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        一體化可變黏滑溜水在川西致密氣井的先導試驗

        2022-06-21 08:23:14冬,盧剛,杜
        石油化工應用 2022年5期
        關鍵詞:降阻劑加砂壓裂液

        袁 冬,盧 剛,杜 林

        (中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司工程技術研究院,四川德陽 618000)

        中石油八角場和秋林致密砂巖氣借鑒頁巖氣體積壓裂模式,取得較好的增產(chǎn)效果。前期川西在2 口井試驗了單段單簇滑溜水體積壓裂,壓后測試未達地質(zhì)和工藝預期,本文分析了低產(chǎn)原因,在此基礎上采用一體化可變黏滑溜水,試驗了大排量、少段多簇體積壓裂,壓后獲得較好的測試效果。

        1 川西致密氣前期體積壓裂分析

        對比秋林沙溪廟,中江實施的三口井物性稍差,但體積的排量低,加砂強度低,簇間距大、液體黏度高傷害大,可能是壓后效果差的主要原因(見表1,表2)。

        表1 中江沙溪廟組氣藏與秋林地質(zhì)對比情況

        表2 中江沙溪廟組氣藏體積壓裂情況

        2 一體化可變黏壓裂液

        2.1 多功能降阻劑

        引入分子片段設計理念,即引入剛性耐鹽側基,研發(fā)了一種多功能降阻劑,有效屏蔽鈣鎂離子對聚合物鏈解纏繞的作用,聚合物鏈段在高礦化度水條件下更加舒展,同時,引入超分子結構側基進一步增加水動力學體積,使其無論是在淡水還是含鹽量30 000 mg/L內(nèi)的鹽水溶液中,均具有良好的水溶性及增稠性[1,2]。

        改變多功能降阻劑的濃度,配制的壓裂液即可實現(xiàn)滑溜水、線性膠、交聯(lián)液黏度(見表3)。

        表3 不同濃度下多功能降阻劑的液體黏度

        當降阻劑濃度小于0.08%時,壓裂液的黏度低于5 mPa·s,為低黏滑溜水;濃度0.1%~0.18%時,壓裂液的黏度6.1~9.2 mPa·s,為中黏滑溜水;濃度0.18%~0.25%時,壓裂液的黏度9.2~15 mPa·s,為高黏滑溜水;濃度0.35%~0.45%時,壓裂液的黏度21~29.6 mPa·s,為線性膠,降阻劑濃度增加到0.6%,基液黏度大于40.3 mPa·s,加入一定濃度的交聯(lián)劑即可交聯(lián)成可挑佳的凍膠。

        2.2 滑溜水性能評價

        2.2.1 降阻性能 使用MZ-Ⅱ型摩阻儀評價0.1%的多功能降阻劑和常規(guī)乳液降阻劑滑溜水的降阻性能,測試結果(見圖1)。實驗數(shù)據(jù)表明:多功能降阻劑滑溜水降阻率超過80%,剪切10 min 降阻率保持率大于95%,常規(guī)稠化劑降阻率初期約73%,但剪切2 min后,降阻率呈顯著下降趨勢,剪切10 min 后降阻率下降到47%左右。

        圖1 不同稠化劑在相同濃度下滑溜水降阻性能對比圖

        2.2.2 攜砂性能 采用可視化平板裝置,對比相同條件(黏度3 mPa·s,10%砂比的30/50 目陶粒,排量0.8 m3/h)下一體化可變黏壓裂液與常規(guī)滑溜水的攜砂能力。常規(guī)壓裂液在井筒附近堆積高,一劑多能降阻劑滑溜水達到平衡,比常規(guī)壓裂液沉砂高度低40%。表明一體化可變黏多功能壓裂液懸砂性能優(yōu)于常規(guī)壓裂液。

        2.2.3 巖心傷害 按照石油行業(yè)標準SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價方法》,對比測試一劑多能滑溜水和常規(guī)滑溜水體系對頁巖填砂管的傷害情況。質(zhì)量濃度為0.1%的一劑多能滑溜水對巖心的傷害率約為8.86%,僅為常規(guī)乳液滑溜水(18.78%)的47.2%(見表4)。

        表4 不同滑溜水對巖心傷害測試結果

        3 加砂壓裂優(yōu)化設計

        以中江沙溪廟儲層為例,由表1 和表5 可知,中江沙溪廟儲層相對秋林埋藏深、物性差,塑性強,相對來說更不易形成復雜裂縫。

        表5 儲層巖石力學參數(shù)對比

        優(yōu)化設計思路:

        總體思路:密切割、大排量、變黏壓裂液、強加砂,提高橫向覆蓋率及裂縫復雜性和裂縫有效支撐。

        為提高儲層接觸面積和裂縫密度,縮短氣體運移距離,設計“多段多簇”密切割方式,采用水平井多簇壓裂模型開展多簇裂縫擴展模擬,優(yōu)化射孔簇數(shù);

        為提高縫內(nèi)靜壓力,增加縫寬,便于低黏攜砂降低傷害,設計16~18 m3/min 套管大排量施工;

        為提高改造充分性和裂縫復雜度,增加有效改造體積,設計縫口暫堵轉向;

