低濃度胍膠壓裂液體系的研究與應用

關博文

摘要：壓裂是實現(xiàn)低滲油氣藏開發(fā)的有效技術手段，是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項重要技術措施。隨著油氣田各類儲層的開發(fā)，致密低滲、特低滲儲層的增產(chǎn)和求產(chǎn)技術對壓裂工藝技術提出越來越高的要求，其性質(zhì)優(yōu)劣決定壓裂施工的成功與否和效果好壞，壓裂液作為壓裂的血液，其性能對壓裂過程至關重要，因此，基于降低儲層傷害，提高油氣產(chǎn)量，耐高溫、低傷害、低成本壓裂液體系成為研究的重要方向。

關鍵詞：低濃度;胍膠壓裂液體系;應用

羥丙基胍膠作為水基壓裂液的增稠劑，由于具有增稠能力強、抗剪切性好、熱穩(wěn)定性好、控制濾失能力強等特點而被廣泛用于油氣井壓裂。但該體系存在破膠后殘渣殘留在儲層中，產(chǎn)生孔喉堵塞，也可能殘留在裂縫中，降低裂縫導流能力，對儲層造成傷害。如果壓裂液體系不當，殘渣過高將對儲層造成損害，嚴重時導致油氣井減產(chǎn)。因此，在降低成本、保護儲層、提升產(chǎn)油氣率的大背景下，低濃度羥丙基胍膠體系具有重大研究意義。

1壓裂助劑研究

1.1山西組巖石礦物組成及分布

儲層巖石組成的分析對于開發(fā)合適體系壓裂液降低儲層傷害至關重要，因此采用了X衍射對山西組儲層巖石進行測試，其組成及分布。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)以石英和黏土礦物為主，其中石英最大含量達到99%，黏土含量最大42.5%。研究區(qū)黏土礦物類型多樣，伊蒙混層礦物山西組平均達到了31.2%，23.4%樣品內(nèi)伊蒙混層礦物相對含量超過20%，是造成研究區(qū)儲層水敏性的主要礦物類型，因此壓裂液體系需要添加黏土穩(wěn)定劑類物質(zhì)進行預防水敏性造成的儲層傷害。

1.2儲層孔隙度、滲透率研究

孔隙度、滲透率對于油氣開采效果具有重要的影響，針對山西組儲層孔隙度及滲透率進行統(tǒng)計研究，實驗數(shù)據(jù)。

孔隙度主要分布在4.0%——10.0%，這一區(qū)段的樣品數(shù)可占76.59%，平均孔隙度6.4%，樣品孔隙度大于10%分布頻率為7.54%;滲透率主要分布在0.01×10-3μm2——0.5×10-3μm2，該分布區(qū)段的樣品數(shù)占89.26%，平均為0.2×10-3μm2，大于0.5×10-3μm2的樣品分布頻率占到6.64%，屬低孔、低滲致密型儲集層，因此對于壓裂液體系需要注意低孔、低滲儲層的預防保護及壓裂結束后返排效果的提升，一方面可以降低壓裂液體系的殘渣減輕對孔隙度的傷害，另一方面需要通過助劑添加降低表界面張力降低水鎖效應，降低儲層中黏土類物質(zhì)的敏感性減小儲層傷害。

1.3儲層填隙物特征研究

填隙物往往是儲層傷害的關鍵，對山西組儲層中填隙物進行薄片鑒定，其填隙物成分。

通過測試發(fā)現(xiàn)填隙物主要為黏土礦物、硅質(zhì)和碳酸鹽膠結物，其中黏土充填物的含量在山西組含量為0.99%～42.5%，硅質(zhì)膠結山西組平均含量為4.37%，碳酸鹽類膠結物單井最大含量在15.67%～44.95%。

