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        老河口油田在線清潔攜砂液的研制與應(yīng)用

        2016-10-27 09:35:27侯洪濤滕學(xué)偉賓永鋒
        石油地質(zhì)與工程 2016年5期
        關(guān)鍵詞:破膠防砂壓裂液

        杜 勇,侯洪濤,錢 欽,滕學(xué)偉,賓永鋒

        (中國石化勝利油田分公司樁西采油廠,山東東營 257237)

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        老河口油田在線清潔攜砂液的研制與應(yīng)用

        杜勇,侯洪濤,錢欽,滕學(xué)偉,賓永鋒

        (中國石化勝利油田分公司樁西采油廠,山東東營 257237)

        老河口油田主導(dǎo)防砂工藝為壓裂防砂,攜砂液采用傳統(tǒng)瓜膠攜砂液,其攜砂性能好,能夠滿足高砂比施工要求,但也存在費(fèi)用高、易變質(zhì)、返排率低等缺點(diǎn)。為節(jié)約成本,提高效率,并減小攜砂液對儲層的傷害,通過室內(nèi)實(shí)驗,研究和評價了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。實(shí)驗結(jié)果表明,該攜砂液具有攜砂性能好、耐溫耐剪切性能強(qiáng)、破膠徹底、無殘渣等優(yōu)點(diǎn)。12口井的現(xiàn)場應(yīng)用表明,在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要,并且單井節(jié)約措施費(fèi)用4萬元,具有較大的推廣應(yīng)用價值。

        老河口油田;清潔攜砂液;現(xiàn)場試驗

        老河口油田地處灘海地區(qū),油藏類型為中高滲復(fù)雜巖性油藏,屬于窄河道河流相沉積,主要開發(fā)層位為館陶組,油層埋深1 350~1 650 m;儲層巖性主要為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖;共有油井183口,其中95%的井需要防砂,主要采用壓裂防砂方式[1-2]。作為壓裂防砂工作介質(zhì)的攜砂液應(yīng)用傳統(tǒng)瓜膠攜砂液,其攜砂性能好,能夠滿足高砂比施工要求[3-6],但也存在以下缺點(diǎn):①需要提前一天配制好,需要大量罐車,時間和工序繁瑣,費(fèi)用高,效率低;②攜砂液保質(zhì)期較短,若因風(fēng)暴潮等特殊情況未能及時施工,配制好的攜砂液會過期變質(zhì),造成浪費(fèi);③瓜膠攜砂液存在剪切降解、返排率低的缺點(diǎn),對油層有一定的傷害[7-8]。因此,有必要研究一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液,在實(shí)現(xiàn)大排量、高砂比施工要求的前提下,實(shí)現(xiàn)在線施工配制,節(jié)約成本,并減小攜砂液對儲層的傷害。

        1 在線清潔壓裂液配方研究

        在線清潔壓裂液主要由A劑、B劑兩種藥劑組成。其中A劑為一種甲殼素接枝聚合物,B劑為一種生物活性劑。

        甲殼素是一種資源豐富的天然多糖物,但甲殼素分子內(nèi)、分子間有較強(qiáng)的氫鍵作用,晶態(tài)結(jié)構(gòu)緊密,不溶于普通溶劑,限制了其推廣應(yīng)用[9-10]。為使其有更好的溶解性,對甲殼素進(jìn)行生物改性,合成了一種能快速溶解的甲殼素接枝聚合物,可在30 s內(nèi)快速溶解。

        B劑為一種陰離子生物活性劑,與A劑匹配,可加速A劑的溶解,使得A劑能在10 s內(nèi)快速溶解,形成一種具有高黏性及高彈性的黏稠液體,實(shí)現(xiàn)快速攜砂。同時在B劑合成的過程中加入防膨劑、助排劑等添加劑,使得藥劑具有一劑多效的功能。

        為方便現(xiàn)場操作及實(shí)現(xiàn)最佳平衡點(diǎn),研究發(fā)現(xiàn)B劑的體積分?jǐn)?shù)為0.2%時,其應(yīng)用效果較好,因此在現(xiàn)場可固定B劑的濃度,通過調(diào)整A劑的濃度來實(shí)現(xiàn)攜砂。為選擇出A劑的使用濃度,取現(xiàn)場水樣及砂樣進(jìn)行了懸砂實(shí)驗。經(jīng)實(shí)驗,A劑的體積分?jǐn)?shù)為1.2%~1.5%時,其應(yīng)用效果較好。

