新型低傷害無返排胍膠壓裂液在致密油儲層中的應(yīng)用

王 濤, 李成政, 肖旭峰, 王尚衛(wèi), 于海洋

(1.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 102249; 2.中海油田服務(wù)股份有限公司 油田生產(chǎn)研究院, 天津 300451; 3.中國石油長慶油田分公司 油田開發(fā)事業(yè)部, 陜西 西安 710018; 4.中國石油長慶油田分公司 油氣工藝研究院, 陜西 西安 710021; 5.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室, 陜西 西安 710021)

0 引言

隨著全球非常規(guī)油氣資源勘探及開發(fā)進(jìn)程的加快,國內(nèi)外眾多石油公司開始對非常規(guī)油氣資源展開越來越多的研究,致密油作為一種新的非常規(guī)能源,近年來受到越來越多的關(guān)注[1-4].我國的致密油資源儲量巨大,具有較大的勘探開發(fā)潛力,然而與一般的低滲和超低滲儲層相比,致密油儲層具有更低的孔隙度和滲透率,流體在孔隙中的滲流阻力更大.因此,采用壓裂的方式對儲層進(jìn)行改造是致密油藏增產(chǎn)開發(fā)最常用的措施.

目前,針對致密油藏大規(guī)模的體積壓裂技術(shù)得到了比較廣泛的研究及應(yīng)用,并取得了較多的研究成果[5-9].致密油藏在體積壓裂施工過程中通常會使用到大量的壓裂液,其中胍膠壓裂液體系最為常見,此類壓裂液破膠后往往需要進(jìn)行返排作業(yè),但仍然不可避免的會在儲層中滯留一定量的破膠液,這不僅會對致密油儲層造成嚴(yán)重的污染損害,還浪費(fèi)了部分壓裂液,并且大量的返排液需要對其進(jìn)行二次處理,增大了施工成本[10-13].由于壓裂后的破膠液通常會含有一定量的表面活性劑,而致密油儲層又具備良好的滲吸驅(qū)油條件,破膠液可以作為滲吸驅(qū)油劑來提高致密油儲層的采收率,對此,國內(nèi)外眾多學(xué)者開展了壓裂液破膠液滲吸驅(qū)油方面的研究,認(rèn)為滯留在地層中的壓裂液破膠液能夠通過滲吸作用來提高原油采收率[14-20],壓裂施工后滯留在地層中的破膠液可不必進(jìn)行返排.因此,在保證壓裂液破膠液對致密油儲層不會造成嚴(yán)重傷害的前提下,最大程度的發(fā)揮破膠液的滲吸驅(qū)油效果,即可在壓裂施工后不必對破膠液進(jìn)行返排.

本文以多元改性胍膠HPG-GX和陰離子表面活性劑YSN-1為主要處理劑,研制了一套適合致密油儲層的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系,對其耐溫抗剪切性能和靜態(tài)濾失性能進(jìn)行了評價(jià),并采用復(fù)合破膠劑FP-3對壓裂液進(jìn)行破膠,測定了破膠液的黏度、界面張力、殘?jiān)?、對天然巖心基質(zhì)滲透率的傷害情況以及滲吸驅(qū)油效果.新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系在致密油儲層現(xiàn)場壓裂施工過程中取得了較好的應(yīng)用效果,為提高致密油儲層的壓裂開發(fā)效率提供一定的技術(shù)支持和參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料及儀器

(1)實(shí)驗(yàn)材料:多元改性胍膠HPG-GX、陰離子表面活性劑YSN-1(有效質(zhì)量濃度為90%,主要成分為烷基苯磺酸鹽LAS、脂肪醇聚醚硫酸鹽AES和N-油酰氨基羧酸鹽L-613組成,均為市售產(chǎn)品)、復(fù)合破膠劑FP-3(主要成分為過硫酸銨、亞硫酸鈉和生物酶降解劑等),自制;有機(jī)鈦交聯(lián)劑JT-2,廣州萬駿化工新材料有限公司;胍膠粉,合肥新新石化助劑有限公司;羧甲基化試劑、羥丙基化試劑,分析純,上海麥克林生化科技股份有限公司;氫氧化鈉、無水乙醇、冰乙酸、過硫酸銨、亞硫酸鈉,分析純,上海國藥化學(xué)試劑有限公司;有機(jī)分散介質(zhì)、生物酶降解劑(有效質(zhì)量濃度75%),湖北新化試劑有限公司;黏土穩(wěn)定劑NTW-1、殺菌劑SJ-3、pH值調(diào)節(jié)劑,市售產(chǎn)品,湖北天目化工有限公司;模擬地層水(礦化度為21 500 mg/L),使用蒸餾水和無機(jī)鹽配制而成;儲層脫水脫氣原油(室溫下黏度為4.38 mPa·s,密度為0.842 g/cm3);天然巖心,取自目標(biāo)區(qū)塊儲層段.