為了研究填隙物對儲層的影響進行了掃描電鏡觀測。

通過電鏡掃描發(fā)現(xiàn)存在壓實作用、膠結、交代作用，壓實作用使顆粒間的接觸更為緊密趨于定向排列，膠結、壓溶易形成凹凸接觸，進一步的壓溶可出現(xiàn)由凹凸接觸向縫合線接觸的轉(zhuǎn)變，從而形成低孔致密儲層，因此儲層條件較差，需要保證壓裂液體系性能，降低壓裂過程中壓力的不平穩(wěn)性及壓力過高等造成的儲層傷害性。

1.4儲層氣藏特征研究

儲層氣藏特征對于壓裂后返排效果影響較大，對山西組34口井的氣藏數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

由表4數(shù)據(jù)可知山西組氣藏壓力為低壓，其壓力系數(shù)最高為0.97，平均壓力系數(shù)為0.81，這一特點預示需要采取助排措施提升其返排效果，針對壓裂液體系可以通過添加起泡劑，降低返排液柱的壓力，另一方面可以添加助排劑降低壓裂液破膠液的表界面張力，降低水鎖效應，提高返排效果，增加油氣開采效率。

1.5儲層水質(zhì)研究

儲層水質(zhì)與壓裂液體系可能存在不配伍性造成地層傷害，需要對其進行研究，通過對山西組14口井地層水化驗分析結果進行了統(tǒng)計。

地層水中Ca2+、Cl-、Na+（K+）、Mg2+、HCO3-的含量較高，個別井的地層水中含有SO42-，礦化度含量高達幾十克每升，有的甚至幾百克每升，屬于高礦化度水。依據(jù)《油田水結垢趨勢預測》（SY/T0600-1997）對地層水的CaCO3結垢趨勢進行分析，發(fā)現(xiàn)均有CaCO3結垢趨勢，而油氣開采壓裂過程中，用作壓裂液中破膠劑的過硫酸銨會生成SO42-，會生成硫酸鈣結垢，為了降低沉淀對地層的傷害，需要加入助劑降低沉淀的形成減輕對儲層的傷害。

2現(xiàn)場應用效果

低濃度胍膠壓裂液體系在YC-1區(qū)塊致密砂巖氣藏共計應用42口探井、120層段，入井液量共計40000m3，施工排量1.8m3/min—2.6m3/min，單層最大加砂量50m3，最高砂比42%，施工壓力平穩(wěn)（以YC-27井為例），施工成功率100%。應用效果表明，低濃度胍膠壓裂液體系在較低排量施工條件下能夠滿足70℃以內(nèi)儲層的加砂壓裂改造需求，該壓裂液體系具有良好的耐溫耐剪切性能和攜砂造縫能力。試驗井投產(chǎn)3個月后，選取同一井網(wǎng)單元的鄰井進行對比，試驗井平均產(chǎn)量為7.0×103m3/d，為對比井的1.4倍。開發(fā)的低濃度胍膠壓裂液體系實現(xiàn)了低殘渣、低傷害和有效改造儲層的目的，增產(chǎn)效果明顯。

3結論

（1）通過開發(fā)新型交聯(lián)劑，增大交聯(lián)離子體積半徑，并保持適度的pH環(huán)境，在降低稠化劑濃度的同時保證了體系良好的耐溫耐剪切性能，從而開發(fā)出低濃度改性胍膠壓裂液體系，稠化劑的濃度為0.25%—0.30%。

（2）該低濃度壓裂液體系具有良好的耐溫耐剪切性能，破膠徹底，殘渣含量低，破膠液表/界面張力低，黏土防膨性能良好，對儲層的傷害小，能夠滿足70℃以內(nèi)儲層的施工要求。

（3）現(xiàn)場應用效果表明，開發(fā)的低濃度胍膠壓裂液體系實現(xiàn)了低殘渣、低傷害和有效改造儲層的目的，試驗井投產(chǎn)3個月后，平均產(chǎn)量為同一井網(wǎng)單元鄰井的1.4倍，增產(chǎn)效果明顯。同時，通過降低稠化劑濃度還實現(xiàn)了施工成本的降低，為致密砂巖氣藏的高效開發(fā)提供了一條有效途徑。

參考文獻：

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