一种复合暂堵剂在重复压裂中的应用

薛世杰， 程兴生， 李永平， 谭建勇， 张智勇， 张 金

(1北京斯迪莱铂油气技术有限公司 2长城钻探录井公司国际项目部)

重复压裂中堵老缝压新缝是实现油气藏增产稳产的一项重要措施，其技术实质是通过暂堵剂暂堵老缝，在与原有裂缝呈一定角度方向上开启新缝，从而沟通新的未被动用泄油区[1-3]。而老缝中的暂堵剂在一定的时间内自动解堵，对油层不产生伤害，这样新、老裂缝可以同时作业，增加产量[4-7]。

本文通过室内实验和现场应用，证实了“纤维+颗粒”作为复合暂堵剂及其使用方式作为新型暂堵转向技术，可以更加有效地提高封堵效率和提高增产效果。

一、复合暂堵剂

1.复合暂堵剂基本性能

复合暂堵剂由纤维状暂堵剂和颗粒状暂堵剂组成。

纤维暂堵剂的主要成分为聚乙烯醇，根据醇解度的不同，在同一温度下具有溶解时间可调的特性。颗粒暂堵剂为可溶性丙烯酸聚酯、聚丙酰胺和过硫酸铵的混合物，在水中既具有一定的膨胀性又具有一定的强度，同时保证在一定温度下能够完全降解。它们的基本参数如表1所示。

表1 纤维暂堵剂和颗粒暂堵剂基本参数表

2. 作用机理

复合暂堵剂的暂堵机理是首先利用纤维状暂堵剂实现裂缝缝口或缝内架桥，再利用颗粒状暂堵剂的可自身膨胀性成有效封堵，达到裂缝重定向的净压力，从而形成不同于老裂缝方向的新裂缝，更大范围地沟通原裂缝未波及区域的油气，同时两种暂堵剂均为可控降解材料，不会对储层造成新的伤害，进而能最大限度地提高油气产量。

二、复合暂堵剂的降解性能

取一定量的暂堵剂加入一定温度的地层水中，每0.5 h过滤、烘干、称量，最终得到不同温度、不同种类暂堵剂的降解率，见图1，图2。

图1 颗粒暂堵剂降解曲线(90℃)

图2 纤维暂堵剂降解曲线(90℃)

通过实验可以看出，颗粒暂堵剂和纤维暂堵剂在90℃下均具有良好的降解性能，在2 h内的降解率不到20%，经过12 h后降解率均在90%以上，可满足90℃井段重复压裂的要求。

三、颗粒暂堵剂的膨胀性能

把颗粒暂堵剂浸泡在水中，通过光学显微镜观察不同时间后颗粒的形状，确定颗粒暂堵剂的膨胀倍数和膨胀时间。

颗粒暂堵剂在水中20 min后可膨胀2倍以上。一般情况下暂堵剂进入地层的时间不超过10 min，当暂堵剂进入地层裂缝后继续膨胀，在一定的空间内颗粒相互挤压形成致密封堵层，从而保证了封堵效果。

四、复合暂堵剂的封堵强度

实验方法：将一定量的纤维或颗粒装入模拟裂缝中，出口端放置支撑剂压制岩心。将各部分依次装入岩心流动装置，在一定温度下，起始围压为40 MPa，模拟地层压力条件下以一定排量注入地层水，实验测试时间与入口端的压力关系见图3。

图3 不同暂堵剂的压力曲线

从图3中可看出，当只有纤维作为暂堵剂，由于纤维之间存在缝隙，无法形成完全封堵，入口端压力仅4 MPa，所以仅有纤维存在时，无法形成有效封堵。当采用颗粒暂堵剂时，虽然入口端可以形成高压，但由于颗粒暂堵剂前端为支撑剂，随着时间的推移，颗粒容易在支撑剂的空隙处滤失掉而引起压力的逐渐降低，所以单独采用颗粒暂堵剂也具有一定的缺陷。

当颗粒暂堵剂和纤维混合使用时，先是通过纤维的架桥作用在支撑剂表面铺置一层纤维暂堵剂，逐渐在支撑剂层表面进行富集，形成一层滤网式暂堵层，随后注入的颗粒暂堵剂在纤维表面形成致密的暂堵层，在入口端可形成达38 MPa的压力，满足裂缝重定向所需净压力要求。

综上，当采用颗粒+纤维暂堵剂时，这种复合暂堵剂可以大大提高封堵效率并降低暂堵剂用量、提高施工成功率。

五、应用实例

吉林油田某井的压裂施工中采用复合暂堵剂进行压裂施工，该井的初期日产油量1.5 t，2010年11月初次普通压裂后初期日产量2.6 t，后期产量下降较快，累计产油2 490 t，目前本井供液极差，日产油0.8 t，含水3.0%。

2014年11月对该井进行重复压裂，泵注程序如表2所示，施工曲线见图4。先低排量注入活性水进行洗井并坐封封隔器，之后以3.5 m3/min的排量进行压裂施工；步骤3～7为激活老缝，然后停泵30 min；步骤7～8为注入暂堵剂，先后注入纤维暂堵剂和颗粒暂堵剂对老缝进行封堵；步骤9～10为压开新缝。

表2 施工泵注程序表

从施工曲线图及其数据统计可知，纤维暂堵剂进入地层阶段，地层阶段压力从16.8 MPa上升至19.1 MPa，升高2.3 MPa；颗粒暂堵剂进入地层阶段，压力从19.1 MPa升至57.9 MPa，升高38.8 MPa，说明新缝产生的响应明显。

施工结果显示，初期产量为初次普通压裂后初期的13倍，达33.8 t/d。压后平均日产油7.01 t，为初次普通压裂增产的8.76倍。说明经过采用本发明提供的复合暂堵剂以及暂堵方法进行重复压裂后，增产效果明显。

六、结论

(1)复合暂堵剂由可降解的颗粒暂堵剂和纤维暂堵剂复配组成，利用纤维状暂堵剂实现裂缝缝口或缝内架桥，再利用颗粒状暂堵剂的可自身膨胀性成有效封堵，达到裂缝重定向的净压力，从而形成不同于老裂缝方向的新裂缝。

图4 施工曲线图

(2)复合暂堵剂经过12 h后降解率均在90%以上，满足大部分油田地层温度的要求。

(3)通过显微镜观察到颗粒暂堵剂具有膨胀特性，在裂缝内的膨胀可以形成致密封堵层，提高封堵效果。

(4)现场施工表面，暂堵剂进入地层时压力相应明显，压后取得良好增产效果。所以采用“架桥+封堵”这种新型暂堵转向技术为提高重复压裂转向的可控性提供了手段，并能有效提高重复压裂成功率和改造效果。

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