(2)實(shí)驗(yàn)儀器:哈克RS6000型流變儀,德國哈克公司;高溫高壓濾失儀,青島恒泰達(dá)機(jī)電設(shè)備有限公司;JWY200A型全自動(dòng)界面張力儀,承德優(yōu)特檢測儀器制造有限公司;高溫高壓多功能巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置,海安石油科研儀器有限公司;高溫高壓滲吸實(shí)驗(yàn)裝置(主要包括手搖泵、控溫系統(tǒng)、加壓滲吸倉、壓力表以及分析天平等),項(xiàng)目組自制;iS5N型傅里葉紅外光譜儀,美國賽默飛公司;Bruker AV500M超導(dǎo)核磁共振波譜儀,德國布魯克公司.

1.2 新型低傷害無返排胍膠壓裂液配方

新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系的研制思路為:(1)為了降低胍膠的使用量,減少破膠液的殘?jiān)?采用增黏效果更好的多元改性胍膠HPG-GX作為增稠劑,其使用量與常規(guī)羥丙基胍膠相比可以減少三分之一左右;(2)為了提高破膠液的界面活性,壓裂液體系中還加入了一定量的陰離子表面活性劑YSN-1,能夠有效提高破膠液的滲吸驅(qū)油效果;(3)另外,為了進(jìn)一步降低破膠液對地層的傷害程度,采用復(fù)合破膠劑FP-3對壓裂液體系進(jìn)行破膠,復(fù)合破膠劑FP-3具有高效破膠以及一定程度上降解殘?jiān)男Ч?能夠進(jìn)一步的降低破膠液中的殘?jiān)?壓裂液基液、交聯(lián)劑和破膠劑的具體配方如下:

基液:清水+0.2%多元改性胍膠HPG-GX+0.5%黏土穩(wěn)定劑NTW-1+0.15%殺菌劑SJ-3+pH值調(diào)節(jié)劑+0.5%陰離子表面活性劑YSN-1.

交聯(lián)劑:0.3%有機(jī)鈦交聯(lián)劑JT-2.

破膠劑:0.15%復(fù)合破膠劑FP-3.

1.3 多元改性胍膠HPG-GX的制備

1.3.1 HPG-GX合成反應(yīng)方程式

多元改性胍膠HPG-GX的合成是通過堿化階段和醚化階段來實(shí)現(xiàn)的,其中GG表示胍膠的簡稱.

堿化階段的反應(yīng)方程式如下:

(1)

醚化階段的反應(yīng)方程式如下:

(2)

(3)

1.3.2 HPG-GX制備流程

HPG-GX制備流程如下所示:

(1)在蒸餾水中加入一定質(zhì)量的胍膠粉,攪拌至充分溶解后,靜置一段時(shí)間,備用;(2)將無水乙醇使用蒸餾水稀釋成90%的乙醇水溶液,然后將上述制備的胍膠溶液加入乙醇溶液中,攪拌直至形成白色絮狀物,分離后再繼續(xù)使用90%乙醇水溶液洗滌3次提純,將其烘干后粉碎,備用;(3)將上述提純后的胍膠粉放置于三口燒瓶中,然后加入一定量的有機(jī)分散介質(zhì),攪拌至完全溶解,通入氮?dú)獬?再加入一定量質(zhì)量濃度為40%的氫氧化鈉溶液,反應(yīng)20 min;(4)繼續(xù)緩慢滴加兩種改性劑(羧甲基化試劑和羥丙基化試劑),升高溫度至50 ℃,繼續(xù)反應(yīng)60 min,然后加入冰乙酸將pH值調(diào)節(jié)至中性;(5)最后使用無水乙醇對所得產(chǎn)物進(jìn)行充分洗滌,過濾后烘干粉碎,即得最終產(chǎn)物多元改性胍膠HPG-GX.

