超低浓度HPG 在延长致密油藏的研究与应用

2021-03-22范昊坤王仙仙马春晓

石油化工应用 2021年2期

范昊坤，何静，王仙仙，马春晓

（陕西延长石油有限责任公司研究院，陕西西安 710075）

延长油田深层油藏[1-5]位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，渗透率分布范围在0.1×10-3μm2～5×10-3μm2，平均值为0.62×10-3μm2，孔隙度分布范围为6.0%～15.6%，平均为9.1%；是典型的低孔、特低渗致密砂岩油藏[6-8]，压裂改造是这类储层提高单井产量、增加可采储量最重要的手段之一。胍胶压裂液体系占压裂施工98%以上，胍胶压裂液体系往往会因产生残渣留在裂缝或者裂缝壁当中，侵入地层的固相颗粒很难返排出来，从而堵塞基质孔隙和裂缝壁面，造成地层损害[9-12]。近几年广大学者都在研究在致密性油藏开发过程中，在相同储层压裂施工过程中，选择优质、低损害、低成本是压裂液发展的主要方向[13-15]，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[16-21]。本文针对延长油田致密油藏储层特点，研究了超低浓度胍胶压裂液配方，旨在从源头上减少压裂液对地层的伤害。

1 试验部分

1.1 主要材料和仪器

原料：羟丙基瓜尔胶HPG、杀菌剂CJSJ-2，长庆井下；助排剂YCZP-1、黏土稳定剂YCNW-1，自制；40%液体硼砂，自制；过硫酸铵，分析纯，国药公司；氯化钾，分析纯，国药公司。

仪器：Haake RS6000 旋转流变仪，美国热电公司；JSM-6610LV 扫描电子显微镜，日本电子公司；Quanta 450 环境扫描电子显微镜，美国FEI 公司；K100C 全自动表界面张力测定仪，德国克吕士公司；KRUSS DSA100 光学接触角测定仪，德国克吕士公司；JHMD岩心动态损害评价仪，中国青岛海通达公司；八孔数显恒温水浴锅HSY2-SP，上海精密仪器公司。

1.2 试验方法

按中国石油天然气行业标准SY/T6376-2008《水基压裂液性能评价方法》进行压裂液的基本性能评价。

1.3 试验步骤

原胶液的制备：按比例将0.2%HPG+0.3%YCNW-1+0.3%YCZP-1+0.1%CJSJ-2 加入水中，搅拌10 min后即可。

交联液：40%液体硼砂，自制。

压裂液制备：将原胶液和交联液的体积比100：0.2制备压裂液。

2 结果与讨论

2.1 超低浓度胍胶压裂液微观结构

宏观现象都是微观结构的体现。为此，采用扫描电子显微镜（SEM）和环境扫描电子显微镜（TEM）对压裂液的内部结构进行观察，对切面放大1 000 倍后的结果（见图1 和图2）。从图1 和图2 可以看出，在HPG未交联液体中，分子链聚集状态主要是以片层结构为主，各个片层之间基本没有连接结构，液体结构表现更为松散，宏观表现为黏性作用所占比例更大。HPG 交联后液体中，虽然也是线性结构，但聚集体之间的连接较未交联液体有了明显的增强，这种相互连接使得液体弹性进一步增强，有了明显的拉丝现象。

2.2 低浓度胍胶压裂液耐温抗剪切性能

使用Haake RS6000 旋转流变仪，将压裂液在80 ℃条件下以170 s-1的剪切速率剪切60 min 测定其耐温抗剪切性能（见图3）。通过图3 可以看出，配制的超低浓度胍胶压裂液在80 ℃时经过60 min 的长时间剪切，压裂液黏度始终保持在200 mPa·s 以上，远远大于行业标准要求，能够满足现场压裂施工的要求。

图1 低浓度胍胶压裂液SEM 交联前后对比图（×1 000）Fig.1 Comparison of SEM cross-linking of low-concentration guar gum fracturing fluid before and after SEM（×1 000）

图2 低浓度胍胶压裂液TEM 交联前后对比图（×1 000）Fig.2 Comparison of TEM cross-linking of low-concentration guar gum fracturing fluid before and after SEM（×1 000）

图3 80 ℃胍胶压裂液耐温抗剪切性能Fig.3 Shear resistance of guar gum fracturing fluid

2.3 低浓度胍胶压裂液破胶性能

由于延长深层油藏孔隙结构复杂、吼道细微，储层中大部分流体受毛管阻力影响较大，因此需要压裂液破胶液具有低黏度、低残渣、高返排率以减少对储层的伤害。按中国石油天然气行业标准SY/T6376-2008《水基压裂液性能评价方法》进行低浓度胍胶压裂液破胶性能测定。

通过表1 可以看出，低浓度胍胶压裂液破胶液黏度、表/界面张力、破胶液残渣等性能指标完全符合SY/T6376-2008《水基压裂液性能评价方法》标准规定。

2.4 岩心伤害评价

选用正476 井长9、D3604 井长8、杏1059 长10层4 块岩心，按照中国石油天然气行业标准SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》7.6 试验方法，评价超低浓度胍胶压裂液滤液对岩心基质渗透率的损害，试验结果（见表2）。从表2 可以看出，开发出的超低浓度胍胶压裂液对延长深层油藏岩心的伤害率平均为21.21%，而常规压裂液的岩心损害率一般为35%～50%，优选的超低浓度胍胶压裂液体系岩心伤害率明显低于标准要求，对保护储层将起到很好的保护作用。

表1 低浓度胍胶压裂液破胶性能（80 ℃）Tab.1 Gel breaking performance of low-concentration guar gum fracturing fluid（80 ℃）

表2 超低浓度胍胶压裂液对岩心伤害试验结果Tab.2 Damage results of deep core guar gum fracturing fluid

3 现场应用

超低浓度胍胶压裂液体系2017-2019 年在延长油田深层油藏成功开展了4 口井/5 井层的压裂试验，根据压后返排率、日产油量及压裂裂缝测试、压力恢复试井解释分析等手段评价了现场试验压裂效果（见表3）。从表3 可以看出，现场试验的4 口井/5 井层，除吴41 井长92层压后产水6.4 m3/d（油花）外，其他4 个层均获得较好的改造效果，现场试验取得成功。其中，正459 井长9 层获得最高产量14.0 m3/d、稳定产量12.6 m3/d 的高产油流，是目前延长油田深层勘探试油以来产量最高的一口井；正440 井长8 层获得3.3 m3/d。超低浓度胍胶压裂液技术开发不仅对延长油田深层勘探坚定了信心，同时也说明开发的深层超低浓度压裂工艺是可行的。