列添加劑。

2　低傷害非植物膠壓裂液性能評(píng)價(jià)

按照配方體系，研制出了不同溫度條件下的低傷害非植物膠壓裂液。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，低傷害非植物膠壓裂液各項(xiàng)性能指標(biāo),符合《壓裂液通用技術(shù)條件》(ST / Y6376-2008)。低傷害非植物膠壓裂液具有優(yōu)良的耐溫抗剪切性能, 利于造縫及攜砂(圖1); 壓裂液黏度低,表界面張力低， 利于返排(表1)；對(duì)巖心的傷害率比改性植物膠小(表2)。

圖1　不同溫度非植物膠壓裂液的剪切黏度

表1　不同溫度非植物膠壓裂液破膠性能

表2　壓裂液對(duì)巖心傷害結(jié)果

3　低傷害非植物膠壓裂液體系應(yīng)用

3.1低傷害非植物膠壓裂液體系的適用性

低傷害非植物膠壓裂液在大慶油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)38口井，共壓裂110層，壓裂儲(chǔ)層滲透率(1.9～1056)×10-3μm2。把滲透率分為大于720×10-3μm2，(450～720)×10-3μm2，(1.9～450)×10-3μm2三個(gè)區(qū)間，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)110層壓裂施工情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在儲(chǔ)層滲透率大于720×10-3μm2時(shí)，施工的兩口井均出現(xiàn)砂堵；在儲(chǔ)層滲透率為(450～720)×10-3μm2的壓裂井中，當(dāng)砂比大于35%時(shí)能正常完成加砂，但砂堵風(fēng)險(xiǎn)偏大；在滲透率小于450×10-3μm2時(shí)，由于地層濾失量小，施工成功率高，因此非植物膠壓裂液適合于該地層。

3.2新型低傷害非植物膠壓裂液的壓裂效果

在大慶油田現(xiàn)場(chǎng)施工38口井，試驗(yàn)井初期日增油4.73 t,增油強(qiáng)度1.12 t/(d·m)；對(duì)比井初期日增油5.25 t，增油強(qiáng)度1.02 t/(d·m)。非植物膠壓裂液初期日增油比植物膠壓裂液低，但8個(gè)月后非植物膠壓裂液施工的井始終稍高于植物膠壓裂液(圖2)。其原因主要是聚合物壓裂液前置液濾失量較大，隨著不斷生產(chǎn)，濾液慢慢排出，地層傷害得到恢復(fù)。由此可見，新型低傷害非植物膠壓裂液壓裂增油效果良好。

圖2　試驗(yàn)井日增油-時(shí)間關(guān)系

4　結(jié)論

(1)WH928聚合物作為增稠劑，可以滿足現(xiàn)有配制工藝和壓裂施工工藝，并有效地降低了壓裂液成本。

(2)優(yōu)選出DX-2交聯(lián)劑，形成了40～90 ℃的新型非植物膠壓裂液體系配方。

(3)新型非植物膠壓裂液具有優(yōu)良的耐溫抗剪切性能, 利于造縫及攜砂; 破膠效果好, 破膠液黏度低；表界面張力低，利于返排,對(duì)儲(chǔ)層傷害小。

(4)低傷害非植物膠壓裂液在大慶油田滲透率小于450×10-3μm2的儲(chǔ)層壓裂改造中，增油效果良好。

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編輯：劉洪樹

1673-8217(2016)04-0129-02

2016-01-15

李君，工程師，1980年生，2004年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事壓裂液研究與開發(fā)工作。

TE357.1

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