新型低聚物压裂液在牛圈湖油田的应用

党建锋，时际明，郑 波

（中国石油吐哈油田井下技术作业公司，新疆鄯善 838200）

新型低聚物压裂液在牛圈湖油田的应用

党建锋，时际明，郑 波

（中国石油吐哈油田井下技术作业公司，新疆鄯善 838200）

牛圈湖油田西山窑油藏具有低孔、特低渗以及低温、低压特征，单井自然产能极低，绝大多数油井都需经过压裂改造才能获得高产。根据油藏特征,分析了压裂改造技术的难点：压裂液破胶返排困难、要求裂缝高导流能力及适当控制缝高延伸。针对上述难题，研究开发了低聚物压裂液体系，体系具有耐温、耐剪切性能好、残渣含量低、地层伤害小、现场配制方便、摩阻低、成本低等性能优点。该液体体系应用于牛圈湖油田，增产效果显著，取得了较好的经济效益，为同类油藏的开发提供了强有力的技术保障。

低温；低压；低渗；压裂；低聚物；水基压裂液；储层改造

牛圈湖西山窑属于低渗透、低压、低流度、非均质性严重的砂岩油藏。开采现状表现出：单井产量低、采出程度低；储层的非均质性严重，砂体内部不同储层间互分布，渗透率变异系数大于0.7，突进系数大于3.0，纵向非均质性严重。依靠天然能量及常规直井开采，单井产量0.4～1.5 t/d，不具备经济开发的条件[2]。绝大部分油井都需经过压裂才能获得工业油流。

1 压裂施工主要难点及技术思路

根据对地层岩性、物性、流体性质、温度压力、岩石力学、地应力以及裂缝方位等储层特征的一系列评估，分析西山窑油藏主要存在以下压裂难点以及其相应的压裂技术要求。

（1）储层低渗（k=1.27×10-3μm2），要求一定长度的水力裂缝；

（2）超前注水开发（井距250m），要求控制裂缝长度，提高扫油效率；

（3）地层温度低（45℃），低温破胶困难；

（4）压力系数低（压力系数0.75）压后排液困难；

（5）原油性质差（粘度高），要求裂缝具有较高的导流能力；

（6）储隔层应力差较小（3～8 MPa），要求控制裂缝高度延伸。

2 新型低聚物压裂液体系研究

目前吐哈油田广泛应用的压裂液体系为胍胶体系，胍胶体系存在的主要问题是：胍胶的相对分子质量大，难以通过小孔吼，破胶后残渣含量高，返排困难，对低渗储层伤害严重，难以达到有效改造储层的效果。另外，随着胍胶价格急剧上涨，胍胶体系的成本大幅度增加，急需一种成本较低、低伤害、适用于低渗储层改造的压裂液体系。

2.1 低聚物压裂液交联机理

低聚物压裂液的增稠剂是疏水缔合型水溶性聚合物，在亲水性大分子链上带有少量疏水基团。疏水基团之间由于憎水作用而发生聚集（静电、氢键、疏水缔合效应），使大分子链产生分子内和分子间聚集作用。同时在体系中引入了容易交联的离子基团，在临界缔合浓度以上，形成分子间缔合为主的超分子结构，增大了流体力学体积，溶液的黏度、弹性大幅度升高，形成可挑挂、较高弹性的冻胶。这种压裂液具有一些特性:良好的高效增黏特性、抗温性、抗盐性、抗剪切性、静动屈服值、粘弹性等[3-6]。

2.2 稠化剂的优选

稠化剂作为压裂液的主剂，用以提高水溶液的粘度、降低液体滤失、悬浮和携带支撑剂，它多为各种水溶性高分子聚合物。稠化剂一直是压裂液领域研究的重点和热点，其焦点是稠化剂的增粘能力及耐温、抗盐、抗剪切性以及残渣量等。人工合成类聚合物有多种，如：聚丙烯酰胺（PAM）、部分水解聚丙烯酰胺（PHPAM）、羟甲基聚丙烯酰胺（PHMA）、甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）、聚氧化乙烯类聚合物（PEO）、疏水缔合水溶性聚合物（HAWSP）等，在室内对以上聚合物增稠性能进行评价，实验表明：疏水缔合水溶性聚合物增稠效果，性能稳定，疏水缔合水溶性聚合物（HAWSP）作为低聚物压裂液的稠化剂。

