老河口油田在线清洁携砂液的研制与应用

2016-10-27侯洪涛滕学伟宾永锋

石油地质与工程 2016年5期

关键词：破胶防砂压裂液

杜　勇，侯洪涛，钱　钦，滕学伟，宾永锋

(中国石化胜利油田分公司桩西采油厂，山东东营 257237)

老河口油田在线清洁携砂液的研制与应用

杜勇，侯洪涛，钱钦，滕学伟，宾永锋

(中国石化胜利油田分公司桩西采油厂，山东东营 257237)

老河口油田主导防砂工艺为压裂防砂，携砂液采用传统瓜胶携砂液，其携砂性能好，能够满足高砂比施工要求，但也存在费用高、易变质、返排率低等缺点。为节约成本，提高效率，并减小携砂液对储层的伤害，通过室内实验，研究和评价了一种压裂防砂用的在线清洁携砂液。实验结果表明，该携砂液具有携砂性能好、耐温耐剪切性能强、破胶彻底、无残渣等优点。12口井的现场应用表明，在线清洁携砂液满足压裂防砂携砂需要，并且单井节约措施费用4万元，具有较大的推广应用价值。

老河口油田；清洁携砂液；现场试验

老河口油田地处滩海地区，油藏类型为中高渗复杂岩性油藏，属于窄河道河流相沉积，主要开发层位为馆陶组，油层埋深1 350～1 650 m；储层岩性主要为细砂岩、粉细砂岩；共有油井183口，其中95%的井需要防砂，主要采用压裂防砂方式[1-2]。作为压裂防砂工作介质的携砂液应用传统瓜胶携砂液，其携砂性能好，能够满足高砂比施工要求[3-6]，但也存在以下缺点：①需要提前一天配制好，需要大量罐车，时间和工序繁琐，费用高，效率低；②携砂液保质期较短，若因风暴潮等特殊情况未能及时施工，配制好的携砂液会过期变质，造成浪费；③瓜胶携砂液存在剪切降解、返排率低的缺点，对油层有一定的伤害[7-8]。因此，有必要研究一种压裂防砂用的在线清洁携砂液，在实现大排量、高砂比施工要求的前提下，实现在线施工配制，节约成本，并减小携砂液对储层的伤害。

1　在线清洁压裂液配方研究

在线清洁压裂液主要由A剂、B剂两种药剂组成。其中A剂为一种甲壳素接枝聚合物，B剂为一种生物活性剂。

甲壳素是一种资源丰富的天然多糖物，但甲壳素分子内、分子间有较强的氢键作用，晶态结构紧密，不溶于普通溶剂，限制了其推广应用[9-10]。为使其有更好的溶解性，对甲壳素进行生物改性，合成了一种能快速溶解的甲壳素接枝聚合物，可在30 s内快速溶解。

B剂为一种阴离子生物活性剂，与A剂匹配，可加速A剂的溶解，使得A剂能在10 s内快速溶解，形成一种具有高黏性及高弹性的黏稠液体,实现快速携砂。同时在B剂合成的过程中加入防膨剂、助排剂等添加剂，使得药剂具有一剂多效的功能。

为方便现场操作及实现最佳平衡点，研究发现B剂的体积分数为0.2%时，其应用效果较好，因此在现场可固定B剂的浓度，通过调整A剂的浓度来实现携砂。为选择出A剂的使用浓度，取现场水样及砂样进行了悬砂实验。经实验，A剂的体积分数为1.2%～1.5%时，其应用效果较好。

2　在线清洁携砂液的油层保护评价

2.1与油层流体配伍性评价

(1)与水样的配伍性。取现场水样(清水、桩西油区桩120水站油田污水)，用现场水配制携砂液，观察携砂液是否均匀，有无絮状物生成。通过匹配实验发现，该区域地层水与在线携砂液匹配性好，配制好后液体均匀。

(2)与原油的配伍性。取现场原油样，观察在线清洁携砂液、破胶液是否能引起原油紊乱。通过实验发现，破乳率可达100%，说明在线清洁携砂液与原油匹配性好，不会引起原油紊乱。

2.2防水锁性能评价

在本实验中，用渗透率比值来测定消除水锁伤害实验。实验方法参考防水锁剂的方法。从表1数据可看出，通过破胶液后，渗透率比值大于1，说明在线清洁携砂液能有效消除水锁伤害。

