譚 宏，丁金崗，王 旗

（1.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西靖邊 718500）

隨著長慶氣田改造逐步向大規(guī)模體積壓裂思路轉(zhuǎn)變，壓裂液作為主要工作介質(zhì)大量濾失至儲層深處，液體的返排率直接影響著最終儲層改造效果[1]。長慶氣區(qū)部分區(qū)塊低壓特征明顯，返排矛盾突出。以陜295 區(qū)為例，主力氣藏盒8 段儲層地層壓力系數(shù)0.73，平均地層壓力較鄰區(qū)低2.7 MPa 以上（表1），為典型的低壓氣藏。研究區(qū)目前以直定向井開發(fā)為主，采用胍膠壓裂液配合3%～5%比例伴注液氮，壓后依靠自然能量排液效果差，需采用制氮或鄰井氣舉同步配合排液，排液周期長、成本高。

表1 陜295 區(qū)盒8 段與相鄰氣區(qū)儲層參數(shù)對比

國內(nèi)外針對低壓氣藏改造目前主要有N2泡沫壓裂、CO2前置增能壓裂，兩種改造方式均能夠有效提升壓后排液效果，但需要額外增加施工設(shè)備，對于低產(chǎn)能氣井效益建產(chǎn)難度大，亟需低成本降濾提高排液效果的技術(shù)措施。借鑒油井暫堵壓裂技術(shù)思路，提出了在壓裂前置液階段加入降濾失劑，形成適用于低壓氣藏的低傷害壓裂改造工藝，實現(xiàn)低壓氣藏提高液體效率、減少儲層傷害和提升單井產(chǎn)量技術(shù)目標(biāo)（表2）。

表2 不同低壓氣藏壓裂工藝對比

1 降濾失劑研發(fā)與評價

水力壓裂過程中隨著壓裂液充滿裂縫內(nèi)部，大量壓裂液從裂縫壁向儲層內(nèi)濾失[2]，影響返排率的同時會對儲層造成不同程度的傷害?？刂茐毫岩旱臑V失意味著更多的液體在人工裂縫實現(xiàn)造縫功能，支撐劑填充后能夠得到更大的泄流面積，有助于返排和提產(chǎn)。通過加入降濾失劑是壓裂改造過程中有效的濾失控制技術(shù)，常用的壓裂液降濾失劑添加劑為柴油、熱熔型樹脂、聚合物和硅粉等材料。由于柴油、硅粉在壓裂液中的懸浮分布均勻程度比較差，實際降濾失效果不理想[3-5]。結(jié)合陜295 區(qū)儲層特征和技術(shù)需求，開發(fā)一種新型水溶性的降濾失劑進(jìn)行暫堵降濾，以達(dá)到提高增產(chǎn)改造效果的目的[6]。

1.1 降濾失劑合成

實驗室內(nèi)合成降濾失劑ZD-120，三維立體結(jié)構(gòu)見圖1，通過三種不同的主要材料單元重復(fù)疊加，在保證超支化聚合物材料分子鏈增長的同時，端基單元則保留了兩個活性官能團(tuán)，一個官能團(tuán)未反應(yīng)。

圖1 可降解降濾失材料的單元組成

ZD-120 中核心材料為塑性骨架，在水浴冷卻下按一定質(zhì)量比加入水溶性可降解PAC、聚乙烯醇等材料。開動攪拌器，向其中緩慢加入一定量的氫氧化鈉水溶液進(jìn)行中和，中和完畢后加入0.02%引發(fā)劑D、0.1%穩(wěn)定劑E 和1.0%抑制劑F，室溫攪拌3 h。然后加入自制交聯(lián)劑、抗壞血酸和雙氧水，高速攪拌下引發(fā)超支化聚合，在200 ℃條件下高速攪拌1 h，將產(chǎn)物倒入四氟乙烯孔板上，產(chǎn)物通過孔板滴液成型絲狀和珠狀產(chǎn)品，通過造粒后得到降濾失劑產(chǎn)品（圖2），粒徑主要集中在0.1 mm 左右。

圖2 可降解降濾失材料

1.2 降濾失性能評價

陜295 區(qū)主體采用胍膠壓裂液，實驗室在壓裂液中按一定比例添加ZD-120，對壓裂液降濾失性能進(jìn)行評價。

基液配方：0.4%CJ2-6+0.1%CJSJ-3+0.3%TGF-1+0.3%COP-3+0.3%TJ-1，交聯(lián)劑：JL-9，交聯(lián)比100.0∶0.3～0.4。

1.2.1 降濾失性能測試 測試計算含ZD-120 的壓裂液在90 ℃、壓差3.5 MPa 下的濾失情況，隨ZD-120 濃度的增加，濾失系數(shù)逐漸降低，在ZD-120 濃度達(dá)到0.1%時具有最佳的綜合降濾失效果，濾失系數(shù)降低63.6%，在后續(xù)測試中均采用0.1%ZD-120 進(jìn)行評價（圖3）。

