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        超低濃度線性膠壓裂液研究與應(yīng)用

        2015-12-21 08:37:08向德良蔣文學(xué)李楷
        化工管理 2015年6期
        關(guān)鍵詞:耐溫稠化劑破膠

        向德良 蔣文學(xué) 李楷

        (1.陜西延安石油天然氣有限公司項(xiàng)目管理部,陜西 西安 710018;2.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院,陜西 西安 710018;3.長慶油田分公司油氣工藝研究院,陜西 西安 710018;4.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710018)

        水力壓裂是低滲透油田開發(fā)的重要手段之一,水力壓裂中壓裂液稠化劑主要是植物膠及其改性產(chǎn)品,以常用羥丙基胍膠為例,由于植物膠壓裂液水不溶物含量相對高(水不溶物一般為6-8%左右)[1],低溫下壓裂液凍膠破膠不徹底以及破膠液殘?jiān)鼤o低滲儲層帶來較大的傷害[2]。石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求水基壓裂液對儲層滲透率的傷害小于30%以內(nèi)[3],經(jīng)室內(nèi)評價(jià)植物膠壓裂液對低滲儲層滲透率害率平均達(dá)到30%-45%,甚至超過60%[4]。因此研發(fā)一種超低濃度壓裂液使其減少對低滲儲層傷害、降低改造成本、提高儲層開發(fā)效率,該壓裂液在低滲儲層中將會有廣泛的前景。

        1.超低濃度線性膠壓裂液體系的研制及性能評價(jià)

        1.1 超低濃度線性膠稠化劑及交聯(lián)劑研制

        室內(nèi)以丙烯酰胺、AMPS、亞甲基丁二酸單體為原材料,在一定比例下溶入蒸餾水中,攪拌,在氮?dú)獗Wo(hù)條件下加入一定量的過硫酸銨引發(fā),控溫在48℃-50℃,反應(yīng)5h,經(jīng)烘干、粉碎得到線性膠壓裂液稠化劑。

        室內(nèi)以多羧基絡(luò)合物、氧氯化鋯為主要原材料,在一定50℃下反應(yīng)3h,復(fù)配檸檬酸鹽調(diào)節(jié)pH值7-7.5,得到超低濃度線性膠交聯(lián)劑。

        壓裂液其他添加劑:破乳助排劑、殺菌劑、黏土穩(wěn)定劑均來源于長慶化工集團(tuán)產(chǎn)品。

        1.2 超低濃度線性膠壓裂液體系建立及性能評價(jià)

        根據(jù)儲層特征和前期研究經(jīng)驗(yàn),建立壓裂液體系組成如下:0.18%線性膠稠化劑+0.3%破乳助排劑+0.1%殺菌劑+0.5%黏土穩(wěn)定劑+0.3%-0.4%交聯(lián)劑

        交聯(lián)比:100:0.35;破膠劑:過硫酸銨

        1.2.1 流變性能

        抗室內(nèi)在超低濃度線性膠壓裂液中加入交聯(lián)劑,完全交聯(lián)后在RS6000流變測試儀進(jìn)行耐溫測試。

        圖1 壓裂液耐溫耐測試結(jié)果

        從圖中可得出該壓裂液耐溫能力達(dá)到91.5℃。

        根據(jù)壓裂液體系的耐溫能力結(jié)果,室內(nèi)測試了壓裂液在85℃下的耐溫耐剪切性能。

        圖2 壓裂液耐溫耐剪切測試結(jié)果

        從圖中可得出超低濃度線性膠壓裂液在85℃、170S-1剪切90min后,壓裂液的粘度大于80 mPa·s。說明該體系在85℃下有具有良好的耐溫、抗剪切性能,流變穩(wěn)定性好,滿足長慶砂巖油藏壓裂改造需求。

        1.2.2 粘彈性能

        室內(nèi)采用RS6000流變測試儀評價(jià)了該壓裂液的儲能模量Gˊ與損耗模量G〞(應(yīng)力為1.0Pa,掃描范圍0.1-10HZ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表。

        表1 壓裂液的粘彈性測試結(jié)果

        結(jié)果顯示超低濃度線性膠壓裂液體系G’/G〞比值明顯的優(yōu)于硼砂、有機(jī)硼的瓜膠壓裂液體系,而壓裂液的攜砂能力與粘彈性成正比,因此該體系具有良好的粘彈性能和攜砂性能,利于人工裂縫內(nèi)高導(dǎo)流能力改造需求。

        1.2.3 破膠性能

        為減少對壓裂液在地層的滯留傷害,要求壓裂液在滿足其攜砂功能后快速破膠。室內(nèi)測試了75℃、加入不同破膠劑加量下該體系破膠情況,測試結(jié)果如圖所示。

