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        低溫壓裂液在鄂南地區(qū)中淺儲層中的應(yīng)用

        2016-12-20 03:21:40鄧紅琳
        特種油氣藏 2016年1期
        關(guān)鍵詞:體系效果

        鄧紅琳,陶 鵬

        (1.中國石化華北分公司,河南 鄭州 450006;2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實驗室 西南石油大學(xué),四川 成都 610500)

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        低溫壓裂液在鄂南地區(qū)中淺儲層中的應(yīng)用

        鄧紅琳1,陶 鵬2

        (1.中國石化華北分公司,河南 鄭州 450006;2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實驗室 西南石油大學(xué),四川 成都 610500)

        針對鄂南地區(qū)難動用致密砂巖油藏水平井分段壓裂液破膠困難、裂縫形態(tài)復(fù)雜等技術(shù)難點(diǎn),研究了適合不同溫度儲層的壓裂液體系。20~25 ℃儲層段主要應(yīng)用BAT生物酶破膠劑和過硫酸銨破膠劑(APS)進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系,26~40 ℃儲層段主要應(yīng)用低溫激活劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系。現(xiàn)場應(yīng)用表明,優(yōu)化后的壓裂液體系破膠效果大幅提升,較好地解決了返排液破膠不徹底的問題。該技術(shù)的成功應(yīng)用,實現(xiàn)了鄂南地區(qū)壓裂液體系的技術(shù)突破,形成了適合該地區(qū)中淺儲層的低溫壓裂液技術(shù)體系。

        壓裂液;低溫儲層;返排液;破膠;水平井;鄂南地區(qū)

        0 引 言

        鄂南地區(qū)(富縣、彬長和旬邑—宜君區(qū)塊)自投入勘探開發(fā)以來,其壓裂液體系借鑒的是鎮(zhèn)涇油藏的壓裂液體系。但由于鄂南地區(qū)儲層埋藏淺(150~1 500 m),地層溫度低(20~40 ℃),采用該壓裂液配方存在返排液破膠不徹底的現(xiàn)象,迫切需要對該壓裂液體系進(jìn)行優(yōu)化[1-4]。研究區(qū)地層溫度低于25 ℃的儲層(如富縣區(qū)塊的長2和長3油層),常規(guī)氧化還原破膠劑分解率低于5%,破膠困難,若無限制地加大破膠劑用量,不僅增加成本,而且易使壓裂液提前破膠而失去輸送支撐劑的能力,甚至導(dǎo)致施工失敗,需要優(yōu)選一種新的破膠劑,使壓裂液體系在低溫條件下實現(xiàn)快速破膠;而地層溫度高于25 ℃時,沿用25 ℃以下儲層段的壓裂液也無法達(dá)到理想要求。因此,將儲層溫度分為20~25 ℃、26~40 ℃ 2個溫度段進(jìn)行壓裂液體系優(yōu)化研究。優(yōu)化后的壓裂液體系現(xiàn)場施工成功率為100%,破膠效果較好,具有推廣應(yīng)用價值。

        1 室內(nèi)研究

        1.1 20~25℃儲層壓裂液體系

        1.1.1 破膠劑的優(yōu)選

        溫度低于25 ℃時,低溫激活劑等常規(guī)氧化還原破膠劑破膠困難,而生物酶破膠劑有其獨(dú)特的破膠活性,故將BAT生物酶破膠劑與傳統(tǒng)的化學(xué)破膠劑(過硫酸胺和膠囊式化學(xué)破膠劑)進(jìn)行了性能對比(表1)。研究發(fā)現(xiàn)BAT生物酶破膠劑破膠徹底、破膠后殘渣低,可極大地提高裂縫的導(dǎo)流能力;并且生物酶水溶性、潤濕效果較好,在壓裂液中分散均勻,無破膠死角,其降解為胍膠的中間產(chǎn)物具有低表面張力特點(diǎn),可誘導(dǎo)油流[5-7]。

        表1 生物酶破膠劑與化學(xué)破膠劑的比較

        由表1可知,BAT生物酶破膠劑較傳統(tǒng)破膠劑對低溫的適應(yīng)性好、破膠殘渣低、持久破膠能力強(qiáng)、對地層污染小、無毒無害,但其成本較高。

