摘????? 要：裂液殘?jiān)渴强疾靿毫岩盒阅芎脡牡囊豁?xiàng)重要指標(biāo)，尤其對(duì)于低孔低滲油藏以及天然氣、頁(yè)巖氣藏的有效開發(fā)硬性更為關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)壓裂液體系中的水不溶物、稠化劑配比、添加劑、交聯(lián)劑濃度、破膠劑加量等方面逐一進(jìn)行分析，測(cè)試并確定了不同條件下對(duì)壓裂液體系殘?jiān)康闹饕绊懸蛩兀源藶橐罁?jù)采用重點(diǎn)突破方式，產(chǎn)生了清潔高效壓裂液體系以及不反排壓裂液體系，經(jīng)測(cè)試較常規(guī)壓裂液體系殘?jiān)坑辛孙@著降低，進(jìn)行了基質(zhì)滲透率損害率測(cè)試，證明兩種壓裂液體系可大幅降低對(duì)地層的傷害程度，適用于低滲儲(chǔ)層。

關(guān)? 鍵? 詞：壓裂液;殘?jiān)?低滲透;清潔

中圖分類號(hào)：TE357.1⁺2????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?? ???文章編號(hào)： 1671-0460（2020）07-1420-04

Analysis on Factors Affecting Residue Content in Fracturing Fluid System

WANG Yang1，2

（1. Daqing Oilfield Co.， Ltd. Gas Production Branch， Daqing Heilongjiang 163712， China;

2. School of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing Heilongjiang 163318， China）

Abstract： The content of fracturing fluid residue is an important indicator to evaluate the performance of fracturing fluid， especially for low-porosity and low-permeability reservoirs， as well as the effective development of natural gas and shale gas reservoirs. The water insoluble matter， thickener ratio， additives， crosslinker concentration and amount of breakers in the fracturing fluid system were analyzed one by one， and the main influencing factors of the residue content of the fracturing fluid system under different conditions were tested and determined. According to the key breakthrough method， a clean and efficient fracturing fluid system and a non-reverse fracturing fluid system were developed. The test results showed that， compared with conventional fracturing fluid system， the residue content of the two fracturing fluid systems was lower. The matrix permeability damage rate test was carried out. The results proved that， the two fracturing fluid systems can greatly reduce the damage to the formation， and are suitable for low permeability reservoirs.

Key words： Fracturing fluid; Residue content; Low permeability; Clean

壓裂液殘?jiān)侵笁毫岩撼Ｒ?guī)破膠液中殘存的水不溶物，裂液殘?jiān)渴强疾靿毫岩盒阅芎脡牡囊豁?xiàng)重要指標(biāo)，尤其在天然氣以及頁(yè)巖氣開采過(guò)程中，殘?jiān)窟^(guò)高必然會(huì)對(duì)地層及充填層造成嚴(yán)重堵塞使其滲透率大幅度下降，這對(duì)于天然氣及頁(yè)巖氣開采來(lái)說(shuō)會(huì)大大降低壓裂的效果^[1-2]，對(duì)其儲(chǔ)層開發(fā)的影響是非常嚴(yán)重的，同時(shí)對(duì)于低壓、低滲油層的影響也尤其突出，常會(huì)造成壓裂完全失效^[3-6]。分析壓裂液體系殘?jiān)坑绊懸蛩?，可以為有效降低殘?jiān)刻峁┩緩健?/p>

先人們主要通過(guò)改變壓裂液體系配制主劑方面進(jìn)行降低壓裂液殘?jiān)康氖侄危〉昧艘欢ǖ某晒?sup>[7-9]，本文通過(guò)對(duì)壓裂液體系中的水不溶物、稠化劑配比、添加劑、交聯(lián)劑濃度、破膠劑加量等方面逐一進(jìn)行分析，測(cè)試并確定了不同條件下對(duì)壓裂液體系殘?jiān)康闹饕绊懸蛩?。由此產(chǎn)生了清潔高效壓裂液體系以及不反排壓裂液體系，并進(jìn)行了基質(zhì)滲透率損害率測(cè)試，證明兩種壓裂液體系可大幅降低對(duì)地層的傷害程度，適用于低滲儲(chǔ)層。

