耐盐速溶滑溜水体系研究与应用

肖 兵，郭粉娟

（中国石化中原石油工程有限公司井下特种作业公司，河南濮阳 457164）

页岩气藏是典型的非常规天然气藏，它具有超低渗透率、生产周期长和开采寿命长的特点[1]，渗透率一般在毫微达西至微纳达西之间，为获得理想的工业气流，一般用滑溜水进行大规模的压裂改造。结合页岩气储层压裂施工特点，对滑溜水性能要求：压裂规模大，“千方砂万方液”，要求体系满足连续混配；施工排量大（10 m3/min～20 m3/min），管柱摩阻高，要求滑溜水减阻效果好且抗剪切；水质来源复杂，要求体系具有抗盐性。针对以上要求结合长宁区块页岩气储层特征，本文通过对降阻剂、助排剂、黏土稳定剂的优选及评价，形成了速溶、耐盐性好、降阻率高的滑溜水体系，并在长宁HX井进行了现场施工，应用效果良好。

表1 不同降阻剂性能评价

1 配方研究

1.1 高效速溶乳液降阻剂

减阻剂一般为丙烯酰胺或衍生物的高分子聚合物。其聚合物分子中的酰胺基与地层岩石表面的氢键作用发生单分子层吸附滞留，从而伤害储层。加量越大，对储层伤害越大。

室内参考Q/SH 0654-2015《压裂用降阻剂反相乳液聚合物技术要求》，用SY-MZ型管路摩阻测试仪对不同降阻剂进行了性能评价，结果（见表1）。

综合以上结果分析，降阻剂JZ-1具有优良的分散性、较高的降阻率及较好的抗剪切性能，因此，选择JZ-1为该滑溜水体系的降阻剂。

1.2 黏土稳定剂

根据长宁HX平台测井解释结果，长宁HX平台三口井龙马溪组黏土矿物含量20%～55%，含量高。尽管待改造储层不含膨胀性黏土矿物（蒙脱石），但含有较高的伊利石、高岭石、绿泥石矿物。一般蒙脱石和伊利石可同时导致静态和动态渗透率下降，蒙脱石引起静态渗透率下降值比伊利石高的多，而高岭石仅引起动态渗透率下降。待改造储层存在强水敏性[2，3]，改造流体若不加黏土稳定剂将大幅度减弱颗粒与伊利石、高岭石间的结构力，使微粒和黏土矿物分散、运移而产生水敏效应，因此所需黏土稳定剂不仅可防止黏土膨胀，有效作用时间长，而且可防止黏土矿物的分散、运移及膨胀。

室内参照Q/SH 0053-2010《黏土稳定剂技术要求》，通过离心法测定不同黏土稳定剂的膨胀体积及耐水洗率，结果（见表2）。因此，选择膨胀体积、耐水洗率都满足标准要求的FP-1作为该滑溜水体系的黏土稳定剂。

表2 黏土稳定剂性能评价

1.3 高效助排剂

压裂液返排不好或是长时间滞留于储层中，使得储层黏土水化膨胀，堵塞孔隙和渗流通道，增加反渗析水锁量和束缚水饱和度，造成致密低渗透储层“水锁伤害”[4]，从而降低有效半缝长，进而影响产量。

室内用JYW-200A自动界面张力，测得0.1%的助排剂水溶液的表面张力（见表3），可知，选择低表面张力的ZP-1作为该滑溜水体系的助排剂。

表3 助排剂的表面张力测试结果

1.4 配方的确定

根据室内各添加剂的优选试验结果，确定滑溜水的基本配方为0.07%乳液减阻剂+0.1%高效助排剂+0.3%黏土稳定剂。

2 滑溜水体系性能评价

室内采用长宁HX井平台的返排水配制滑溜水（见表4），由表4的水质分析结果可见，该返排水具有较高的矿化度。

在上述返排液中加入0.07%乳液减阻剂，搅拌均匀后依次加入0.10%高效助排剂和0.30%黏土稳定剂，继续搅拌至体系呈均匀的胶液，形成滑溜水体系。参照行业标准NB/T 14003.1-2015《页岩气压裂液第1部分：滑溜水性能指标及评价方法》，对该体系进行部分性能评价，结果（见表5）。

表4 HX平台返排水水质分析

表5 滑溜水性能评价

可见，该体系具有良好的表面活性剂、配伍性及较高的降阻率，满足压裂现场施工需求。

3 现场应用情况

耐盐速溶滑溜水体系于2015-2016年在四川长宁天然气开发有限责任公司所属的长宁9口页岩气水平井进行了现场应用，其主要施工参数及压裂施工曲线（见表 6、图 1）。

根据现场施工情况及压后效果分析，该滑溜水体系具有以下特点：

（1）低伤害，施工效果好。9口井压后平均日产达到 25×104m3以上。

（2）低摩阻。根据现场施工曲线分析，14 m3/min时，摩阻系数为3.6 MPa/km～4 MPa/km，同等条件下，与清水对比，减阻率达75%以上。

（3）低加量。减阻剂为0.06%，助排剂为0.1%，黏土稳定剂为0.3%，即可满足体系性能指标要求，降低了大规模井施工对场地的要求。

（4）速溶，可满足在线连续混配，现场操作简便，节约大量人力、物力。

（5）对水质要求低，适应性强。在重复使用压裂返排液时（矿化度最高达35 000 mg/L），仍然保持优异的减阻效果。

表6 主要施工参数及测试产量

图1 长宁HX-1井第14段压裂施工曲线