超低濃度HPG 在延長(zhǎng)致密油藏的研究與應(yīng)用

范昊坤，何 靜，王仙仙，馬春曉

（陜西延長(zhǎng)石油有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075）

延長(zhǎng)油田深層油藏[1-5]位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部，滲透率分布范圍在0.1×10-3μm2～5×10-3μm2，平均值為0.62×10-3μm2，孔隙度分布范圍為6.0%～15.6%，平均為9.1%；是典型的低孔、特低滲致密砂巖油藏[6-8]，壓裂改造是這類儲(chǔ)層提高單井產(chǎn)量、增加可采儲(chǔ)量最重要的手段之一。胍膠壓裂液體系占?jí)毫咽┕?8%以上，胍膠壓裂液體系往往會(huì)因產(chǎn)生殘?jiān)粼诹芽p或者裂縫壁當(dāng)中，侵入地層的固相顆粒很難返排出來，從而堵塞基質(zhì)孔隙和裂縫壁面，造成地層損害[9-12]。近幾年廣大學(xué)者都在研究在致密性油藏開發(fā)過程中，在相同儲(chǔ)層壓裂施工過程中，選擇優(yōu)質(zhì)、低損害、低成本是壓裂液發(fā)展的主要方向[13-15]，降低壓裂液稠化劑濃度是降低壓裂液殘?jiān)驓埬z含量、提高裂縫導(dǎo)流能力、降低壓裂液成本的重要途徑[16-21]。本文針對(duì)延長(zhǎng)油田致密油藏儲(chǔ)層特點(diǎn)，研究了超低濃度胍膠壓裂液配方，旨在從源頭上減少壓裂液對(duì)地層的傷害。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要材料和儀器

原料：羥丙基瓜爾膠HPG、殺菌劑CJSJ-2，長(zhǎng)慶井下；助排劑YCZP-1、黏土穩(wěn)定劑YCNW-1，自制；40%液體硼砂，自制；過硫酸銨，分析純，國(guó)藥公司；氯化鉀，分析純，國(guó)藥公司。

儀器：Haake RS6000 旋轉(zhuǎn)流變儀，美國(guó)熱電公司；JSM-6610LV 掃描電子顯微鏡，日本電子公司；Quanta 450 環(huán)境掃描電子顯微鏡，美國(guó)FEI 公司；K100C 全自動(dòng)表界面張力測(cè)定儀，德國(guó)克呂士公司；KRUSS DSA100 光學(xué)接觸角測(cè)定儀，德國(guó)克呂士公司；JHMD巖心動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)儀，中國(guó)青島海通達(dá)公司；八孔數(shù)顯恒溫水浴鍋HSY2-SP，上海精密儀器公司。

1.2 試驗(yàn)方法

按中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-2008《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行壓裂液的基本性能評(píng)價(jià)。

1.3 試驗(yàn)步驟

原膠液的制備：按比例將0.2%HPG+0.3%YCNW-1+0.3%YCZP-1+0.1%CJSJ-2 加入水中，攪拌10 min后即可。

交聯(lián)液：40%液體硼砂，自制。

壓裂液制備：將原膠液和交聯(lián)液的體積比100：0.2制備壓裂液。

2 結(jié)果與討論

2.1 超低濃度胍膠壓裂液微觀結(jié)構(gòu)

宏觀現(xiàn)象都是微觀結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。為此，采用掃描電子顯微鏡（SEM）和環(huán)境掃描電子顯微鏡（TEM）對(duì)壓裂液的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，對(duì)切面放大1 000 倍后的結(jié)果（見圖1 和圖2）。從圖1 和圖2 可以看出，在HPG未交聯(lián)液體中，分子鏈聚集狀態(tài)主要是以片層結(jié)構(gòu)為主，各個(gè)片層之間基本沒有連接結(jié)構(gòu)，液體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)更為松散，宏觀表現(xiàn)為黏性作用所占比例更大。HPG 交聯(lián)后液體中，雖然也是線性結(jié)構(gòu)，但聚集體之間的連接較未交聯(lián)液體有了明顯的增強(qiáng)，這種相互連接使得液體彈性進(jìn)一步增強(qiáng)，有了明顯的拉絲現(xiàn)象。

2.2 低濃度胍膠壓裂液耐溫抗剪切性能

使用Haake RS6000 旋轉(zhuǎn)流變儀，將壓裂液在80 ℃條件下以170 s-1的剪切速率剪切60 min 測(cè)定其耐溫抗剪切性能（見圖3）。通過圖3 可以看出，配制的超低濃度胍膠壓裂液在80 ℃時(shí)經(jīng)過60 min 的長(zhǎng)時(shí)間剪切，壓裂液黏度始終保持在200 mPa·s 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工的要求。