<！--[if ！supportLists]-->1????? <！--[endif]-->壓裂液體系殘?jiān)绊懸蛩胤治?/p>

為了找出壓裂液中影響殘?jiān)囊蛩兀覀兏鶕?jù)現(xiàn)用壓裂液配制具體情況，對(duì)粉劑及其添加劑等進(jìn)行全面分析。對(duì)殘?jiān)康臏y(cè)試是依據(jù)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《壓裂液通用技術(shù)條件》（SY/T6376-2008）和《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》（SY/T5107-2016）進(jìn)行的。試驗(yàn)方法采用離心分離法，該類方法在測(cè)試胍膠類壓裂液殘?jiān)繒r(shí)，具有測(cè)試結(jié)果平行性好的特點(diǎn)，可以提供較為準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)^[10]。

1.1? 水不溶物與壓裂液殘?jiān)年P(guān)系

水不溶物是指壓裂液用植物膠中所含有的水不溶性蛋白質(zhì)及其它雜質(zhì)，相同配比對(duì)多種植物膠水不溶物和殘?jiān)鼘?duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下（備注：“殘?jiān)?”表示單位體積壓裂液的破膠液中殘?jiān)|(zhì)量占稠化劑質(zhì)量的百分比）。

表1的多種植物膠水不溶物和殘?jiān)鼘?duì)比數(shù)據(jù)中，殘?jiān)科骄鶠樗蝗芪锏?2%，說(shuō)明水不溶物是壓裂液殘?jiān)闹饕獊?lái)源。

1.2? 稠化劑配比對(duì)殘?jiān)康挠绊?/p>

從壓裂液角度看，一般來(lái)講，為保證較好的耐溫性能，儲(chǔ)層溫度越高，需要的稠化劑濃度也越高^[11]。配制不同配比的改性胍膠液，測(cè)定不同稠化劑配比條件下的殘?jiān)咳绫?示。

通過(guò)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，隨著稠化劑配比的增大，壓裂液破膠后殘?jiān)吭龃蟆Ｋ栽跐M足工程施工要求前提下，盡可能降低稠化劑配比是降低殘?jiān)康挠行緩街弧?/p>

1.3 ?添加劑對(duì)殘?jiān)康挠绊?/p>

水基壓裂液的化學(xué)添加劑成分分很多種，常用壓裂液添加劑包括增稠劑、交聯(lián)劑和破膠劑。為改善壓裂液的各種性能指標(biāo)其他添加劑還包括pH調(diào)節(jié)劑、防黏土膨脹劑、高溫穩(wěn)定劑、殺菌劑、起泡劑、破乳劑等多種化學(xué)添加劑^[12]。依據(jù)目前油田常規(guī)壓裂液應(yīng)用情況，實(shí)驗(yàn)考察不同添加劑對(duì)殘?jiān)康挠绊?，采?.45%改性胍膠壓裂液體系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3中數(shù)據(jù)可知，只含有稠化劑，不添加任何添加劑的改性胍膠，破膠后殘?jiān)|(zhì)量濃度是

157 mg·L^-1;單加助排劑殘?jiān)|(zhì)量濃度增加43 mg·L^-1，單加碳酸鈉殘?jiān)|(zhì)量濃度增加118 mg·L^-1，單加碳酸氫鈉殘?jiān)|(zhì)量濃度增加47.5 mg·L^-1，單加防膨劑殘?jiān)|(zhì)量濃度增加80 mg·L^-1，單加植物膠穩(wěn)定劑殘?jiān)|(zhì)量濃度增加30 mg·L^-1。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，除破乳劑外的其它各種添加劑的加入都不同程度的產(chǎn)生殘?jiān)?，其中碳酸鈉和防膨劑的加入產(chǎn)生殘?jiān)疃唷?p style="margin-left：22.05pt">1.4? 交聯(lián)劑濃度對(duì)殘?jiān)康挠绊?/p>

本實(shí)驗(yàn)采用0.45%改性胍膠壓裂液體系，改變交聯(lián)劑的加量，其它添加劑用量不變，考察交聯(lián)劑加入量對(duì)殘?jiān)康挠绊懀瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1曲線中可以看出，當(dāng)交聯(lián)劑濃度增大時(shí)，殘?jiān)恐黾?，交?lián)劑配比達(dá)到0.3%后殘?jiān)靠焖偬岣撸刂平宦?lián)劑，所以交聯(lián)劑在應(yīng)用過(guò)程中不應(yīng)僅考察壓裂液體系交聯(lián)和耐高溫程度，更應(yīng)將保護(hù)油藏、降低殘?jiān)考尤氡仨氉裱膽?yīng)用原則。