        2 在線清潔攜砂液的油層保護(hù)評價

        2.1與油層流體配伍性評價

        (1)與水樣的配伍性。取現(xiàn)場水樣(清水、樁西油區(qū)樁120水站油田污水),用現(xiàn)場水配制攜砂液,觀察攜砂液是否均勻,有無絮狀物生成。通過匹配實(shí)驗發(fā)現(xiàn),該區(qū)域地層水與在線攜砂液匹配性好,配制好后液體均勻。

        (2)與原油的配伍性。取現(xiàn)場原油樣,觀察在線清潔攜砂液、破膠液是否能引起原油紊亂。通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn),破乳率可達(dá)100%,說明在線清潔攜砂液與原油匹配性好,不會引起原油紊亂。

        2.2防水鎖性能評價

        在本實(shí)驗中,用滲透率比值來測定消除水鎖傷害實(shí)驗。實(shí)驗方法參考防水鎖劑的方法。從表1數(shù)據(jù)可看出,通過破膠液后,滲透率比值大于1,說明在線清潔攜砂液能有效消除水鎖傷害。

        表1 破膠液的滲透率比值

        2.3巖心滲透率傷害率評價

        按照SY/T5107-2005中6.10的方法測定巖心滲透率傷害率。測得數(shù)據(jù)如表2。從表2可以明顯看出,對于不同滲透率的巖心,在線清潔攜砂液對儲層有較低的傷害率,平均傷害率在10%以內(nèi),對于高滲巖心幾乎沒損傷率,具有很好的儲層適應(yīng)性。

        表2 模擬巖心傷害實(shí)驗數(shù)據(jù)

        3 在線清潔攜砂液體系性能評價

        3.1溶解性能

        分別配制瓜膠攜砂液、在線清潔攜砂液,攪拌均勻后靜置,觀察溶脹時間并測定黏度,實(shí)驗結(jié)果表明(表3),在線清潔攜砂液黏度低,摩阻小,流動性要好于瓜膠攜砂液。

        表3 溶脹性能

        3.2耐溫耐剪切流變性實(shí)驗

        為檢測在線清潔攜砂液耐溫耐剪切流變性,使用哈克流變儀在剪切速率為170 s-1進(jìn)行耐溫耐剪切實(shí)驗。實(shí)驗表明,120 ℃ 下剪切2 h后,壓裂液黏度仍然穩(wěn)定在50 mPa·s左右,說明攜砂液在120 ℃下耐溫耐剪切性能好。

        3.3黏彈性實(shí)驗

        用哈克流變儀測定攜砂液的儲能模量及耗能模量,來評價攜砂液的攜砂性能,實(shí)驗數(shù)據(jù)見表4。從表中可以看出,在線攜砂液具有很好的黏彈性能。

        表4 攜砂液黏彈性數(shù)據(jù)

        3.4黏度及攜砂實(shí)驗

        在室溫(25 ℃)測得不同體積分?jǐn)?shù)下攜砂液黏度為70~120 mPa·s,加入50%的石英砂,觀察攜砂時間。結(jié)果見表5。

        表5 攜砂液黏度及攜砂時間

        3.5破膠實(shí)驗

        水浴90 ℃情況下,加入不同濃度的APS破膠劑,觀察破膠時間并測定破膠液的黏度及表界面張力,破膠性能見表6??梢钥闯觯孩僭撛诰€清潔攜砂液的破膠時間可控,相同溫度不同破膠劑濃度下破膠時間不同,且破膠徹底,破膠后黏度小于3 mPa·s,呈水狀。②無需添加助排劑,其本身已具有很低的表面張力和界面張力,可有效提高助排能力。

