孫 川 劉友權(quán) 熊 穎 鄭 凱 吳文剛 陳鵬飛 張 倩

(中國石油西南油氣田公司天然氣研究院)

對于川中致密油藏的開發(fā)，前期主要開展了小規(guī)模凍膠壓裂液技術(shù)的現(xiàn)場試驗6井次，其中 3井次壓裂失敗，3井次取得成功，因其在儲層中形成的裂縫單一，泄流面積小，因此無工業(yè)油流。本研究借鑒頁巖氣大規(guī)模體積壓裂思路，將滑溜水與凍膠壓裂液進行復(fù)合應(yīng)用，開發(fā)出了適合川中沙溪廟致密油儲層的“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)。該技術(shù)先以低黏度的滑溜水大排量泵注方式在地層中形成復(fù)雜縫網(wǎng)，再以高黏度的凍膠壓裂液造主縫，多次交替泵注，最終形成大規(guī)模的連通性體積縫網(wǎng)，增大泄流面積。

1 川中沙溪廟儲層特征及壓裂液性能要求

1.1 沙溪廟儲層特征

沙一段厚度340～380 m，巖性為紫紅色、灰綠色泥巖夾砂巖，以長石砂巖、巖屑長石石英砂巖為主。地質(zhì)資料表明：沙一儲層屬特低孔、低滲儲集層，平均孔隙度為1.39%～5.61%，裂縫發(fā)育程度高，孔隙結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為小孔細(xì)喉特征[1-3]。由于這類儲集層的孔隙度、滲透率極低，因此必須進行壓裂改造，增加溝通天然裂縫的機率，才可能獲得工業(yè)油氣流。

1.2 川中沙溪廟儲層對壓裂液性能要求

根據(jù)致密油儲層特低孔、低滲等特點，結(jié)合前期單獨采用滑溜水壓裂液或凍膠壓裂液未取得改造效果的分析認(rèn)識，認(rèn)為采用“滑溜水+凍膠”混和壓裂液技術(shù)可實現(xiàn)體積壓裂和常規(guī)壓裂的復(fù)合效果，使儲層形成體積縫網(wǎng)，增大泄流面積，提高儲層滲透率。因此，適合川中沙溪廟儲層改造的壓裂液應(yīng)滿足：①滑溜水具有良好的降阻效果，降阻率>60%；②凍膠壓裂液耐剪切能力強，在地層溫度、剪切速率170 s-1條件下，剪切2 h黏度>100 mPa·s；③混合壓裂液的破乳性能好，破乳率≥95%；④混合壓裂液對儲層的傷害小，基質(zhì)傷害率<25%。

2 “滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)

2.1 滑溜水配方與性能

2.1.1配方組成

滑溜水最主要的作用是降低泵注時的管路摩阻，提高施工排量，從而有利于滑溜水多段塞注入造復(fù)雜縫網(wǎng)[4-8]。根據(jù)川中沙溪廟儲層特征，從降阻、破乳、助排等方面考慮，選用聚丙烯酰胺類物質(zhì)為降阻劑，開發(fā)出了一種低摩阻的滑溜水。其配方組成為：0.05%～0.1%(w)聚丙烯酰胺類降阻劑+0.01%～0.015%(w)破乳劑+0.2%～0.5%(w)助排劑+0.2%～0.5%(w)防膨劑+0.01%(w)殺菌劑。

2.1.2降阻性能

由圖1可知，在低排量時，研發(fā)的聚丙烯酰胺類滑溜水與胍膠類滑溜水的摩阻相當(dāng)，但隨著排量的增大，聚丙烯酰胺類滑溜水的摩阻明顯低于胍膠類滑溜水的摩阻。表明在大排量條件下，聚丙烯酰胺類降阻劑的降阻性能優(yōu)于胍膠類。與清水相比，聚丙酰胺類降阻劑的降阻率>60%。