圖3 ZD-120 濃度與濾失系數(shù)的關(guān)系

1.2.2 巖心傷害性能測試 選用現(xiàn)場巖心，將巖心飽和地層水后，裝入挾持器置于烘箱中，正向以0.10～0.50 mL/min 排量注入標(biāo)準(zhǔn)鹽水測穩(wěn)定滲透率；以恒定壓力驅(qū)替0.5～3.0 MPa，正向注氮氣測滲透率至滲透率穩(wěn)定Kg；反向以0.01～0.50 mL/min 排量注入含0.1%濃度的ZD-120 的壓裂液，控制注入壓力不大于10.0 MPa，保持壓力使壓裂液在巖心中停留時間大于2 h，模擬壓裂施工壓裂液對巖心傷害，再以恒定壓力驅(qū)替0.5～3.0 MPa，氮氣驅(qū)正向測試氣測滲透率至穩(wěn)定Ka。

式中：D-壓裂液導(dǎo)致的滲透率傷害率，%；Kg-氮氣驅(qū)初始滲透率，mD；Ka-傷害后氮氣驅(qū)滲透率，mD。

巖心傷害實驗數(shù)據(jù)見圖4，傷害前巖心滲透率0.191 mD，最后恢復(fù)至0.145 mD，巖心傷害率為24.1%?？瞻讟悠穳毫岩簬r心傷害率為22.1%，說明ZD-120 對儲層沒有明顯額外傷害。

圖4 ZD-120 壓裂液巖心傷害測試

1.2.3 侵入深度測試 選擇巖心進(jìn)行核磁共振實驗，實驗前測量并記錄干巖心的滲透率和質(zhì)量，通過核磁共振設(shè)備連續(xù)測出不同時刻巖心的核磁共振一維頻率編碼和核磁共振成像，記錄并保存數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？瞻讟悠泛图尤?.1%ZD-120 的壓裂液在巖心中的濾液侵入測試曲線（圖5、圖6），以含水飽和度來衡量壓裂液濾液的侵入深度。

圖5 侵入深度與含水飽和度的關(guān)系（空白樣品）

圖6 侵入深度與含水飽和度的關(guān)系（ZD-120）

實驗結(jié)果表明，在不同時間段內(nèi)同一深度加入降濾失劑樣品的含水飽和度明顯降低，隨著時間的增長，2.0 h 后在距巖心端面30 mm 處含水飽和度由85%下降至66%，表明降濾失劑加入后壓裂液的侵入深度明顯降低。

1.2.4 ZD-120 的可降解性能 ZD-120 顆粒形態(tài)在0.3 mm 以內(nèi)，室內(nèi)研究了ZD-120 在儲層條件下降解性能。取15 g 降濾失顆粒放入成化釜中，加入300 mL壓裂液破膠液，然后放入120 ℃滾子加熱爐中，10 h 后取出樣品，用蒸餾水潤洗三次，在真空烘箱中烘干后稱取質(zhì)量，以計算樣品的降解率，測試ZD-120 的降解性能。實驗結(jié)果表明在100 ℃水中ZD-120 可完全降解，10 h 降解率達(dá)到95%以上。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

選取陜295 區(qū)同井場兩口井進(jìn)行降濾失對比試驗，陜295-X1 井盒8 層施工過程中前置液階段按比例加入ZD-120 共計150 kg，對比陜295-X2 井盒8 層改造未加入ZD-120，從壓裂趨勢線可以看出，X1 井前置液階段在加入ZD-120 后對比X2 井壓力穩(wěn)中有升，表明ZD-120 的加入有效降低了液體濾失，裂縫在橫向上能夠得到持續(xù)有效延伸，X2 井前置液階段壓降3.0 MPa，壓裂液濾失量較大，裂縫在橫向上延伸程度較弱。

X1 井壓后一次性放通，返排率40%左右點火成功，對比X2 井返排率達(dá)到40%時排液周期縮短20%以上，X1 井測試日產(chǎn)氣量3.4×104m3，無阻流量10.0×104m3/d，無阻流量對比X2 井提高15.8%，增產(chǎn)效果顯著。

3 結(jié)論

（1）通過室內(nèi)合成，開發(fā)出適用于陜295 區(qū)低壓氣藏可降解降濾失劑ZD-120，顆粒粒徑0.1 mm，室內(nèi)評價壓裂液濾失系數(shù)降低63.6%，10 h 降解率達(dá)到95%以上。

（2）現(xiàn)場試驗降濾失壓裂技術(shù)對比常規(guī)措施鄰井排液周期縮短20%，無阻流量提高15.8%，實現(xiàn)了低壓氣藏提高排液效果和單井產(chǎn)量的技術(shù)目標(biāo)。