        表6 破膠性能

        3.6殘渣含量

        取50 mL在線攜砂液,加入破膠劑制成破膠液,倒入離心管中,用50 mL清水清洗容器,將殘渣再倒入離心管中,在3 000 r/min下離心30 min后,取出上層清液,在105 ℃烘箱中將殘渣烘干,稱量,計算殘渣含量為810 mg/L。實(shí)驗表明,在線清潔攜砂液破膠后呈白色透明水狀。

        3.7防膨性能

        稱取0.5 g膨潤土置于離心管中,加入待測溶液,搖動混合均勻,靜置2 h后,使用電動離心機(jī)轉(zhuǎn)速1 500 r/min離心15 min,讀取膨脹體積,同時測量水和煤油的膨脹體積,計算防膨率。結(jié)果表明,在線清潔攜砂液本身具有很好的防膨效果,防膨率達(dá)80%。因此,現(xiàn)場不需要匹配防膨劑就具有很好的油藏保護(hù)性能。

        3.8降阻率測定

        將清水裝入多功能流動回路儀或同類產(chǎn)品的基液罐中,測定清水通過管路時的穩(wěn)定壓差。按配方要求配制攜砂液,計算攜砂液的降阻率,從得到的摩阻壓力數(shù)據(jù)中選取排量為2.5 m3/min的攜砂液流經(jīng)內(nèi)徑為62 mm油管時的降阻率值。實(shí)驗結(jié)果表明,在線攜砂液有明顯的降阻作用。在現(xiàn)場作業(yè)過程中,1.5% A劑破膠液在線攜砂液的降阻率可達(dá)70%以上。

        4 現(xiàn)場應(yīng)用

        4.1施工方法

        (1)根據(jù)現(xiàn)場配液污水及施工砂比要求調(diào)整A、B劑使用濃度,一般情況下A劑體積分?jǐn)?shù)為0.6%~1.5%,B劑體積分?jǐn)?shù)為0.2%。

        (2)通過現(xiàn)場在線添加的方式配置清潔攜砂液,即施工時,將A、B劑通過齒輪泵打入混砂車,同進(jìn)入到混砂車中的污水、支撐砂混合。

        4.2應(yīng)用效果

        2015年共實(shí)驗12井次,平均加砂15.2 m3,最高砂比90%,日產(chǎn)液量由措施前的18.3 m3提高至措施后的32.4 m3,增液幅度27.5%,平均單井日增油3.7 t,累增油5 205 t。從施工效果來看,在線清潔攜砂液適合于該區(qū)塊的壓裂防砂。此外,應(yīng)用在線清潔攜砂液進(jìn)行壓裂防砂之后,噸液成本較瓜膠攜砂液降低100元,并且攜砂液用量減少20%,外部罐車數(shù)量減少9~10輛,單井降低作業(yè)成本約4萬元。

        5 結(jié)論

        (1)為降低壓裂防砂成本,提高效率,并減小攜砂液對儲層的傷害,從室內(nèi)實(shí)驗入手,研究和評價了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。

        (2)選取樁106區(qū)塊地層水及油樣,進(jìn)行了匹配性實(shí)驗,確保該壓裂液可適用于該區(qū)域。

        (3)室內(nèi)評價實(shí)驗表明,在線清潔攜砂液具有很好的攜砂性能,耐溫耐剪切性能好,破膠徹底無殘渣,且壓裂液本身具有很好的防膨性能及降阻性能,可很好地用于壓裂防砂工藝。

        (4)在線清潔攜砂液能夠?qū)崿F(xiàn)配制和施工緊密結(jié)合,避免當(dāng)天因特殊情況無法施工造成的攜砂液浪費(fèi)現(xiàn)象,產(chǎn)生良好的節(jié)約和環(huán)保效果。

        (5)進(jìn)行了12口井的現(xiàn)場施工,從施工效果來看,在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要;單井節(jié)約措施費(fèi)用4萬元,具有推廣應(yīng)用價值。

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        編輯:李金華

        1673-8217(2016)05-0130-3

        2016-04-25

        杜勇,1970年生,1992年畢業(yè)于西北大學(xué)石油與天然氣地質(zhì)學(xué)專業(yè),2013年獲中國石油大學(xué)(華東)工學(xué)博士學(xué)位,主要從事采油工藝方面研究工作。

        TE357

        A

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