一種復(fù)合暫堵劑在重復(fù)壓裂中的應(yīng)用

薛世杰， 程興生， 李永平， 譚建勇， 張智勇， 張 金

(1北京斯迪萊鉑油氣技術(shù)有限公司 2長(zhǎng)城鉆探錄井公司國(guó)際項(xiàng)目部)

重復(fù)壓裂中堵老縫壓新縫是實(shí)現(xiàn)油氣藏增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是通過暫堵劑暫堵老縫，在與原有裂縫呈一定角度方向上開啟新縫，從而溝通新的未被動(dòng)用泄油區(qū)[1-3]。而老縫中的暫堵劑在一定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)解堵，對(duì)油層不產(chǎn)生傷害，這樣新、老裂縫可以同時(shí)作業(yè)，增加產(chǎn)量[4-7]。

本文通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，證實(shí)了“纖維+顆?！弊鳛閺?fù)合暫堵劑及其使用方式作為新型暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)，可以更加有效地提高封堵效率和提高增產(chǎn)效果。

一、復(fù)合暫堵劑

1.復(fù)合暫堵劑基本性能

復(fù)合暫堵劑由纖維狀暫堵劑和顆粒狀暫堵劑組成。

纖維暫堵劑的主要成分為聚乙烯醇，根據(jù)醇解度的不同，在同一溫度下具有溶解時(shí)間可調(diào)的特性。顆粒暫堵劑為可溶性丙烯酸聚酯、聚丙酰胺和過硫酸銨的混合物，在水中既具有一定的膨脹性又具有一定的強(qiáng)度，同時(shí)保證在一定溫度下能夠完全降解。它們的基本參數(shù)如表1所示。

表1 纖維暫堵劑和顆粒暫堵劑基本參數(shù)表

2. 作用機(jī)理

復(fù)合暫堵劑的暫堵機(jī)理是首先利用纖維狀暫堵劑實(shí)現(xiàn)裂縫縫口或縫內(nèi)架橋，再利用顆粒狀暫堵劑的可自身膨脹性成有效封堵，達(dá)到裂縫重定向的凈壓力，從而形成不同于老裂縫方向的新裂縫，更大范圍地溝通原裂縫未波及區(qū)域的油氣，同時(shí)兩種暫堵劑均為可控降解材料，不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成新的傷害，進(jìn)而能最大限度地提高油氣產(chǎn)量。

二、復(fù)合暫堵劑的降解性能

取一定量的暫堵劑加入一定溫度的地層水中，每0.5 h過濾、烘干、稱量，最終得到不同溫度、不同種類暫堵劑的降解率，見圖1，圖2。

圖1 顆粒暫堵劑降解曲線(90℃)

圖2 纖維暫堵劑降解曲線(90℃)

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，顆粒暫堵劑和纖維暫堵劑在90℃下均具有良好的降解性能，在2 h內(nèi)的降解率不到20%，經(jīng)過12 h后降解率均在90%以上，可滿足90℃井段重復(fù)壓裂的要求。

三、顆粒暫堵劑的膨脹性能

把顆粒暫堵劑浸泡在水中，通過光學(xué)顯微鏡觀察不同時(shí)間后顆粒的形狀，確定顆粒暫堵劑的膨脹倍數(shù)和膨脹時(shí)間。

顆粒暫堵劑在水中20 min后可膨脹2倍以上。一般情況下暫堵劑進(jìn)入地層的時(shí)間不超過10 min，當(dāng)暫堵劑進(jìn)入地層裂縫后繼續(xù)膨脹，在一定的空間內(nèi)顆粒相互擠壓形成致密封堵層，從而保證了封堵效果。

四、復(fù)合暫堵劑的封堵強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)方法：將一定量的纖維或顆粒裝入模擬裂縫中，出口端放置支撐劑壓制巖心。將各部分依次裝入巖心流動(dòng)裝置，在一定溫度下，起始圍壓為40 MPa，模擬地層壓力條件下以一定排量注入地層水，實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間與入口端的壓力關(guān)系見圖3。

圖3 不同暫堵劑的壓力曲線

從圖3中可看出，當(dāng)只有纖維作為暫堵劑，由于纖維之間存在縫隙，無法形成完全封堵，入口端壓力僅4 MPa，所以僅有纖維存在時(shí)，無法形成有效封堵。當(dāng)采用顆粒暫堵劑時(shí)，雖然入口端可以形成高壓，但由于顆粒暫堵劑前端為支撐劑，隨著時(shí)間的推移，顆粒容易在支撐劑的空隙處濾失掉而引起壓力的逐漸降低，所以單獨(dú)采用顆粒暫堵劑也具有一定的缺陷。

