羅立錦，王 帥，賀 華，何伊麗，于 永，謝 琳

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司，陜西延安716000；2.四川安東油氣工程技術(shù)服務(wù)有限公司，四川遂寧629000）

油田化學(xué)

低濃度胍膠壓裂液在延安氣田本溪組的應(yīng)用

羅立錦1，王 帥1，賀 華1，何伊麗1，于 永2，謝 琳2

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司，陜西延安716000；2.四川安東油氣工程技術(shù)服務(wù)有限公司，四川遂寧629000）

為降低本溪組壓裂液對地層的傷害，研究開發(fā)了適合延安氣田本溪組儲層的低濃度胍膠壓裂液體系。實驗結(jié)果表明：低濃度胍膠壓裂液當(dāng)胍膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時，在100℃，170s的剪切速率下經(jīng)過120min耐溫剪切，粘度保持在200mPa·s-1；殘渣含量和巖心傷害率明顯低于常規(guī)胍膠壓裂液體系。該體系在延安氣田本溪組試驗2井次，表現(xiàn)出攜砂能力強(qiáng)、低摩阻、返排效果好等優(yōu)點。

延安氣田；本溪組；低濃度胍膠壓裂液

延安氣田本溪組儲層屬于典型的低孔、低滲、致密砂巖氣藏，測井解釋平均孔隙度5.5%，滲透率0.4×10-3μm2；壓力系數(shù)0.7~1.1；地層溫度80~120℃。儲層滲流條件差，加砂壓裂技術(shù)是該氣藏勘探評價及開發(fā)建產(chǎn)的必備措施和核心手段。羥丙基胍膠作為水基壓裂液的增稠劑，具有增稠能力強(qiáng)、抗剪切性好、熱穩(wěn)定性好、控制濾失能力強(qiáng)等特點而被廣泛用于油氣井壓裂中[1，2]。壓裂液在改善油氣通道的同時也給儲層帶來了部分傷害。壓裂液對儲層的傷害主要是壓裂液濾液對基質(zhì)滲透率的傷害和壓裂液殘渣、濾餅等對支撐裂縫導(dǎo)流能力的傷害。大量研究表明，壓裂液殘渣傷害可使導(dǎo)流能力降低90%以上，破膠液殘渣傷害占儲層傷害的主導(dǎo)地位[3]。降低壓裂液稠化劑濃度是降低壓裂液殘渣或殘膠含量、提高裂縫導(dǎo)流能力、降低壓裂液成本的重要途徑[4]。本文針對延長油田儲層特點，研發(fā)了低濃度胍膠壓裂液體系，現(xiàn)場試驗應(yīng)用效果良好。

1 液體體系配方及性能評價

1.1 低濃度胍膠壓裂液研究

低濃度研究通過在胍膠分子鏈引入了一定分子結(jié)構(gòu)的親油基團(tuán)，改性之后的胍膠性能類似于表面活性劑，引入的親油基團(tuán)數(shù)量必須保證改性之后的胍膠在水中的溶解性。相比普通胍膠，改性之后的胍膠在水中的疊加濃度大大降低?？杀绕胀夷z濃度低得多的濃度下，實現(xiàn)胍膠的交聯(lián)。與普通胍膠相比，其分子量也比較小，同樣濃度的水溶液粘度也得到降低，在高溫條件下有利于實現(xiàn)壓裂液破膠。同時研制出針對低濃度胍膠壓裂液體系的交聯(lián)劑，當(dāng)交聯(lián)劑與胍膠聯(lián)接成網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)時，利用帶電基團(tuán)之間的靜電斥力使原有胍膠交聯(lián)后形成的收縮線團(tuán)（環(huán)狀膠束）變成擴(kuò)張線團(tuán)（網(wǎng)狀凍膠），增大了交聯(lián)劑與胍膠的網(wǎng)狀交聯(lián)體積，從而降低形成交聯(lián)網(wǎng)狀所需的胍膠用量，未改變壓裂液凍膠的攜砂性能[5]。