2.3 压裂液配方研究

将HAWSP作为低聚物体系的稠化剂，优选交联剂、破胶剂、粘土稳定剂、助排剂，根据吐哈油田高中温低地层特征，确定了不同地层温度下压裂液的配方（见表 2）。

表1 牛圈湖西山窑油藏储层物性参数表

表2 不同地层温度的低聚物体系配方

2.4 压裂液综合性能评价

针对低压、低渗油藏开采难度大、油层容易受伤害的特点，用于开发这类油藏的压裂液，在具备常规压裂液各项性能的前提下，还应当具备低残渣、易返排的特点[7]，通过室内对比试验，低聚合物压裂液满足以下的性能指标（见表3）。

对低聚物体系的综合性能与常规胍胶体系的性能进行对比，结果（见表4）。

表3 低聚合物压裂液性能判定指标

表4 低聚物与常规胍胶压裂液性能指标对比

在90℃温度下，用RS6000高温流变仪对低聚物的抗温抗剪切性能做了测定，实验结果（见图1）。

图1 低聚物压裂液的抗温抗剪切性能

从图1流变曲线可以看出，在170 s-1剪切速率下，低聚合物压裂液剪切1 h后，压裂液粘度在180mPa·s以上，具有良好的流变性能。

依照SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法，对低聚物压裂液的破胶性能进行了测定，测得在各温度段下低聚物压裂液的破胶液粘度，结果（见表5）。

表5 低聚物压裂液破胶性能一览表

以上表中结果表明，低聚合物压裂液各个温度段配方的破胶时间均小于4 h，破胶液粘度小于5mPa·s，残渣量小于110mg/L。各项破胶性能都好于胍胶压裂液的破胶性能参数，符合低伤害压裂液的要求。

3 实施概况及效果

2012年低聚物压裂液在牛圈湖油田施工11井次，有效11井次，与胍胶体系相比，增油量与有效期均高于胍胶体系，增产效果显著。

表6 低聚物与常规瓜胶压裂液压裂效果对比表

表6 低聚物与常规瓜胶压裂液压裂效果对比表（续表）

4 认识及结论

（1）室内实验及现场实践表明低聚物压裂液适用于牛圈湖低温、低压、低渗砂岩油藏的压裂改造。

（2）低聚物压裂液具有用量少、交联时间可调、耐温性能好、携砂能力强、残渣少、易返排等优点，符合压裂液低成本、低伤害的发展方向。

（3）目前低聚物压裂液的抗盐效果不理想，不适用于地层水矿化度较高的储层改造，下步应开展抗盐性能评价，完善低聚物压裂液配方，扩大低聚物体系的推广应用范围。

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Application of a new type of low polymer fracturing luqid in Niujuanhu oilfield

DANG Jianfeng，SHIJiming，ZHENG Bo
（Downhole Technique Service Company，Tuha OilfieldofPetrochina，Shanshan Xinjiang838200，China）

The J2x oill reservoir in Niujuanhu oil field has the characteristics of low porosity,extra low percolation,low temperature and low pressure,which leads to very low natural production,so most of the oil wells can obtain high production by fracturing stimulation.The main difficulties of fracturing stimulation is that fracturing fluid fails to break glue abruptly,the formation is short of power of fracturing fluid for flowback and requires high fracture conductivity as well as controls fracture height properly.Deal with key problems that have been investigated to form the system of low polymer fracturing fluid,the advantages ofwhich have temperature resistance and shear resistance and low residue content and low formation damage and low friction resistance and low cost.The applications ofwhich show that the technologies are able to greatly enhance oil production in Niuquanhu oil field and provide economic efficient technicalmeasures for the similar oil reservoir in low permeability formation.Key words：low temperature；low pressure；low percolation；fracturing；low polymer；water base fracturing fluid；reservoir stimulation

党建锋，男（1979-），河南商水人，硕士研究生，工程师，2006年毕业于中国石油大学（北京）应用化学专业，现在吐哈油田井下技术作业公司从事压裂技术研究及现场服务工作，邮箱：jfdang@163.com。

10.3969/j.issn.1673-5285.2013.03.023

TE357.12

A

1673-5285（2013）03-0090-04

2013－01-09