劉琴

（中國(guó)石油吉林油田油氣工程院 吉林松原 138000）

1 CST實(shí)驗(yàn)裝置組成及原理

CST是利用滲透濾紙毛細(xì)管吸入力產(chǎn)生的濾失來(lái)研究含水體系的濾失特性。在吸入力的影響下，懸浮液過(guò)濾時(shí)，其擴(kuò)展遠(yuǎn)離懸浮液的速率與懸浮液的濾失性相關(guān)。實(shí)驗(yàn)儀器包含兩個(gè)單獨(dú)的部分，帶電極的濾失部分和計(jì)時(shí)器部分。操作時(shí)將含水體系的待測(cè)樣品放入樣品圓筒中，在樣品下方濾紙的吸入力作用下進(jìn)行濾失實(shí)驗(yàn)，濾失進(jìn)程是放射狀的，當(dāng)液體到達(dá)第一對(duì)電極時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液體到達(dá)第三電極時(shí)計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。CST時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明巖層樣品對(duì)液體有越強(qiáng)的吸收性，導(dǎo)致黏土的膨脹和擴(kuò)散形成膠體，使得液體難以被吸收出來(lái)；CST時(shí)間短，則說(shuō)明增產(chǎn)過(guò)程中濾失進(jìn)入近井地層的液體不會(huì)產(chǎn)生顯著傷害。

圖1 毛細(xì)管吸收時(shí)間測(cè)定儀

2 CST實(shí)驗(yàn)在壓裂液體系中的應(yīng)用

2.1 篩選壓裂液體系

吉林油田大部分采油廠儲(chǔ)層孔隙度和滲透率低、儲(chǔ)層中等偏強(qiáng)水敏，壓裂液與儲(chǔ)層不配伍極易引起儲(chǔ)層黏土膨脹、分撒，堵塞孔喉，影響單井產(chǎn)能，傳統(tǒng)防膨試驗(yàn)（試管法）結(jié)果受人為讀數(shù)誤差影響較大；利用CST實(shí)驗(yàn)測(cè)定膠體分散溶液吸收時(shí)間長(zhǎng)短，計(jì)時(shí)器自動(dòng)讀數(shù)，具有方便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以用于快速評(píng)價(jià)壓裂液中黏土穩(wěn)定劑的防膨效果，為不同儲(chǔ)層、區(qū)塊篩選壓裂液體系。

為盡量模擬壓裂液在地層中對(duì)儲(chǔ)層傷害的工況，室內(nèi)配制不同壓裂液體系（性能均滿足儲(chǔ)層改造需求）進(jìn)行完全破膠，將破完膠的壓裂液體系與需要改造儲(chǔ)層巖心粉按操作規(guī)程要求配制，進(jìn)行CST實(shí)驗(yàn)。

表1 XX井巖心粉在不同壓裂液體系中CST時(shí)間比

從表1數(shù)據(jù)可以看出，速溶胍膠對(duì)XX井巖心粉有較好的穩(wěn)定性能，在壓裂液其余性能均滿足儲(chǔ)層要求的前提下，選擇速溶胍膠體系對(duì)保持儲(chǔ)層穩(wěn)定性最好。

2.2 與試管法聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)化壓裂液體系中黏土穩(wěn)定劑濃度

隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，產(chǎn)能建設(shè)投資持續(xù)走高，近年通過(guò)工具、工藝方面研發(fā)改進(jìn)，成本有所降低，但還是難以滿足效益成本。因此，在壓裂液材料成本方面需要進(jìn)一步優(yōu)化。試驗(yàn)選用XX井目的層位巖心磨粉進(jìn)行防膨劑濃度優(yōu)化試驗(yàn)。XX井所在區(qū)塊前期使用壓裂液體系為羥丙基胍膠體系，防膨劑濃度分別設(shè)計(jì)為0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，比對(duì)試劑為煤油。

圖2 XX井試管法不同防膨劑濃度下膨脹實(shí)驗(yàn)

表3 XX井巖心粉在不同黏土穩(wěn)定劑濃度下CST時(shí)間比

從表2與圖2中可以看出，加入不同濃度防膨劑，巖心粉膨脹差異不大，受實(shí)驗(yàn)本身性質(zhì)影響，讀數(shù)精確性差，為進(jìn)一步確定黏土穩(wěn)定劑用量，室內(nèi)用CST實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

圖3 XX井不同防膨劑濃度下的CST值

從表3可以得到如下結(jié)論：隨著黏土穩(wěn)定劑用量增加CST值越來(lái)越小，說(shuō)明黏土穩(wěn)定劑用量增加，對(duì)巖心粉顆粒的分散及膨脹抑制越好，試管法與CST試驗(yàn)結(jié)合可以精確地確定防膨劑用量為0.1%時(shí)即，可達(dá)到較好穩(wěn)定黏土效果。

2.3 定性探討壓裂液中破膠劑用量

壓裂液對(duì)黏土的穩(wěn)定性性能測(cè)定一般用破膠液進(jìn)行，在壓裂液通用技術(shù)指標(biāo)中要求破膠液黏度≤5 mPa.s，但在此前提下進(jìn)行黏土穩(wěn)定性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)破膠液CST空白值較高，而加完巖心后的破膠液CST值較低的情況，以滑溜水體系出現(xiàn)此現(xiàn)象最為頻繁，這意味著CST的時(shí)間比會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。通過(guò)大量試驗(yàn)研究分析，認(rèn)為是壓裂液部分長(zhǎng)分子鏈未能完全斷裂，未加入巖心粉時(shí)長(zhǎng)鏈分子分散在水溶液中，液體通過(guò)濾紙濾失時(shí)在濾紙表面集中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙液體濾失，使得液體到達(dá)電極時(shí)間變長(zhǎng)；加入巖心粉后，巖心粉與高分子鏈發(fā)生纏繞、吸附，減少高分子鏈在濾紙表面集中的可能性，降低濾紙表面集中濃度，使得液體能順利濾失，到達(dá)電極時(shí)間變短，此時(shí)可以通過(guò)延長(zhǎng)壓裂液破膠時(shí)間或者增加破膠劑用量，待CST空白值正常后再進(jìn)行破膠液性能評(píng)價(jià)。

從表4可以得到如下結(jié)論：破膠劑用量為0.03%、0.06%時(shí)，破膠120min后破膠液黏度達(dá)到5mPa.s以下，但壓裂液可能存在未完全斷裂的高分子鏈，破膠劑用量為0.12%時(shí)，再繼續(xù)增加破膠劑用量，CST時(shí)間值變化不大，在破膠時(shí)間一定時(shí)可適當(dāng)調(diào)整破膠劑用量。

3 結(jié)論

CST技術(shù)因其快速、方便的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于吉林油田各種油氣井壓裂液體系篩選、防膨劑濃度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)等，優(yōu)化后的壓裂液體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

（1）CST實(shí)驗(yàn)與常規(guī)防膨?qū)嶒?yàn)相比，具有快速、方便的優(yōu)勢(shì)，可輔助儲(chǔ)層快速篩選壓裂液體系，降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

（2）CST實(shí)驗(yàn)與試管法防膨試驗(yàn)聯(lián)合應(yīng)用，可用于優(yōu)化壓裂液體系中防膨劑用量，降低壓裂液成本。

（3）CST實(shí)驗(yàn)可用于輔助分析壓裂液體系破膠時(shí)間和用量，為現(xiàn)場(chǎng)施工合理確定壓裂液返排時(shí)間奠定基礎(chǔ)。