1. 5? 破膠劑加量對(duì)壓裂液殘?jiān)挠绊?/p>

破膠劑是利用自身的強(qiáng)氧化性將已交聯(lián)的高黏度壓裂液化學(xué)鍵破壞，形成低黏度液體，利于返排以及減少濾失降低支撐裂縫的傷害。本實(shí)驗(yàn)采用0.45%改性胍膠壓裂液體系，改變破膠劑的加量，其它添加劑用量不變，目的是考察破膠劑加入量對(duì)殘?jiān)繑?shù)值的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著破膠劑加量的增加，殘?jiān)恐饾u降低，這是因?yàn)殡S著破膠劑含量的增加，破膠徹底，殘?jiān)S之降低。為了確定是否為破膠劑加量越大，殘?jiān)吭降停哟笃颇z劑用量繼續(xù)試驗(yàn)，采用破膠劑的加量分別為0.05%、0.08%、0.1%、0.12%，其它添加劑用量不變，考察破膠劑加入量對(duì)壓裂液體系殘?jiān)康挠绊懀瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著破膠劑加入量的增加，壓裂液殘?jiān)拷档停颇z劑加入量大于0.1%時(shí)，殘?jiān)坎辉俳档?。?dāng)破膠劑加入量為0.1%時(shí)，壓裂液凍膠破膠速度較快，較高濃度破膠劑會(huì)使壓裂液黏度迅速降低，不能保證壓裂液體系在壓開、延伸裂縫和攜帶支撐劑方面的功能，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工的要求。

2? 新型壓裂液體系殘?jiān)繙y(cè)試

2.1 ?清潔高效壓裂液殘?jiān)盎|(zhì)滲透率損害率測(cè)試

大慶油田清潔高效壓裂液體系以磺酸鹽聚合物為增黏劑，交聯(lián)劑為無(wú)機(jī)兩性金屬離子型，高價(jià)氧化物無(wú)機(jī)鹽輔助劑為破膠劑，增黏劑水不溶物幾乎為零。選擇壓裂液體系配方為0.8%清潔高效主劑+0.3%清潔高效輔劑，實(shí)驗(yàn)條件：溫度90 ℃;破膠劑：過(guò)硫酸鉀;破膠劑加量：0.05%;破膠時(shí)間：4 h。從表4中可以看出，清潔高效壓裂液體系殘?jiān)|(zhì)量濃度僅為36 mg·L^-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于改性瓜膠的壓裂液體系殘?jiān)俊?/p>

采用清潔高效壓裂液體系對(duì)高低滲透不同巖心進(jìn)行基質(zhì)滲透率損害評(píng)價(jià)，如表5所示。

如表5所示可知，相比較不同滲透率巖心，清潔高效壓裂液體系對(duì)高滲透率巖心傷害率較低，對(duì)低滲透率巖心傷害率相對(duì)較高，但也處于較低水平，可完全應(yīng)用于低滲儲(chǔ)層改造。

2.2? 不返排壓裂液基質(zhì)滲透率損害率測(cè)試

不返排壓裂液體系是以表活劑為增黏劑，完全降解后水不溶物為零，選擇壓裂液體系配方為2%表活劑+1%氯化鉀，實(shí)驗(yàn)條件為：破膠溫度90 ℃;破膠時(shí)間4 h;破膠劑為0.05%過(guò)硫酸鉀;體系對(duì)高低滲透不同巖心進(jìn)行基質(zhì)滲透率損害評(píng)價(jià)，如表6所示。

如表6所示可知，相比較不同滲透率巖心，不返排壓裂液體系對(duì)高滲透率巖心傷害率較低，對(duì)低滲透率巖心傷害率較高，巖心滲透率傷害效果與清潔高效壓裂液體系相當(dāng)，同樣可應(yīng)用于低滲儲(chǔ)層改造。

3? 結(jié)論

1）稠化劑中的水不溶物是壓裂液殘?jiān)闹饕獊?lái)源，稠化劑配比越高，殘?jiān)蕉啵渌砑觿┑募尤雽?dǎo)致殘?jiān)坎煌潭鹊奶岣?，其中防膨劑和pH調(diào)節(jié)劑對(duì)殘?jiān)康挠绊戄^大。

2）清潔高效壓裂液體系以及不反排壓裂液體系殘?jiān)枯^低，對(duì)巖心基質(zhì)滲透率損害較小，可適用于低滲透儲(chǔ)層應(yīng)用。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家基金重大項(xiàng)目，頁(yè)巖油氣高效開發(fā)基礎(chǔ)理論（項(xiàng)目編號(hào)：51490650）。

收稿日期：2019-11-05

作者簡(jiǎn)介：汪洋（1989-），男，黑龍江省大慶市人，助理工程師，碩士研究生，研究方向：油氣田開發(fā)。E-mail：wangyang0012@163.com。