        1.1.2 生物酶BAT與APS復(fù)配性能評價

        為優(yōu)選復(fù)配比例,在室內(nèi)對低溫(25 ℃)BAT生物酶破膠劑和過硫酸銨破膠劑APS復(fù)配后的性能進(jìn)行了研究(表2)。

        表2 生物酶BAT與APS復(fù)配破膠實驗

        由表2可知,在25℃下,BAT和APS復(fù)配,其中以0.003%BAT+0.004%APS的復(fù)配比例最經(jīng)濟(jì)有效,2h后可以破膠,體系黏度降至4.34 mPa·s。

        為了評價BAT生物酶破膠劑在其他溫度的使用效果,在室內(nèi)對不同溫度下BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配后的性能進(jìn)行了研究(表3)。

        表3 BAT生物酶破膠劑的室內(nèi)評價

        由表3可知,在25 ℃以下,向體系添加不同濃度的BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配均可以徹底破膠,其中0.003%BAT+0.004%APS的復(fù)配效果最好,4 h后體系黏度降為1.9 mPa·s,這與上一節(jié)結(jié)論一致;而當(dāng)體系溫度高于25 ℃時,向體系添加不同濃度的BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配均不能徹底破膠,說明儲層溫度在25 ℃以上時,BAT生物酶破膠劑不適用。

        1.2 26~40℃儲層溫度壓裂液體系優(yōu)化

        BAT生物酶破膠劑在高于25℃時破膠效果不好,且生物酶破膠劑的成本較高,故在26~40 ℃儲層溫度段宜采用低溫激活劑與APS復(fù)配[8-9]。低溫激活劑與APS復(fù)配能夠在低溫下發(fā)生反應(yīng),釋放游離氧和酸,降低凍膠pH值,破壞凍膠結(jié)構(gòu),即達(dá)到低溫破膠的作用。

        針對26~40 ℃儲層,對常見的6種低溫激活劑(YBFZ-1-1、YBFZ-1-2、FH-01、FH-02、AD48-1、FHD-1)進(jìn)行了破膠實驗,并與華北油田現(xiàn)用的破膠劑CQY-5進(jìn)行對比。

        在實驗中先對4種低溫激活劑(YBFZ-1-1、YBFZ-1-2、FH-01、FH-02APS)不同溫度下與APS復(fù)配后的破膠性能進(jìn)行了研究(表4)。

        表4 低溫激活劑性能評價實驗

        由表4可知,華北油田現(xiàn)用的破膠劑CQY-5在不同溫度下的破膠效果均不理想,F(xiàn)H-01、FH-02與APS復(fù)配后綜合性能較好,能起到比較快速的破膠作用,但效果不甚顯著。為此,著重研究了低溫激活劑AD48-1、FHD-1與APS復(fù)配后破膠性能隨APS加量、破膠時間、溫度的變化關(guān)系(表5)。

        表5 不同溫度下低溫激活劑性能評價實驗

        對比表4和表5可知,激活劑AD48-1和FHD-1的破膠效果更好。由表5可知,30℃條件下,0.05% APS+0.30%AD48-1復(fù)配后能起到很好的破膠效果,105 min后體系黏度降為2.3 mPa·s,而FHD-1與APS復(fù)配不能起到很好的破膠效果;40 ℃條件下,0.05%APS+0.30%FHD-1復(fù)配能起到較好的破膠效果,82 min后體系黏度降為2.6 mPa·s,而AD48-1與APS復(fù)配后破膠過快,達(dá)不到理想效果。綜合考慮技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果認(rèn)為:30 ℃以下,AD48-1略具經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢;30 ℃以上,F(xiàn)HD-1略具經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢。

        2 現(xiàn)場試驗

        優(yōu)化后的壓裂液體系于2011年開始在彬長、富縣區(qū)塊進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用,共應(yīng)用8口井,施工成功率為100%,壓裂后8 h內(nèi),破膠液黏度均下降到5 mPa·s以下,破膠效果較好。