圖1 低濃度胍膠壓裂液SEM 交聯(lián)前后對(duì)比圖（×1 000）Fig.1 Comparison of SEM cross-linking of low-concentration guar gum fracturing fluid before and after SEM（×1 000）

圖2 低濃度胍膠壓裂液TEM 交聯(lián)前后對(duì)比圖（×1 000）Fig.2 Comparison of TEM cross-linking of low-concentration guar gum fracturing fluid before and after SEM（×1 000）

圖3 80 ℃胍膠壓裂液耐溫抗剪切性能Fig.3 Shear resistance of guar gum fracturing fluid

2.3 低濃度胍膠壓裂液破膠性能

由于延長(zhǎng)深層油藏孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吼道細(xì)微，儲(chǔ)層中大部分流體受毛管阻力影響較大，因此需要壓裂液破膠液具有低黏度、低殘?jiān)?、高返排率以減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害。按中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-2008《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行低濃度胍膠壓裂液破膠性能測(cè)定。

通過表1 可以看出，低濃度胍膠壓裂液破膠液黏度、表/界面張力、破膠液殘?jiān)刃阅苤笜?biāo)完全符合SY/T6376-2008《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.4 巖心傷害評(píng)價(jià)

選用正476 井長(zhǎng)9、D3604 井長(zhǎng)8、杏1059 長(zhǎng)10層4 塊巖心，按照中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》7.6 試驗(yàn)方法，評(píng)價(jià)超低濃度胍膠壓裂液濾液對(duì)巖心基質(zhì)滲透率的損害，試驗(yàn)結(jié)果（見表2）。從表2 可以看出，開發(fā)出的超低濃度胍膠壓裂液對(duì)延長(zhǎng)深層油藏巖心的傷害率平均為21.21%，而常規(guī)壓裂液的巖心損害率一般為35%～50%，優(yōu)選的超低濃度胍膠壓裂液體系巖心傷害率明顯低于標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)保護(hù)儲(chǔ)層將起到很好的保護(hù)作用。

表1 低濃度胍膠壓裂液破膠性能（80 ℃）Tab.1 Gel breaking performance of low-concentration guar gum fracturing fluid（80 ℃）

表2 超低濃度胍膠壓裂液對(duì)巖心傷害試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Damage results of deep core guar gum fracturing fluid

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

超低濃度胍膠壓裂液體系2017-2019 年在延長(zhǎng)油田深層油藏成功開展了4 口井/5 井層的壓裂試驗(yàn)，根據(jù)壓后返排率、日產(chǎn)油量及壓裂裂縫測(cè)試、壓力恢復(fù)試井解釋分析等手段評(píng)價(jià)了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)壓裂效果（見表3）。從表3 可以看出，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的4 口井/5 井層，除吳41 井長(zhǎng)92層壓后產(chǎn)水6.4 m3/d（油花）外，其他4 個(gè)層均獲得較好的改造效果，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得成功。其中，正459 井長(zhǎng)9 層獲得最高產(chǎn)量14.0 m3/d、穩(wěn)定產(chǎn)量12.6 m3/d 的高產(chǎn)油流，是目前延長(zhǎng)油田深層勘探試油以來產(chǎn)量最高的一口井；正440 井長(zhǎng)8 層獲得3.3 m3/d。超低濃度胍膠壓裂液技術(shù)開發(fā)不僅對(duì)延長(zhǎng)油田深層勘探堅(jiān)定了信心，同時(shí)也說明開發(fā)的深層超低濃度壓裂工藝是可行的。

4 結(jié)論

（1）優(yōu)化的超低濃度胍膠壓裂液體系，不僅具有優(yōu)良的耐溫抗剪切性能，同時(shí)具有低表界面張力、易返排等優(yōu)勢(shì)，滿足延長(zhǎng)深層油藏施工和儲(chǔ)層保護(hù)要求。

（2）開發(fā)出了適應(yīng)延長(zhǎng)油田深層油藏的超低濃度胍膠壓裂液體系配方，與傳統(tǒng)胍膠壓裂液的巖心損害率相比巖心傷害率下降39.40%。

（3）超低濃度胍膠在延長(zhǎng)深層油藏進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的4 口井/5 井層，試驗(yàn)井試油累計(jì)產(chǎn)油量比鄰井提高29.04%，增產(chǎn)效果顯著。

表3 試驗(yàn)井試油產(chǎn)量情況Tab.3 Oil production of test wells