一體化可變黏滑溜水在川西致密氣井的先導(dǎo)試驗

袁 冬，盧 剛，杜 林

（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽 618000）

中石油八角場和秋林致密砂巖氣借鑒頁巖氣體積壓裂模式，取得較好的增產(chǎn)效果。前期川西在2 口井試驗了單段單簇滑溜水體積壓裂，壓后測試未達(dá)地質(zhì)和工藝預(yù)期，本文分析了低產(chǎn)原因，在此基礎(chǔ)上采用一體化可變黏滑溜水，試驗了大排量、少段多簇體積壓裂，壓后獲得較好的測試效果。

1 川西致密氣前期體積壓裂分析

對比秋林沙溪廟，中江實施的三口井物性稍差，但體積的排量低，加砂強(qiáng)度低，簇間距大、液體黏度高傷害大，可能是壓后效果差的主要原因（見表1，表2）。

表1 中江沙溪廟組氣藏與秋林地質(zhì)對比情況

表2 中江沙溪廟組氣藏體積壓裂情況

2 一體化可變黏壓裂液

2.1 多功能降阻劑

引入分子片段設(shè)計理念，即引入剛性耐鹽側(cè)基，研發(fā)了一種多功能降阻劑，有效屏蔽鈣鎂離子對聚合物鏈解纏繞的作用，聚合物鏈段在高礦化度水條件下更加舒展，同時，引入超分子結(jié)構(gòu)側(cè)基進(jìn)一步增加水動力學(xué)體積，使其無論是在淡水還是含鹽量30 000 mg/L內(nèi)的鹽水溶液中，均具有良好的水溶性及增稠性[1，2]。

改變多功能降阻劑的濃度，配制的壓裂液即可實現(xiàn)滑溜水、線性膠、交聯(lián)液黏度（見表3）。

表3 不同濃度下多功能降阻劑的液體黏度

當(dāng)降阻劑濃度小于0.08%時，壓裂液的黏度低于5 mPa·s，為低黏滑溜水；濃度0.1%～0.18%時，壓裂液的黏度6.1～9.2 mPa·s，為中黏滑溜水；濃度0.18%～0.25%時，壓裂液的黏度9.2～15 mPa·s，為高黏滑溜水；濃度0.35%～0.45%時，壓裂液的黏度21～29.6 mPa·s，為線性膠，降阻劑濃度增加到0.6%，基液黏度大于40.3 mPa·s，加入一定濃度的交聯(lián)劑即可交聯(lián)成可挑佳的凍膠。

2.2 滑溜水性能評價

2.2.1 降阻性能 使用MZ-Ⅱ型摩阻儀評價0.1%的多功能降阻劑和常規(guī)乳液降阻劑滑溜水的降阻性能，測試結(jié)果（見圖1）。實驗數(shù)據(jù)表明：多功能降阻劑滑溜水降阻率超過80%，剪切10 min 降阻率保持率大于95%，常規(guī)稠化劑降阻率初期約73%，但剪切2 min后，降阻率呈顯著下降趨勢，剪切10 min 后降阻率下降到47%左右。

圖1 不同稠化劑在相同濃度下滑溜水降阻性能對比圖

2.2.2 攜砂性能 采用可視化平板裝置，對比相同條件（黏度3 mPa·s，10%砂比的30/50 目陶粒，排量0.8 m3/h）下一體化可變黏壓裂液與常規(guī)滑溜水的攜砂能力。常規(guī)壓裂液在井筒附近堆積高，一劑多能降阻劑滑溜水達(dá)到平衡，比常規(guī)壓裂液沉砂高度低40%。表明一體化可變黏多功能壓裂液懸砂性能優(yōu)于常規(guī)壓裂液。

2.2.3 巖心傷害 按照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價方法》，對比測試一劑多能滑溜水和常規(guī)滑溜水體系對頁巖填砂管的傷害情況。質(zhì)量濃度為0.1%的一劑多能滑溜水對巖心的傷害率約為8.86%，僅為常規(guī)乳液滑溜水（18.78%）的47.2%（見表4）。

表4 不同滑溜水對巖心傷害測試結(jié)果

3 加砂壓裂優(yōu)化設(shè)計

以中江沙溪廟儲層為例，由表1 和表5 可知，中江沙溪廟儲層相對秋林埋藏深、物性差，塑性強(qiáng)，相對來說更不易形成復(fù)雜裂縫。

表5 儲層巖石力學(xué)參數(shù)對比

優(yōu)化設(shè)計思路：

總體思路：密切割、大排量、變黏壓裂液、強(qiáng)加砂，提高橫向覆蓋率及裂縫復(fù)雜性和裂縫有效支撐。

為提高儲層接觸面積和裂縫密度，縮短氣體運移距離，設(shè)計“多段多簇”密切割方式，采用水平井多簇壓裂模型開展多簇裂縫擴(kuò)展模擬，優(yōu)化射孔簇數(shù)；

為提高縫內(nèi)靜壓力，增加縫寬，便于低黏攜砂降低傷害，設(shè)計16～18 m3/min 套管大排量施工；

為提高改造充分性和裂縫復(fù)雜度，增加有效改造體積，設(shè)計縫口暫堵轉(zhuǎn)向；

設(shè)計低摩阻、高攜砂、易返排、易操作的在線變黏壓裂液體系，降低施工難度和儲層傷害，提高裂縫復(fù)雜性；

優(yōu)化支撐劑鋪置，提高加砂強(qiáng)度，設(shè)計70/140 目+40/70 目石英砂組合支撐劑，實現(xiàn)多尺度裂縫匹配：70/140 目粉砂用于支撐微細(xì)裂縫、降低濾失，40/70 目石英砂用于支縫和主縫的支撐、提高導(dǎo)流能力。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 現(xiàn)場應(yīng)用模式