        設計低摩阻、高攜砂、易返排、易操作的在線變黏壓裂液體系,降低施工難度和儲層傷害,提高裂縫復雜性;

        優(yōu)化支撐劑鋪置,提高加砂強度,設計70/140 目+40/70 目石英砂組合支撐劑,實現(xiàn)多尺度裂縫匹配:70/140 目粉砂用于支撐微細裂縫、降低濾失,40/70 目石英砂用于支縫和主縫的支撐、提高導流能力。

        4 現(xiàn)場應用

        4.1 現(xiàn)場應用模式

        無需提前配液,只需按照不同類型滑溜水液體所需降阻劑及其他添加劑濃度,將各種添加劑直接泵入混砂車攪拌罐,降阻劑在攪拌罐中21 s 即可起黏,45 s溶脹率可達到95%,滿足現(xiàn)配現(xiàn)用施工要求,節(jié)省配液場地和設備等,提高時效性。

        4.2 現(xiàn)場應用

        4.2.1 典型井-DF501HF

        4.2.1.1 施工情況 DF501HF 位于川中隆起構造帶威遠構造北斜坡,是一口以須五為目的層的開發(fā)評價井,水平段長1 297.3 m,氣測全烴值0.557%~100%(均值23.968%),POR:4.0%~9.0%,平均6.5%;PERM:0.02~0.72 mD,平均0.26 mD,部分段發(fā)育天然裂縫。根據(jù)儲層情況,設計139.7 mm 套管橋塞分段,采用一體化變黏滑溜水(主體低黏)進行13 段68 簇壓裂,排量16~18 m3/min,70/140 目和40/70 石英砂組合,加砂強度4.0 t/m。

        歷時6 天半,采用一體化變黏滑溜水(主體低黏)順利完成13 段68 簇分段壓裂(見圖2),排量13~18 m3/min(主體18),泵壓41.2~56.8 MPa,加砂4 240 t,液量20 162 m3,加砂強度均4.0 t/m,最高砂濃度460 kg/m3,用液強度18.9 m3/m,第11 段完成576.8 t 連續(xù)加砂;第2~13 段采用暫堵劑+暫堵球簇間復合暫堵工藝,暫堵后壓力上漲2~5 MPa,暫堵轉向壓力響應明顯(見圖3)。壓后測試在井口壓力9.2 MPa 下測試產(chǎn)氣21.666 6×104m3/d,油0.6 m3/d,是鄰井兩層分壓的DF5 井的10 倍。

        圖2 DF501HF 第1~13 段加砂壓裂施工曲線

        圖3 DF501HF 第11 段暫堵、變黏加砂壓裂施工曲線

        4.2.1.2 壓后評價(1)液體性能評價:各段壓裂液降阻率平均77.4%,6~9 mPa·s 降阻水攜40/70 目石英砂,砂濃度最高460 kg/m3,泵壓平穩(wěn),平均段加砂強度4.1 t/m,用液強度18.9 m3/m,第11 段全程低-中黏滑溜水連續(xù)加砂576.8 t,用液強度19.2 m3/m,表明液體降阻效果好,攜砂性能強。

        (2)多簇開啟、天然裂縫溝通明顯:壓裂過程中,多簇開啟、降阻水溝通天然裂縫特征明顯(見圖4 和圖5)。

        圖4 DF501HF 第4 段加砂壓裂施工曲線

        圖5 DF501HF 第3 段加砂壓裂施工曲線

        (3)G 函數(shù)分析裂縫參數(shù):變黏滑溜水施工,前置中黏,粉砂低黏,40/70 目石英砂中黏,不同黏度液體交替注入,易增加裂縫復雜性。

        G 函數(shù)分析曲線有一定波動,表明裂縫有一定的復雜程度。

        4.2.2 JS318HF 一體化變黏滑溜水體積壓裂在JS318HF 井順利完成11 段61 簇分段壓裂,排量16~18 m3/min,泵壓54~65 MPa,加砂4 204 t,液量17 643 m3(不含泵送橋塞清水量),加砂強度4.12 t/m,用液強度17.2 m3/m,最高砂濃度460 kg/m3,壓裂液平均降阻率84.3%,第2~11 段采用簇間復合暫堵工藝,暫堵后施工壓力整體上漲2~4 MPa,壓后測試在井口壓力29.71 MPa 下測試產(chǎn)氣25.563 5×104m3/d。

        5 結論

        (1)多功能降阻劑通過調(diào)整濃度,實現(xiàn)不同黏度液體在線自由轉換,節(jié)省場地、液罐和配液費用,滿足各種加砂工藝及施工調(diào)整的要求,適用于大規(guī)模體積壓裂施工。

        (2)通過現(xiàn)場應用表明一體化可變黏滑溜水降阻率77.4%~84.3%,降阻性好,低-中黏滑溜水連續(xù)攜砂,最高砂濃度460 kg/m3,平均加砂強度均大于4.0 t/m,攜砂能力強、加砂強度高,暫堵轉向壓力響應明顯,段內(nèi)多簇開啟明顯,少段多簇大排量+暫堵轉向體積壓裂增產(chǎn)效果顯著,可進一步試驗。

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