1.3.3 HPG-GX性能提升原理分析

制備的多元改性胍膠HPG-GX分子內(nèi)部的羥基更多的分布在分子鏈的外側(cè),并且引入的羧甲基和羥丙基基團(tuán)具有更好的水溶性,大大增加了HPG-GX的溶解能力,在較低的用量下就能大幅提高溶液的黏度值,并且在溶液破膠后能夠有效降低殘?jiān)人蝗芪锏暮縖21].另外由于羧甲基和羥丙基的耐溫性能較好,這也使得多元改性胍膠HPG-GX能夠適應(yīng)更加高溫的地層環(huán)境,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍.

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 多元改性胍膠HPG-GX結(jié)構(gòu)表征

紅外光譜:室內(nèi)采用美國賽默飛公司的iS5N型傅里葉紅外光譜儀測定了制備的新型多元改性胍膠HPG-GX和改性前胍膠粉的紅外光譜圖,實(shí)驗(yàn)方法均為壓片法,掃描波數(shù)為4 000～500 cm-1.

核磁1HNMR譜:室內(nèi)采用Bruker AV500M超導(dǎo)核磁共振波譜儀對制備的新型多元改性胍膠HPG-GX和改性前胍膠粉的1HNMR譜圖進(jìn)行了測定,實(shí)驗(yàn)溶劑為D2O.

1.4.2 耐溫抗剪切性能

將配制好的壓裂液裝入到哈克RS6000流變儀中,逐漸升高溫度至90 ℃,調(diào)節(jié)剪切速率為170 S-1,在此實(shí)驗(yàn)條件下剪切100 min,測定壓裂液體系黏度隨剪切時(shí)間的變化情況.

1.4.3 濾失性能

參照石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價(jià)方法》中“靜態(tài)濾失性”的評價(jià)部分,采用高溫高壓濾失儀評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液在不同溫度下的濾失性能.

1.4.4 破膠性能

參照石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價(jià)方法》中“破膠性能”的評價(jià)部分,在新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系中加入不同質(zhì)量濃度的復(fù)合破膠劑FP-3,在不同溫度條件下進(jìn)行破膠實(shí)驗(yàn),并分別測定最終破膠液的黏度、表面張力以及殘?jiān)?

1.4.5 破膠液對地層的傷害性能

參照石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價(jià)方法》中“巖心基質(zhì)滲透率損害率”的評價(jià)部分,采用高溫高壓多功能巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液的破膠液對儲層天然巖心基質(zhì)滲透率的傷害情況,測試溫度為90 ℃.

1.4.6 破膠液滲吸驅(qū)油效果

將新型低傷害無返排胍膠壓裂液的破膠液進(jìn)行過濾,收集其濾液作為滲吸液,使用高溫高壓滲吸實(shí)驗(yàn)裝置評價(jià)破膠液的滲吸驅(qū)油效果.具體實(shí)驗(yàn)步驟為:(1)將儲層天然巖心洗油、烘干處理后,飽和模擬地層水,備用;(2)使用高壓驅(qū)替的方式,在流速為0.05 mL/min的條件下將天然巖心飽和儲層原油;(3)將巖心裝入高溫高壓滲吸實(shí)驗(yàn)裝置中,倒入破膠液作為滲吸液,加圍壓至10 MPa,并升高溫度至90 ℃,然后開始滲吸驅(qū)油實(shí)驗(yàn);(4)記錄不同時(shí)間后巖心的滲吸出油量,并計(jì)算滲吸采收率.

2 結(jié)果與討論

2.1 多元改性胍膠HPG-GX的結(jié)構(gòu)表征

2.1.1 紅外光譜

圖1為胍膠和多元改性胍膠的紅外光譜測定結(jié)果.由圖1可以看出,胍膠和多元改性胍膠的紅外光譜曲線基本相似,多元改性胍膠HPG-GX在2 976 cm-1處比胍膠多了一個(gè)甲基的伸縮振動(dòng)峰,說明胍膠改性后分子結(jié)構(gòu)中引入了羧甲基.此外,多元改性胍膠在1 712 cm-1處比胍膠多了一個(gè)羰基吸收峰,這說明胍膠改性后分子結(jié)構(gòu)中也引入了羥丙基,因此,可以初步判定胍膠改性成功.

