超低浓度瓜胶压裂液研究及在延长油田的应用

2015-07-02杜海军曲世元刘政帅贺晓亮

石油地质与工程 2015年4期

杜海军，曲世元，刘政帅，贺晓亮，钟静

(1.西安石油大学化学化工学院，陕西西安 710065；2.陕西延长油田股份有限公司七里村采油厂；3.中国石油大学(北京)提高采收率研究院；4.陕西延长油田股份有限公司川口采油厂；5.中国石油大学远程教育学院；6.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院)

杜海军1，2，曲世元3，刘政帅4，贺晓亮5，钟静6

为降低羟丙基瓜胶使用量，同时降低压裂液对储层伤害，研究开发出了适合延长油田的超低浓度瓜胶压裂液配方体系。实验结果表明：超低浓度瓜胶压裂液当瓜胶质量分数为0.25%时，在90 ℃170 s-1的剪切速率下经过60 min耐温剪切，黏度保持在250 mPa·s，与常规瓜胶压裂液相比，残渣含量和岩心伤害率明显降低。该压裂液体系2013年在延长油田累计施工402井次，取得了较好的使用效果。

延长油田；超低浓度压裂液；高效交联剂；性能评价

延长油田属低孔特低渗致密油藏，油井需压裂才能投产，而压裂液性能则直接关系到压裂施工的成功与否。虽然压裂液的耐温耐剪切性能是影响压裂施工的关键指标，但压裂液破胶液的残渣含量过高，也会堵塞油气渗流通道，导致地层伤害增加[1-2]，油气产量下降。优质、低损害、低成本是压裂液发展的主要方向[3]，降低压裂液稠化剂浓度是降低压裂液残渣或残胶含量、提高裂缝导流能力、降低压裂液成本的重要途径[4-5]。本文针对延长油田储层特点，研究了超低浓度瓜胶压裂液配方。

1 超低浓度瓜胶压裂液体系开发

1.1 超低浓度瓜胶压裂液体系组成

本文研究出的超低浓度瓜胶压裂液体系以普通的羟丙基瓜胶作为稠化剂，开发出了与羟丙基瓜胶具有良好交联性能的高效交联剂，同时针对延长油田储层特征优化出了与储层相配伍的破乳助排剂、杀菌剂、黏土稳定剂、pH调节剂等添加剂。该压裂液配方与常规瓜胶压裂液相比，瓜胶质量分数降低了0.15～0.2个百分比点。适应120℃以下地层的超低浓度瓜胶压裂液配方为：(0.15%～0.33%)羟丙基瓜胶+ 0.4%破乳助排剂 + 0.1% 杀菌剂+ 0．4% 黏土稳定剂+(0～0.2%)pH调节剂+(0.3% ～ 0.6%)TMJP-10交联剂+0.2%TM-3交联促进剂。

1.2 高效交联剂

硼酸盐、有机配位体、助剂在一定条件下反应生成了高效交联剂TMJP-10。以该高效交联剂形成的压裂液具有较好的抗温、抗剪切能力，具有易破胶、残渣含量低、易返排、对岩心伤害率低等优点。

1.3 TM-3交联促进剂

利用交联动力学原理研制了TM-3交联促进剂，它能使压裂液充分交联，解决了常温或低温条件下压裂液体系的脱水问题。

1.4 最佳聚合物浓度的确定

利用最小浓度理论，确定聚合物的最佳浓度。羟丙基瓜胶理论上有一个最小浓度，在这个浓度上分子之间才可能交联；低于这个浓度，聚合物分子之间相距太远，不可能形成化学交联。通过室内实验，得出羟丙基瓜胶的最低交联质量分数为0.15%。

1.5 超低浓度压裂液配方的确定

通过室内实验研究开发出了表界面张力低、对砂岩无吸附的高效非离子助排剂，它能促使压裂液快速返排；针对延长油田储层特征筛选出了配伍性好的破乳剂、杀菌剂、黏土稳定剂等添加剂，并优化出了适应于120 ℃以下不同温度的超低浓度瓜胶压裂液配方。通过室内实验研究，瓜胶使用质量分数从0.30%～0.55%下降至0.15%～0.33%。

2 超低浓度瓜胶压裂液性能评价

根据中华人民共和国石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》，对该压裂液体系进行了性能评价，并以90℃配方为例对比了超低浓度瓜胶压裂液与常规瓜胶压裂液耐温耐剪切能力、岩心伤害率及残渣含量。

2.1 耐温耐剪切性能评价

配制适用于90℃超低浓度瓜胶压裂液(瓜胶质量分数0.25%)及常规瓜胶压裂液(瓜胶质量分数0.45%)，用RS6000流变仪在170 s-1下测试耐温耐剪切性能，见图1。由图1可以看出，超低浓度瓜胶压裂液在90℃时耐温耐剪切性能很好，经过长时间剪切，黏度保持在250 mPa·s，远大于行业标准，能够满足现场压裂施工的需要。