當(dāng)顆粒暫堵劑和纖維混合使用時(shí)，先是通過纖維的架橋作用在支撐劑表面鋪置一層纖維暫堵劑，逐漸在支撐劑層表面進(jìn)行富集，形成一層濾網(wǎng)式暫堵層，隨后注入的顆粒暫堵劑在纖維表面形成致密的暫堵層，在入口端可形成達(dá)38 MPa的壓力，滿足裂縫重定向所需凈壓力要求。

綜上，當(dāng)采用顆粒+纖維暫堵劑時(shí)，這種復(fù)合暫堵劑可以大大提高封堵效率并降低暫堵劑用量、提高施工成功率。

五、應(yīng)用實(shí)例

吉林油田某井的壓裂施工中采用復(fù)合暫堵劑進(jìn)行壓裂施工，該井的初期日產(chǎn)油量1.5 t，2010年11月初次普通壓裂后初期日產(chǎn)量2.6 t，后期產(chǎn)量下降較快，累計(jì)產(chǎn)油2 490 t，目前本井供液極差，日產(chǎn)油0.8 t，含水3.0%。

2014年11月對(duì)該井進(jìn)行重復(fù)壓裂，泵注程序如表2所示，施工曲線見圖4。先低排量注入活性水進(jìn)行洗井并坐封封隔器，之后以3.5 m3/min的排量進(jìn)行壓裂施工；步驟3～7為激活老縫，然后停泵30 min；步驟7～8為注入暫堵劑，先后注入纖維暫堵劑和顆粒暫堵劑對(duì)老縫進(jìn)行封堵；步驟9～10為壓開新縫。

表2 施工泵注程序表

從施工曲線圖及其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，纖維暫堵劑進(jìn)入地層階段，地層階段壓力從16.8 MPa上升至19.1 MPa，升高2.3 MPa；顆粒暫堵劑進(jìn)入地層階段，壓力從19.1 MPa升至57.9 MPa，升高38.8 MPa，說明新縫產(chǎn)生的響應(yīng)明顯。

施工結(jié)果顯示，初期產(chǎn)量為初次普通壓裂后初期的13倍，達(dá)33.8 t/d。壓后平均日產(chǎn)油7.01 t，為初次普通壓裂增產(chǎn)的8.76倍。說明經(jīng)過采用本發(fā)明提供的復(fù)合暫堵劑以及暫堵方法進(jìn)行重復(fù)壓裂后，增產(chǎn)效果明顯。

六、結(jié)論

(1)復(fù)合暫堵劑由可降解的顆粒暫堵劑和纖維暫堵劑復(fù)配組成，利用纖維狀暫堵劑實(shí)現(xiàn)裂縫縫口或縫內(nèi)架橋，再利用顆粒狀暫堵劑的可自身膨脹性成有效封堵，達(dá)到裂縫重定向的凈壓力，從而形成不同于老裂縫方向的新裂縫。

圖4 施工曲線圖

(2)復(fù)合暫堵劑經(jīng)過12 h后降解率均在90%以上，滿足大部分油田地層溫度的要求。

(3)通過顯微鏡觀察到顆粒暫堵劑具有膨脹特性，在裂縫內(nèi)的膨脹可以形成致密封堵層，提高封堵效果。

(4)現(xiàn)場(chǎng)施工表面，暫堵劑進(jìn)入地層時(shí)壓力相應(yīng)明顯，壓后取得良好增產(chǎn)效果。所以采用“架橋+封堵”這種新型暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)為提高重復(fù)壓裂轉(zhuǎn)向的可控性提供了手段，并能有效提高重復(fù)壓裂成功率和改造效果。

[1]張士誠(chéng),張勁.重復(fù)壓裂技術(shù)的研究與應(yīng)用[M].世界石油工業(yè), 1995, 2(7): 36-38.

[2]吳勇,陳鳳,承寧．利用人工暫堵轉(zhuǎn)向提高重復(fù)壓裂效果[J]．鉆采工藝，2008，31(4)：59-61.

[3]汪永利,姚飛. 重復(fù)壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 油氣采收率技術(shù), 1997, 4(3): 42-50.

[4]胡永全, 趙金洲, 蒲萬芬, 等.堵老裂縫壓新裂縫重復(fù)壓裂技術(shù)[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào), 2000, 22(3) : 1-2.

[5]李建山，陸紅軍，杜現(xiàn)飛，等.超低滲儲(chǔ)層混合水體積壓裂重復(fù)改造技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn). 石油與天然氣化工， 2014，43(5)：515-520.

[6]熊穎，鄭雪琴，龍順敏，等.新型儲(chǔ)層改造用暫堵轉(zhuǎn)向劑研究及應(yīng)用. 石油與天然氣化工，2017，46(2)：59-62.

[7]Allison D B, Curry S S, & Todd B L. Restimulation of Wells using Biodegradable Particulates as Temporary Diverting Agents[R]. Presented at the Canadian Unconventional Resources Conference, 15-17 November, Calgary, Alberta, Canada. SPE-149221-MS，2011.