圖1 胍膠和多元改性胍膠的紅外光譜圖

2.1.2 核磁1HNMR譜

圖2和圖3分別為胍膠和多元改性胍膠HPG-GX的核磁1HNMR譜測試結(jié)果.

圖2 胍膠的核磁1HNMR譜圖

由圖2、3可以看出,多元改性胍膠HPG-GX在化學(xué)位移為6.48 ppm處比胍膠多了一個(gè)明顯的氫原子吸收峰,此處應(yīng)為多元改性胍膠HPG-GX中羧甲基上的氫原子吸收峰,進(jìn)一步說明胍膠改性后分子結(jié)構(gòu)中引入了羧甲基.另外,多元改性胍膠HPG-GX在化學(xué)位移為1.04 ppm～1.12 ppm處附近比胍膠多了一個(gè)較為明顯的吸收峰,此處應(yīng)為多元改性胍膠HPG-GX中與羥丙基相連的甲基上的氫原子吸收峰,進(jìn)一步說明胍膠改性后分子結(jié)構(gòu)中也引入了羥丙基.因此,綜合2.1.1中紅外光譜的分析結(jié)果,基本可以判定所制備的產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物多元改性胍膠HPG-GX.

2.2 耐溫抗剪切性能

按照1.4.2中的實(shí)驗(yàn)方法,評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系的耐溫抗剪切性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.

圖4 新型低傷害無返排胍膠壓裂液耐溫抗剪切性能

由圖4所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系在剪切實(shí)驗(yàn)的前20 min內(nèi)黏度值下降較快,然后逐漸趨于穩(wěn)定,當(dāng)壓裂液體系在90 ℃下剪切100 min后,體系的黏度值仍能維持在70 mPa·s以上,滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求.這說明研制的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系具有良好的耐溫抗剪切性能,可以滿足致密油藏壓裂施工過程中對壓裂液基本性能的要求.

2.3 靜態(tài)濾失性能

按照1.4.3中的實(shí)驗(yàn)方法,評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液的靜態(tài)濾失性能,測試溫度為50 ℃～90 ℃,測試壓力均為3.5 MPa,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

由表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,測試溫度越高,新型低傷害無返排胍膠壓裂液的靜態(tài)濾失系數(shù)就越大,當(dāng)測試溫度達(dá)到90 ℃時(shí),壓裂液體系的靜態(tài)濾失系數(shù)僅為0.235×10-3m/min1/2,小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 7627-2021《水基壓裂液技術(shù)要求》)中的參考值1.0×10-3m/min1/2.這說明研制的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系具有良好的靜態(tài)濾失性能,可以滿足目標(biāo)區(qū)塊致密油儲層壓裂施工的需求.

2.4 破膠性能

按照1.4.4中的實(shí)驗(yàn)方法,評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系的破膠性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

表2 新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系破膠性能

由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,在復(fù)合破膠劑FP-3加量相同的條件下,實(shí)驗(yàn)溫度越高,破膠時(shí)間相對就越短,破膠液的黏度、界面張力和殘?jiān)肯鄬驮叫?而在相同的實(shí)驗(yàn)溫度條件下,隨著復(fù)合破膠劑FP-3加量的不斷增大,破膠時(shí)間逐漸縮短,破膠液的黏度、界面張力和殘?jiān)恐饾u減小.當(dāng)復(fù)合破膠劑FP-3的加量達(dá)到0.15%時(shí),新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系在50 ℃下的破膠時(shí)間、破膠液的黏度、界面張力和殘?jiān)烤軡M足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,而壓裂液體系在90 ℃下的破膠時(shí)間則可以控制在2 h以內(nèi),破膠液的黏度小于2 mPa·s,界面張力值達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級,殘?jiān)啃∮?0 mg/L.

這是由于合適加量的復(fù)合破膠劑FP-3不僅能夠使壓裂液體系迅速高效的破膠,降低其黏度值,其中含有的生物酶降解劑等物質(zhì)還可以降解掉部分殘?jiān)?使破膠液的殘?jiān)棵黠@減少,降低其對儲層的堵塞損害風(fēng)險(xiǎn);另外,由于新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系中含有一定量的陰離子表面活性劑YSN-1,能使破膠液的界面活性顯著提高,降低油水界面張力的同時(shí),還有助于其更好的發(fā)揮驅(qū)油效果.以上結(jié)果說明研制的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系具有良好的破膠性能.