低濃度胍膠壓裂液的突出優(yōu)點為：（1）胍膠用量低，降低成本；（2）低殘渣，破膠液表面張力低、易返排，對地層傷害小；（3）抗剪切，耐溫耐剪切粘度保持較高，有利于裂縫高度的控制，實現(xiàn)油層長穿透，形成長裂縫；（4）使用范圍廣，可運用于中低高溫各個溫度體系。

1.2 壓裂液體系配方

根據(jù)儲層致密、低壓的特點，圍繞降低胍膠的殘渣傷害、粘土膨脹傷害以及壓裂液滯留地層傷害，通過室內(nèi)配方研究優(yōu)選出了適應(yīng)于不同溫度的低濃度胍膠壓裂液體系配方，見表1。

表1 不同溫度下壓裂液體系配方Tab.1 Fracturing fluid system formula under different temperatures

1.3 壓裂液性能評價

依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以100℃溫度體系的配方為例對該壓裂液體系進(jìn)行了性能評價。

（1）耐溫耐剪切性能評價配制低濃度胍膠壓裂液（胍膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%），室內(nèi)使用德國哈克流變儀在170s-1下測試耐溫耐剪切性能，結(jié)果見圖1。

圖1 100℃低濃度胍膠壓裂液耐溫耐剪切性能Fig.1 Temperature-tolerate and shear-tolerate property of low-concentration gel fracturing fluid at 100℃

由圖1可以看出，低濃度胍膠壓裂液在100℃時耐溫耐剪切性能良好，120min后粘度保持在200mPa·s以上，能夠滿足現(xiàn)場壓裂施工的需要。

（2）巖心傷害性能評價對壓裂液破膠濾液進(jìn)行巖心基質(zhì)滲透率的損害率測定，并與常規(guī)壓裂液（胍膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.45%）進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。

表2 壓裂液對儲層巖心傷害實驗對比Tab.2 Contrast experiment of core damage

由表2可以看出，低濃度胍膠壓裂液對儲層的平均傷害率明顯低于常規(guī)胍膠壓裂液，具有很好的保護(hù)儲層的作用。

（3）殘渣含量評價對比破膠殘渣情況，結(jié)果顯示：低濃度胍膠壓裂液較常規(guī)胍膠壓裂液的殘渣低71.4%，使用低濃度胍膠壓裂液可大幅度降低殘渣，從而減少殘渣對地層的傷害。

表3 不同壓裂液體系破膠殘渣情況對比Tab.3 Residue content of different gel breaking fracturing fluid systems

（4）靜態(tài)懸砂性能對比低濃度胍膠與常規(guī)胍膠壓裂液攜砂性能，陶粒全部沉降所需的時間低濃度胍膠體系要長于常規(guī)胍膠體系，說明低濃度體系攜砂性能優(yōu)于常規(guī)胍膠壓裂液。

表4 不同壓裂液體系靜態(tài)懸砂情況對比（30%砂比）Tab.4 Static suspending sand performance of different fluid（30%sand ratio）

（5）表界面張力測試取低濃度胍膠與常規(guī)胍膠壓裂液破膠液進(jìn)行測試，采用自動表面張力儀測定其表面張力，采用科諾旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測定其界面張力。通過對比低濃度體系與常規(guī)胍膠體系破膠液的表界面張力，實驗表明低濃度體系的表面張力與界面張力均小于常規(guī)胍膠壓裂液體系，說明低濃度胍膠壓裂液較常規(guī)體系更易返排。

表5 不同壓裂液體系表界面張力對比Tab.5 Surface and interfacial tension of different fracturing fluid systems

綜上所述，研發(fā)的低濃度胍膠壓裂液體系的主要性能指標(biāo)符合企業(yè)指標(biāo)要求，通過與常規(guī)壓裂液體系的性能對比，該壓裂液體系具有耐溫耐剪切性能好，殘渣含量低，對儲層巖心傷害率低，易于返排的優(yōu)點。