        2.1 20~25℃儲層壓裂液體系

        FZF47P1井是富縣探區(qū)的一口水平井,該井長3油層垂深為327.71 m,儲層溫度為21.6 ℃。由于油層埋藏淺,溫度低,使用常規(guī)破膠劑破膠效果較差。故在該井試驗了BAT生物酶與APS復(fù)配的壓裂液體系。BAT生物酶破膠劑在攜砂液階段的加量為0.003%,APS的加量為0.004%,為了均勻加入,將APS混入交聯(lián)液中加入,壓裂后關(guān)井4h,以保證壓裂液徹底破膠。

        2012年3月1日對FZF47P1井長3油層進(jìn)行了4段壓裂施工作業(yè),加入生物酶破膠劑30 kg(設(shè)計為29.4 kg),累計加砂95.8 m3,入地凈液量為727.7 m3。從FZF47P1井長3油層施工曲線可知,4段施工地層延伸壓力基本一致,且單段施工過程中壓力基本無變化。壓裂液破膠效果理想,壓裂后返排4 h,返排液黏度降至4.8 mPa·s并持續(xù)降低。壓裂后最高日產(chǎn)油為17.0 m3/d,累計產(chǎn)油4 451.9 t,取得了明顯的儲層改造效果。

        2.2 26~40℃儲層壓裂液體系

        WB2P5井是鄂南地區(qū)渭北油田一口水平井,水平段總長度為1 000 m;鉆遇砂巖842 m,占水平段總長度的84.2%。該井水平段垂深為456.37 m,儲層溫度為26.9 ℃左右,由于儲層埋藏淺,溫度低,常規(guī)壓裂液體系效果不理想,因此,在壓裂設(shè)計時,在該井試驗了AD48-1與APS進(jìn)行復(fù)配破膠。壓裂液配方:基液0.35%HPG(一級瓜膠)+0.3%CX-307(破乳助排劑)+2%KCl(黏土穩(wěn)定劑)+0.1%HCHO(殺菌劑);交聯(lián)劑為1.0%硼砂,交聯(lián)比為100∶5;破膠劑為0.10%AD48-1+0.03%APS。

        2012年11月29日對WB2P5井長3油層進(jìn)行了9段壓裂施工作業(yè),累計加砂323 m3,入地凈液量為1 600.3 m3。壓裂后4 h,壓裂液黏度已降至5 mPa·s以下,取得了較好的破膠效果。該井壓裂后放噴、機(jī)抽排液10 d后開始見油,最高日產(chǎn)油為13.5 t/d,累計產(chǎn)油585.6 t。

        3 結(jié) 論

        (1) 將鄂南地區(qū)低溫儲層分為20~25 ℃和26~40 ℃ 2個溫度段,分別對壓裂液體系進(jìn)行了優(yōu)化,20~25 ℃儲層段主要應(yīng)用BAT生物酶破膠劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系,26~40 ℃儲層段主要應(yīng)用低溫激活劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系。

        (2) BAT生物酶破膠劑適用于20~25 ℃儲層,0.003%BAT生物酶+0.004%APS復(fù)配破膠效果最好,在20 ℃的條件下4 h可以徹底破膠。

        (3) 低溫激活劑適用于26~40 ℃儲層,30 ℃以下采用0.20%AD48-1低溫激活劑+0.05% APS復(fù)配破膠技術(shù),30 ℃以上采用0.30% FHD-1低溫激活劑+0.05% APS復(fù)配破膠技術(shù)。

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        編輯 孟凡勤

        10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.033

        20150731;改回日期:20151119

        “十二五”國家科技重大專項“特殊結(jié)構(gòu)井鉆完井工藝技術(shù)”(2011ZX05045);國家自然基金中石化聯(lián)合基金重點(diǎn)基金“頁巖氣低成本高效鉆完井技術(shù)基礎(chǔ)研究”(u1262209)

        鄧紅琳(1966-),女,高級工程師,1988年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院鉆井工程專業(yè),現(xiàn)主要從事鉆完井工程研究及管理工作。

        TE355.5

        A

        1006-6535(2016)01-0142-04

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