2.5 破膠液對地層的傷害性能

按照1.4.5中的實(shí)驗(yàn)方法,評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系的破膠液對儲層天然巖心基質(zhì)滲透率的傷害情況,并與常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液破膠液進(jìn)行對比.其中羥丙基胍膠壓裂液體系基液配方為:清水+0.3%羥丙基胍膠+0.5%黏土穩(wěn)定劑NTW-1+0.15%殺菌劑SJ-3+pH值調(diào)節(jié)劑+0.3%助排劑,交聯(lián)劑和破膠劑的配方與新型低傷害無返排胍膠壓裂液相同,復(fù)合破膠劑FP-3的加量均為0.15%,破膠實(shí)驗(yàn)溫度均為90 ℃.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

表3 不同壓裂液破膠液對天然巖心的傷害情況

由表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,新型低傷害無返排胍膠壓裂液的破膠液對目標(biāo)區(qū)塊儲層天然巖心的基質(zhì)滲透率傷害率平均為13.6%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)胍膠壓裂液破膠液的28.6%,這說明新型低傷害無返排胍膠壓裂液經(jīng)過破膠后對儲層的傷害程度較小,具有低傷害的特點(diǎn),能夠避免在致密油儲層壓裂施工過程中產(chǎn)生比較嚴(yán)重的二次堵塞傷害,提高壓裂施工的效率.

2.6 破膠液滲吸驅(qū)油效果

按照1.4.6中的實(shí)驗(yàn)方法,評價(jià)了新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系破膠液的滲吸驅(qū)油效果,并與常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液破膠液進(jìn)行了對比,實(shí)驗(yàn)用常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液破膠液與2.4中相同.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.

圖5 不同壓裂液破膠液滲吸驅(qū)油效果

由圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,隨著滲吸實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不斷延長,兩種不同破膠液對儲層天然巖心的滲吸采收率均呈現(xiàn)出先升高,然后逐漸趨于平穩(wěn)的趨勢,當(dāng)滲吸實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)到40 h時(shí),新型低傷害無返排胍膠壓裂液破膠液的滲吸采收率可以達(dá)到28.6%,而常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液破膠液的滲吸采收率僅為9.6%,新型低傷害無返排胍膠壓裂液破膠液的滲吸驅(qū)油效果明顯優(yōu)于常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液破膠液.這說明新型低傷害無返排胍膠壓裂液在壓裂施工完成后無需進(jìn)行返排,破膠后留在地層中能夠起到良好的滲吸驅(qū)油作用,簡化壓裂施工流程的同時(shí),還能有效提高致密油井壓后的產(chǎn)量.

2.7 破膠液滲吸驅(qū)油機(jī)理分析

由2.6中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,新型低傷害無返排胍膠壓裂液的破膠液具有良好的滲吸驅(qū)油效果,這主要是由于壓裂液體系中含有驅(qū)油效果較好的陰離子型表面活性劑YSN-1,其主要由表面活性劑烷基苯磺酸鹽LAS、脂肪醇聚醚硫酸鹽AES和N-油酰氨基羧酸鹽L-613復(fù)配而成.分析認(rèn)為表面活性劑YSN-1的驅(qū)油機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面:

2.7.1 降低油水界面張力

表面活性劑YSN-1能夠有效降低破膠液與地層原油之間的界面張力值,從而使原油更易于從地層孔隙中滲流出來.并且油水界面張力降低以后,使原油更易于形成黏度較低的水包油型乳狀液,乳化分散原油,從而使其具有良好的滲吸驅(qū)油效果.

2.7.2 改變巖石表面潤濕性

致密油儲層滲吸驅(qū)油的主要?jiǎng)恿χ皇敲?xì)管力,當(dāng)巖石表面的潤濕性為油潤濕狀態(tài)時(shí),毛細(xì)管力的方向會指向水相,導(dǎo)致原油在地層孔隙中的運(yùn)移阻力較大,影響滲吸驅(qū)油效果.而表面活性劑YSN-1的加入能夠有效改變巖石表面的潤濕性,使其由油潤濕轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂櫇?從而改變毛細(xì)管力的作用方向,使其變成滲吸驅(qū)油的動(dòng)力,從而增大滲吸驅(qū)油效率.