無需提前配液，只需按照不同類型滑溜水液體所需降阻劑及其他添加劑濃度，將各種添加劑直接泵入混砂車攪拌罐，降阻劑在攪拌罐中21 s 即可起黏，45 s溶脹率可達(dá)到95%，滿足現(xiàn)配現(xiàn)用施工要求，節(jié)省配液場地和設(shè)備等，提高時效性。

4.2 現(xiàn)場應(yīng)用

4.2.1 典型井-DF501HF

4.2.1.1 施工情況 DF501HF 位于川中隆起構(gòu)造帶威遠(yuǎn)構(gòu)造北斜坡，是一口以須五為目的層的開發(fā)評價井，水平段長1 297.3 m，氣測全烴值0.557%～100%（均值23.968%），POR：4.0%～9.0%，平均6.5%；PERM：0.02～0.72 mD，平均0.26 mD，部分段發(fā)育天然裂縫。根據(jù)儲層情況，設(shè)計139.7 mm 套管橋塞分段，采用一體化變黏滑溜水（主體低黏）進(jìn)行13 段68 簇壓裂，排量16～18 m3/min，70/140 目和40/70 石英砂組合，加砂強(qiáng)度4.0 t/m。

歷時6 天半，采用一體化變黏滑溜水（主體低黏）順利完成13 段68 簇分段壓裂（見圖2），排量13～18 m3/min（主體18），泵壓41.2～56.8 MPa，加砂4 240 t，液量20 162 m3，加砂強(qiáng)度均4.0 t/m，最高砂濃度460 kg/m3，用液強(qiáng)度18.9 m3/m，第11 段完成576.8 t 連續(xù)加砂；第2～13 段采用暫堵劑+暫堵球簇間復(fù)合暫堵工藝，暫堵后壓力上漲2～5 MPa，暫堵轉(zhuǎn)向壓力響應(yīng)明顯（見圖3）。壓后測試在井口壓力9.2 MPa 下測試產(chǎn)氣21.666 6×104m3/d，油0.6 m3/d，是鄰井兩層分壓的DF5 井的10 倍。

圖2 DF501HF 第1～13 段加砂壓裂施工曲線

圖3 DF501HF 第11 段暫堵、變黏加砂壓裂施工曲線

4.2.1.2 壓后評價（1）液體性能評價：各段壓裂液降阻率平均77.4%，6～9 mPa·s 降阻水?dāng)y40/70 目石英砂，砂濃度最高460 kg/m3，泵壓平穩(wěn)，平均段加砂強(qiáng)度4.1 t/m，用液強(qiáng)度18.9 m3/m，第11 段全程低-中黏滑溜水連續(xù)加砂576.8 t，用液強(qiáng)度19.2 m3/m，表明液體降阻效果好，攜砂性能強(qiáng)。

（2）多簇開啟、天然裂縫溝通明顯：壓裂過程中，多簇開啟、降阻水溝通天然裂縫特征明顯（見圖4 和圖5）。

圖4 DF501HF 第4 段加砂壓裂施工曲線

圖5 DF501HF 第3 段加砂壓裂施工曲線

（3）G 函數(shù)分析裂縫參數(shù)：變黏滑溜水施工，前置中黏，粉砂低黏，40/70 目石英砂中黏，不同黏度液體交替注入，易增加裂縫復(fù)雜性。

G 函數(shù)分析曲線有一定波動，表明裂縫有一定的復(fù)雜程度。

4.2.2 JS318HF 一體化變黏滑溜水體積壓裂在JS318HF 井順利完成11 段61 簇分段壓裂，排量16～18 m3/min，泵壓54～65 MPa，加砂4 204 t，液量17 643 m3（不含泵送橋塞清水量），加砂強(qiáng)度4.12 t/m，用液強(qiáng)度17.2 m3/m，最高砂濃度460 kg/m3，壓裂液平均降阻率84.3%，第2～11 段采用簇間復(fù)合暫堵工藝，暫堵后施工壓力整體上漲2～4 MPa，壓后測試在井口壓力29.71 MPa 下測試產(chǎn)氣25.563 5×104m3/d。

5 結(jié)論

（1）多功能降阻劑通過調(diào)整濃度，實現(xiàn)不同黏度液體在線自由轉(zhuǎn)換，節(jié)省場地、液罐和配液費用，滿足各種加砂工藝及施工調(diào)整的要求，適用于大規(guī)模體積壓裂施工。

（2）通過現(xiàn)場應(yīng)用表明一體化可變黏滑溜水降阻率77.4%～84.3%，降阻性好，低-中黏滑溜水連續(xù)攜砂，最高砂濃度460 kg/m3，平均加砂強(qiáng)度均大于4.0 t/m，攜砂能力強(qiáng)、加砂強(qiáng)度高，暫堵轉(zhuǎn)向壓力響應(yīng)明顯，段內(nèi)多簇開啟明顯，少段多簇大排量+暫堵轉(zhuǎn)向體積壓裂增產(chǎn)效果顯著，可進(jìn)一步試驗。