        結(jié)果顯示超低濃度線性膠壓裂液體系在0.01%破膠劑加量下,90min能徹底破膠,利于壓裂液快速返排需求。

        1.2.4 破膠液性能

        室內(nèi)取壓裂液破膠液上層清液,測試其表面張力為24.32mN/m,界面張力為1.67mN/m,較常規(guī)瓜膠體系具有更好的返排能力,有利于提高壓裂液液的返排效率,減少外來流體在油層中滯留,降低儲層傷害。

        超低濃度線性膠壓裂液在75℃、0.01%破膠劑(過硫酸銨)、90min條件下破膠后,測試其殘?jiān)繛?.2mg/L,較常規(guī)瓜膠壓裂液(300mg/L左右)、超低濃度瓜膠壓裂液(200mg/L左右)降低了90%以上,大幅度降低壓裂液殘?jiān)鼘觽?。由于線性膠壓裂液稠化劑無水不溶物,經(jīng)稠化劑破膠后變成小分子片段溶解入返排液中,易隨壓裂液返排出地層,減少其在地層內(nèi)滯留傷害。

        1.2.5 巖心流動(dòng)性能

        巖心流動(dòng)性能評價(jià)能反應(yīng)壓裂液對儲層巖心的傷害程度,室內(nèi)采用ACFDS-800-10000巖心流動(dòng)試驗(yàn)儀測試了超低濃度線性膠壓裂液和常規(guī)0.35%瓜膠壓裂液的破膠液濾液對儲層巖心滲透率的傷害結(jié)果。

        表2 巖心流動(dòng)評價(jià)結(jié)果

        結(jié)果顯示,常規(guī)瓜膠壓裂液對巖心滲透率平均傷害率為31.87%,超低濃度線性膠壓裂液對巖心滲透率平均傷害率為13.62%,與常規(guī)瓜膠壓裂液相比其對巖心傷害率下降了18.25%,該體系在壓裂改造中降低了儲層傷害,滿足低滲儲層壓裂改造中壓裂液要求。

        圖3 壓裂液的破膠性能測試結(jié)果

        2.超低濃度線性膠壓裂液現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

        2013年以來超低濃度線性膠壓裂液在長慶靖安油田進(jìn)行了14井次的現(xiàn)場試驗(yàn)?,F(xiàn)場試驗(yàn)井施工順利,施工最高砂比45%,單層最大加砂量65m3。以G176井為例,現(xiàn)場施工排量1.8m3/min,加砂量40m3,入井液161m3,平均砂比32.2%,施工正常。

        圖4 現(xiàn)場施工曲線

        經(jīng)統(tǒng)計(jì),使用超低濃度線性膠壓裂液的14口試驗(yàn)井,試油平均日產(chǎn)油11.88m3/d,平均日產(chǎn)水2.41m3/d;與鄰近22口對比井(其中12口井常規(guī)瓜膠壓裂液,10口井超低濃度瓜膠壓裂液)試油產(chǎn)量相較,使用超低濃度線性膠壓裂液試油日產(chǎn)油量提高了17.9%,取得了一定的增產(chǎn)效果。

        表3 超低濃度線性膠壓裂技術(shù)改造效果

        3.結(jié)語

        3.1 針對壓裂液殘?jiān)鼘Φ蜐B透儲層傷害特點(diǎn),室內(nèi)開發(fā)出低殘?jiān)?、低傷害的超低濃度線性膠稠化劑和交聯(lián)劑,并形成了超低濃度線性膠壓裂液體系。

        3.2 該體系具有良好的耐溫抗剪切性能、粘彈性能。與常規(guī)瓜膠壓裂液體系相比,該體系壓裂液殘?jiān)拷档土?0%以上,大幅度降低了儲層巖心滲透率傷害程度。

        3.3 經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用顯示,開發(fā)出的超低濃度線性膠壓裂液完全能夠滿足壓裂施工要求,該壓裂液體系在靖安油田的應(yīng)用取得一定的增產(chǎn)效果。

        [1]管保山,汪義發(fā),何治武,杜彪,劉靜.CJ2-3型可回收低分子量瓜爾膠壓裂液的開發(fā)[J].油田化學(xué),2006,23(1):27-31.

        [2]李永明,劉林,李莎莎,何紅梅.含纖維的超低濃度稠化劑壓裂液的研究[J].鉆井液與完井液,2010,27(2):50-53.

        [3]李亭,楊琦,馮文光,張騫.煤層氣新型清潔壓裂液室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2012,12(36):9828-9832.

        [4]廖禮,周琳,冉照輝,鄭克祥,劉志良,張貴儀,池崇榮,任鵬飛.超低濃度胍膠壓裂液在蘇里格氣田的應(yīng)用研究[J].鉆采工藝,2013,56(3):96-99.

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