2.1.3防膨性能

由于川中沙溪廟儲層具有一定的水敏性，為了抑制黏土礦物的水化膨脹，在滑溜水體系中加入了防膨劑，防膨性能見表1。

表1 滑溜水防膨性能

從表1可以看出，滑溜水的防膨率可達90%以上，且耐水洗率大于95%，表明該滑溜水具有較好的抑制黏土礦物水化膨脹性能，有利于降低因黏土膨脹帶來的傷害。

2.1.4破乳性能

由于川中沙溪廟儲層產(chǎn)原油，滑溜水在儲層中極易與原油產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成排液困難。因此,在壓裂改造過程中，應(yīng)考慮滑溜水在原油條件下的防乳破乳性能?；锼迫樾阅芤姳?。

表2 滑溜水破乳性能(70 ℃)

從表2可以看出，不同油水比條件下，該滑溜水與川中沙溪廟儲層原油形成的乳液都能快速、徹底地破乳，破乳率達95%以上，滿足SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中破乳率≥95%的指標(biāo)要求。

2.2 凍膠壓裂液配方與性能

2.2.1配方組成

凍膠壓裂液常用的稠化劑有(改性)胍膠、魔芋膠、田菁膠等，本實驗采用一種低相對分子質(zhì)量、低殘渣的胍膠作為壓裂液稠化劑，并根據(jù)川中沙溪廟儲層特征，從耐剪切、破乳、低傷害等方面考慮，研發(fā)出的凍膠壓裂液配方為：0.35%～0.45%(w)胍膠+0.01%～0.02%(w)破乳劑+0.5%～1.0%(w)助排劑+0.5%～1.0%(w)防膨劑+0.05%～0.1%(w)殺菌劑+0.35%～0.45%(w)交聯(lián)劑+0.05%～0.1%(w)破膠劑。

2.2.2耐剪切性能

室內(nèi)采用PVS高溫高壓流變儀對凍膠壓裂液的耐剪切性能進行了評價，結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，該凍膠壓裂液具有良好的耐剪切能力，在70 ℃、170 s-1條件下，剪切120 min后的黏度≥100 mPa·s，遠(yuǎn)高于SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中凍膠黏度≥50 mPa·s的指標(biāo)要求，這有利于避免因耐剪切性能差而造成的造縫能力低，縫寬不夠，易砂堵等問題。

2.2.3與儲層及流體配伍性能

川中沙溪廟儲層產(chǎn)原油，且在壓裂過程中將產(chǎn)生少量巖屑。因此，室內(nèi)對凍膠壓裂液與儲層及流體進行了配伍性能評價。

從表3、圖3及圖4可以看出，該凍膠壓裂液與川中沙溪廟儲層原油形成的乳液可快速、徹底破乳，破乳率達95%以上，且與儲層無不良反應(yīng)，破乳界面清晰，配伍性好。

表3 凍膠壓裂液與儲層及流體配伍性能

2.2.4基質(zhì)傷害性能

凍膠壓裂液通常會對巖心造成一定的基質(zhì)傷害。本實驗采用凍膠壓裂液的破膠液對川中沙溪廟G36井的巖心基質(zhì)傷害情況進行了評價(表4)。

表4 破膠液對川中沙溪廟G36井的巖心基質(zhì)傷害情況

從表4可以看出，凍膠壓裂液的破膠液對巖心的傷害較小，滿足SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》中基質(zhì)傷害率<25%的指標(biāo)要求。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)在川中沙溪廟儲層成功應(yīng)用2井次，獲得了良好的儲層改造效果。

從表5可以看出，“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)適合川中沙溪廟儲層改造作業(yè)，現(xiàn)場降阻率達60%以上，且返排率高于40%。同時，返排液破乳快，放噴池中無明顯乳化現(xiàn)象，因壓裂液乳化滯留地層帶來的儲層傷害低。

表5 施工效果統(tǒng)計

4 結(jié)論與建議

(1) 針對川中沙溪廟儲層特低孔、低滲的特點，開發(fā)出了適合該儲層改造的“滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)。該混合壓裂液體系中的滑溜水具有低摩阻、高效防膨、破乳性能好等特點；而凍膠壓裂液具有耐剪切、與儲層及流體配伍性能好、對儲層傷害低等特點。

(2) “滑溜水+凍膠”混合壓裂液技術(shù)在川中沙溪廟儲層開展了2井次現(xiàn)場試驗，改造效果明顯，其獲井口測試產(chǎn)油45.1 t/d，表明該技術(shù)適合川中沙溪廟儲層改造作業(yè)。

參考文獻

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