2.7.3 降低原油與巖石表面的黏附功

原油油滴與巖石表面的黏附功大小主要與界面張力和巖石表面的潤濕性有關(guān),表面活性劑YSN-1的加入能夠有效降低油水界面張力,并改變巖石表面的潤濕性(減小接觸角),而當(dāng)界面張力和接觸角越小時(shí),黏附功就越小,原油油滴就越容易從巖石表面剝離,從而能夠提高原油的采收率.另外,表面活性劑YSN-1的加入能夠使巖石表面與油滴之間形成一層邊界水層,將原油與巖石表面隔離開來,進(jìn)一步降低了原油與巖石表面之間的粘滯阻力,使?jié)B吸驅(qū)油過程更易進(jìn)行.

3 礦場試驗(yàn)

陸上某油田S區(qū)塊屬于典型的致密砂巖儲層,油藏埋深在2 912.5 ～3 002.8 m左右,儲層溫度可以達(dá)到90 ℃左右,壓裂目的層段深度在2 952 m左右,儲層平均孔隙度大約為7.18%,平均滲透率大約為0.279×10-3μm2,部分層段儲層間物性差異比較大,非均質(zhì)性較強(qiáng).此外,目標(biāo)區(qū)塊儲層段礦物組成主要以長石砂巖為主,填隙物主要以黏土礦物和碳酸鹽類礦物為主,含量分別為7.26%和8.04%;儲層孔隙發(fā)育較差,儲集空間以粒間孔為主,微裂縫發(fā)育較多.該區(qū)塊前期開發(fā)主要以水平井體積壓裂為主,單井的施工規(guī)模呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大的趨勢,區(qū)塊內(nèi)部分油井采用常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液進(jìn)行施工,由于壓裂液的使用量較大,返出的返排液量也越來越多,導(dǎo)致返排液處理難度增大、成本增高,嚴(yán)重影響該油田的整體開發(fā)部署.

因此,按照室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果,決定在該區(qū)塊內(nèi)采用研制的新型低傷害無返排胍膠壓裂液進(jìn)行壓裂施工作業(yè).以WQ-11井為例,現(xiàn)場共配制新型低傷害無返排胍膠壓裂液405 m3,加砂量為42.6 t,該井壓裂施工過程順利,未出現(xiàn)井下復(fù)雜情況,各項(xiàng)施工參數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,平均施工排量為4.6 m3/min,最大砂比可以達(dá)到39.6%,平均砂比為26.5%,具體施工參數(shù)如圖6所示.

圖6 WQ-11井壓裂施工曲線

該井壓裂施工后未進(jìn)行返排施工作業(yè),壓裂液破膠后轉(zhuǎn)化為滲吸液,該井下泵投產(chǎn)后日產(chǎn)油量較高,與同區(qū)塊內(nèi)使用常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液施工后的鄰井WQ-03井相比,日產(chǎn)油量明顯增高,累計(jì)增油效果顯著,具體產(chǎn)油量如表4所示.由此可以看出,研制的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系能夠滿足致密油儲層壓裂施工的需求,在提高油井壓后產(chǎn)油量的同時(shí),還能有效減少返排液的處理量,節(jié)省壓裂施工成本,并降低污染風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)場應(yīng)用效果較好.

表4 WQ-11井與WQ-03井壓裂后產(chǎn)油量對比

4 結(jié)論

(1)室內(nèi)以多元改性胍膠HPG-GX、陰離子表面活性劑YSN-1以及復(fù)合破膠劑FP-3等為主要處理劑,研制了一套適合致密油儲層的新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系.

(2)新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系具有良好的耐溫抗剪切性能、靜態(tài)濾失性能和破膠性能,壓裂液體系破膠后的破膠液對儲層天然巖心的基質(zhì)滲透率傷害程度較小,具有低傷害的特點(diǎn),并且其破膠液具有良好的滲吸驅(qū)油效果,在模擬儲層實(shí)驗(yàn)條件下的滲吸采收率可以達(dá)到28.6%,驅(qū)油效果顯著優(yōu)于常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液的破膠液.

(3)礦場試驗(yàn)結(jié)果表明,WQ-11井采用新型低傷害無返排胍膠壓裂液體系施工過程順利,壓裂后日產(chǎn)油量顯著高于同區(qū)塊內(nèi)使用常規(guī)羥丙基胍膠壓裂液施工后的鄰井WQ-03井,節(jié)省壓裂施工成本的同時(shí),還能有效提高油井壓裂后的產(chǎn)量,具有一定的推廣應(yīng)用前景.