表1　破胶液的渗透率比值

2.3岩心渗透率伤害率评价

按照SY/T5107-2005中6.10的方法测定岩心渗透率伤害率。测得数据如表2。从表2可以明显看出，对于不同渗透率的岩心，在线清洁携砂液对储层有较低的伤害率，平均伤害率在10%以内，对于高渗岩心几乎没损伤率，具有很好的储层适应性。

表2　模拟岩心伤害实验数据

3　在线清洁携砂液体系性能评价

3.1溶解性能

分别配制瓜胶携砂液、在线清洁携砂液，搅拌均匀后静置，观察溶胀时间并测定黏度，实验结果表明(表3)，在线清洁携砂液黏度低，摩阻小，流动性要好于瓜胶携砂液。

表3　溶胀性能

3.2耐温耐剪切流变性实验

为检测在线清洁携砂液耐温耐剪切流变性，使用哈克流变仪在剪切速率为170 s-1进行耐温耐剪切实验。实验表明，120 ℃ 下剪切2 h后，压裂液黏度仍然稳定在50 mPa·s左右，说明携砂液在120 ℃下耐温耐剪切性能好。

3.3黏弹性实验

用哈克流变仪测定携砂液的储能模量及耗能模量，来评价携砂液的携砂性能，实验数据见表4。从表中可以看出，在线携砂液具有很好的黏弹性能。

表4　携砂液黏弹性数据

3.4黏度及携砂实验

在室温(25 ℃)测得不同体积分数下携砂液黏度为70～120 mPa·s,加入50%的石英砂，观察携砂时间。结果见表5。

表5　携砂液黏度及携砂时间

3.5破胶实验

水浴90 ℃情况下，加入不同浓度的APS破胶剂，观察破胶时间并测定破胶液的黏度及表界面张力，破胶性能见表6。可以看出：①该在线清洁携砂液的破胶时间可控，相同温度不同破胶剂浓度下破胶时间不同，且破胶彻底，破胶后黏度小于3 mPa·s，呈水状。②无需添加助排剂，其本身已具有很低的表面张力和界面张力，可有效提高助排能力。

表6　破胶性能

3.6残渣含量

取50 mL在线携砂液，加入破胶剂制成破胶液，倒入离心管中，用50 mL清水清洗容器，将残渣再倒入离心管中，在3 000 r/min下离心30 min后，取出上层清液，在105 ℃烘箱中将残渣烘干，称量，计算残渣含量为810 mg/L。实验表明，在线清洁携砂液破胶后呈白色透明水状。

3.7防膨性能

称取0.5 g膨润土置于离心管中，加入待测溶液，摇动混合均匀，静置2 h后，使用电动离心机转速1 500 r/min离心15 min，读取膨胀体积，同时测量水和煤油的膨胀体积，计算防膨率。结果表明，在线清洁携砂液本身具有很好的防膨效果，防膨率达80%。因此，现场不需要匹配防膨剂就具有很好的油藏保护性能。

3.8降阻率测定

将清水装入多功能流动回路仪或同类产品的基液罐中,测定清水通过管路时的稳定压差。按配方要求配制携砂液,计算携砂液的降阻率，从得到的摩阻压力数据中选取排量为2.5 m3/min的携砂液流经内径为62 mm油管时的降阻率值。实验结果表明，在线携砂液有明显的降阻作用。在现场作业过程中，1.5% A剂破胶液在线携砂液的降阻率可达70%以上。

4　现场应用

4.1施工方法

(1)根据现场配液污水及施工砂比要求调整A、B剂使用浓度，一般情况下A剂体积分数为0.6%～1.5%，B剂体积分数为0.2%。

(2)通过现场在线添加的方式配置清洁携砂液，即施工时，将A、B剂通过齿轮泵打入混砂车，同进入到混砂车中的污水、支撑砂混合。

4.2应用效果

2015年共实验12井次，平均加砂15.2 m3，最高砂比90%，日产液量由措施前的18.3 m3提高至措施后的32.4 m3，增液幅度27.5%，平均单井日增油3.7 t，累增油5 205 t。从施工效果来看,在线清洁携砂液适合于该区块的压裂防砂。此外，应用在线清洁携砂液进行压裂防砂之后，吨液成本较瓜胶携砂液降低100元，并且携砂液用量减少20%，外部罐车数量减少9～10辆，单井降低作业成本约4万元。