非交联全悬浮压裂液在Wei5-71井的应用

◇中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院 王进涛 包敏新

介绍了全新的全悬浮非交联压裂液的技术背景，分析了全悬浮压裂液的技术原理，从全悬浮压裂液的溶解性、耐温抗剪切性、携砂性、伤害特性等方面进行了评价，并在Wei5-71井成功应用。该体系对提高人工裂缝的缝控体积，提高难动用储量的开发效果具有重要意义。

目前，传统胍胶压裂液是通过交联技术提高有效粘度来达到携砂的目的，交联后粘度较高，施工摩阻较大，在压裂后裂缝闭合阶段，人工裂缝内部不可避免的产生支撑剂沉降，导致裂缝上部无法形成有效支撑，降低了裂缝的导流能力，影响了最终压裂的缝控体积。同时，传统瓜胶压裂液属于植物胶，破胶不彻底，存在交联聚合物，不溶物含量较高（8%～10%），破胶后残渣含量较高，对地层基质存在伤害，对支撑剂充填层的严重堵塞可使渗透率下降30%以上，大大降低压裂效果。目前在提高人工裂缝的全尺度充填方面，行业内主要从支撑剂和压裂液两方面进行攻关，在支撑剂方面，形成了系列低密度支撑剂、包衣型支撑剂，压裂液方面主要通过结构流体流变学的研究，形成支撑剂全悬浮非交联压裂液体系。

1 全悬浮非交联压裂液技术原理

为满足压裂液对压裂砂悬浮和携带及有利于造缝的需要，压裂液必须具有必要的有效粘度。本文所研究的全悬浮压裂液（PPS）与胍胶压裂液外观一样，流变特性类似，功能类似，但化学原理及作用机理完全不同。该体系利用结构流体流变学的相关理论及其流体悬浮与携带原理,解决无需交联的压裂液就能具有足够的有效粘度和优良的携砂能力和其它优良性能。

如图1、图2所示，溶液中的高分子链由分子间力作用形成随速梯增减而可逆变化的超分子聚集体，由这些超分子聚集体相互结合形成布满整个溶液空间的三维网状结构，从而使溶液成为一个典型的结构流体。根据结构流体流变学原理，压裂液所需的有效粘度、耐温、耐剪切等性能均可通过分子结构设计进行调控，因此无需交联。这类溶液的有效粘度和携带能力就可以完全解决，从而满足施工要求和压裂技术发展的需求。

图1 瓜胶（GRJ-11）冻胶微观结构

图2 全悬浮压裂液（PPS）微观结构

2 PPS压裂液性能评价

2.1 PPS压裂液体系溶解性评价

通过调整分子结构以及减小产品粒径，提高PPS干粉产品的溶解速度。PPS干粉溶解时间从常规瓜胶的5min缩短到90s，溶解性大大的提高。

表1 不同时间PPS干粉溶解性能

2.2 PPS压裂液体系抗剪切性能

设置流变仪初始剪切速率170s-1，剪切一段时间后，突然提高到1500s-1，20～30s后剪切速率降低至170s-1，测试PPS压裂液经过变剪切速率前后粘度变化。如图3所示，结果表明，体系具有较好的剪切恢复性，适宜于高剪切速率的压裂工艺。

图3 PPS压裂液体系剪切恢复性能

2.3 PPS压裂液体系携砂性能评价

取400mLPPS压裂液至广口瓶，然后按照25%的砂比加入陶粒（粒径0.425～0.850mm，密度1.75g/cm3），接着迅速摇晃密封的广口瓶使陶粒在压裂液中混合均匀。将混合均匀后的悬砂压裂液静置，观察陶粒沉降情况，同时与瓜胶压裂液进行对照。

由表2可知，0h、2h、8h、24h后，PPS压裂液内的陶粒基本未发生沉降，与瓜胶压裂液对比可发现，其悬砂能力明显更强。

表2 PPS压裂液悬砂能力测试

2.4 PPS压裂液伤害特效评价

（1）PPS压裂液破胶性能评价。由表3不同破胶时间压裂液粘度测试结果可知，PPS压裂液采用常规破胶技术即能彻底破胶。

（2）PPS压裂液岩心基质伤害性能评价。参照水基压裂液性能评价方法测试破胶液对岩心基质渗透率伤害率。

表3 不同时间破胶液粘度测试

由表4可以看到，非交联压裂液破胶液对岩心基质渗透率伤害率小于10%，具有低伤害特性。

表4 PPS压裂液岩心基质伤害性能评价

3 PPS压裂液现场应用及效果

江苏油田Wei5区块Wei5-71井E1f11储层埋深1173-1191m。为了压裂引效，提高单井产能，提出在Wei5-71井应用PPS压裂液，同时为对比该体系的应用效果，在同区块Wei5-68井采用常规瓜胶压裂液进行同步施工。

对Wei5-71井6、8-9号层采用笼统压裂，配制PPS压裂液160m3，现场顺利加砂15m3。如图4所示，该井压前日产液1.4t/d，日产油0.6t/d，压后日产液6.5t/d，日产油4.2t/d。增油倍比超过7倍，增油效果是该区块常规瓜胶压裂井Wei5-68井的4～5倍。

图4 Wei5-71井压裂前后采油曲线

4 结论及建议

（1）PPS压裂液不需添加交联剂、低粉比即有很好的粘弹性及携砂性能，对地层伤害小，伤害率小于10%。

（2）PPS压裂液体系具有较好的剪切恢复性。适宜于高剪切速率压裂工艺，例如限流压裂、水力喷射压裂工艺等。

（3）相同温度下，PPS压裂液悬砂性比常规瓜胶悬砂性有明显优势，有利于提高支撑剂在纵向上的铺置。

（4）通过在Wei5-71井现场成功应用并取得较好效果，表明PPS压裂液体系具有广阔的应用前景，其低伤害性、强悬砂性有助于推动老区挖潜和新区增储。