圖2 試驗井施工曲線Fig.2 Treating Plot of test well

2 現(xiàn)場運用

低濃度胍膠壓裂液在延安氣田本溪組進(jìn)行了2井次的現(xiàn)場試驗，均獲得成功，完成設(shè)計加砂100%。圖2為低濃度胍膠壓裂液在現(xiàn)場試驗的兩口井施工曲線。通過兩口井的施工曲線看來，壓裂施工順利，壓力較穩(wěn)定，攜砂性能較好。壓裂后取得了較好的增產(chǎn)效果，其中延1426井返排率達(dá)到90%以上，穩(wěn)定測試產(chǎn)量41000m3·d-1。

3 結(jié)論

（1）通過室內(nèi)實驗評價，研發(fā)的低濃度胍膠壓裂液體系的主要性能指標(biāo)符合企業(yè)指標(biāo)要求，通過與常規(guī)壓裂液體系的性能對比，該壓裂液體系具有耐溫耐剪切性能好，殘渣含量低，對儲層巖心傷害率低，易于返排的優(yōu)點。

（2）通過現(xiàn)場的施工試驗可以看出，低濃度胍膠壓裂液有很好的儲層適應(yīng)性，施工過程中，壓力穩(wěn)定，攜砂性能好，返排徹底，試驗井效果好。

（3）低殘渣、低傷害一直是低滲油氣藏壓裂液發(fā)展的主要方向，胍膠改性和降低稠化劑使用濃度長期以來是油田工作者的研究熱點。低濃度胍膠壓裂液目前已經(jīng)在延長本溪組儲層應(yīng)用，其對油藏保護(hù)有深遠(yuǎn)意義，有很大的推廣價值。

［1］盧擁軍，房鼎業(yè)，楊振周，等.粘彈性清潔壓裂液的研究與應(yīng)用［J］.石油與天然氣化工，2004，33（2）：113-114.

［2］彭傳波，黃智宇，魯紅升，等.油田壓裂用羥丙基胍膠的合成及性能評價［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2009，10（3）:9-11.

［3］劉平禮，張璐，邢希，等.瓜膠壓裂液對儲層的傷害特性［J］.油田化學(xué)，2014.

［4］盧擁軍，楊曉剛，王春鵬，等.低濃度壓裂液體系在長慶致密油藏的研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）：67-70．

［5］彭繼，張成娟，周平，等.青海油田低濃度胍膠壓裂液的性能研究與現(xiàn)場應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2013,37（1）：79-82.

Application of low concentration guar gum fracturing fluid in Benxi formation of Yan’an Gas Field

LUO Li-jin1，WANG Shuai1，HE Hua1，HE Yi-li1YU Yong2，XIE Lin2
（1.Development Department of Oil and Gas Exploration Co.of Yanchang Petroleum Group；Yanan 716000，China；2.Sichuan Anton oil and Gas Engineering Service Co.Ltd，Suining 629000，China）

In order to reduce the reservoir damage of fracturing fluid,a low concentration guar gum fracturing fluid fits Benxi formation of Yan’an gas field has been developed.Performance evaluation results showed：low concentration guar gum fracturing fluid with 0.3%mass fraction,at 100℃,under 170s-1shear rates,after 120min,the viscosity can keep more than 200mPa.s.;Compared with general guar gum fracturing fluid,residual content and core damage rate obviously decreased.In 2016,this fluid system was applied to 2 wells in Benxi formation of Yan’an gas field and it shows good prop-carrying capacity,low friction,high flowback capability.

yanan gas field；benxi formation；low concentration guar gum fracturing fluid

TE357.1+2

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161244

2016-10-31

羅立錦（1986-），男，工程師，主要從事油氣藏儲層改造技術(shù)研究與應(yīng)用工作。

于永（1974-），男，高級工程師，主要從事油氣藏儲層改造技術(shù)研究與應(yīng)用工作。