一種新型滑溜水壓裂液減阻劑及其應用

張軍濤,郭慶,申峰,吳金橋,高志亮 (陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院,陜西西安 710075)

一種新型滑溜水壓裂液減阻劑及其應用

張軍濤,郭慶,申峰,吳金橋,高志亮 (陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院,陜西西安 710075)

滑溜水體積壓裂施工由于排量大,導致施工摩阻高、壓力高。高施工壓力耗費的水馬力大,對壓裂管柱的損傷大,安全風險大。針對鄂爾多斯盆地非常規(guī)油氣的開發(fā),提出了一種新型減阻劑的合成方案,并對產(chǎn)品進行了室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應用測試。室內(nèi)試驗研究表明,減阻劑的加入不但降低了壓裂施工摩阻,還提高了壓裂液的黏度,有利于壓裂攜砂和提高砂比;現(xiàn)場應用表明,減阻劑降阻率達到了60%,能夠達到降低大排量壓裂施工壓力的目的,有利于節(jié)約壓裂費用和施工安全。達到減少施工費用和降低施工安全風險的目的。

滑溜水壓裂液;減阻劑;摩阻;黏度;降阻率

滑溜水體積壓裂是隨著近年來對頁巖氣、致密砂巖氣等非常規(guī)油氣藏高效、經(jīng)濟開發(fā)而形成的一種新興水力壓裂技術[1-2]。滑溜水體積壓裂由于施工排量大,導致施工摩阻高,施工壓力高。高施工壓力耗費的水馬力大,對壓裂管柱的損傷大,安全風險大。因此,采用滑溜水 (或降阻水)進行壓裂是體積壓裂的一種重要方式。加入壓裂液中用于降低流體流動阻力的化學添加劑稱為減阻劑(drag reduction agent),簡稱DRA[3]。

由于國際市場減阻劑價格昂貴,而國內(nèi)研制的減阻劑分子量較低,防剪切性能較差,經(jīng)濟效果還不是很令人滿意[3]。因此,針對鄂爾多斯盆非常規(guī)油氣滑溜水體積壓裂的特點進行了減阻劑的研究,優(yōu)化形成了減阻劑YCJZ-1,并將YCJZ-1在YYP-3井上進行了應用。

1 減阻劑的合成

鄂爾多斯盆地非常規(guī)油氣滑溜水體積壓裂初期采用PAM(聚丙烯酰胺)作減阻劑,但應用效果不理想:分子量低的水溶性好,但降阻效果差;分子量高的降阻效果較好,但水溶性差。因此,采用反相微乳液法對AM和一些帶有親水基團的化劑進行了共聚,以保證其減阻性能和水溶解性。通過共聚,共形成3種產(chǎn)品,分別稱作1#、2#和3#產(chǎn)品。

2 減阻劑配方優(yōu)化評價

采用摩阻測量儀對合成的3種產(chǎn)品的減阻性能進行了評價,評價結果如圖1所示。由圖1可知,1#產(chǎn)品的性能明顯優(yōu)于2#和3#產(chǎn)品。因此,優(yōu)化選用1#產(chǎn)品的合成方法為YCJZ-1的配方。

圖1 不同減阻劑配方減阻性能評價

3 減阻劑對壓裂液黏度的影響

使用毛細管黏度計對添加1#減阻劑前后壓裂液的黏度進行評價,毛細管黏度計內(nèi)徑為1.0mm,黏度計常數(shù)為0.07531mm2/s2。在標準條件下,加入減阻劑的壓裂液通過毛細管黏度計的平均時間為107.6s,未加減阻劑的壓裂液平均通過時間為22.6s。加入減阻劑的壓裂液黏度為8.1mPa·s,未加減阻劑的壓裂液黏度為1.7mPa·s。可見,相對清水壓裂液而言,減阻劑的加入不但降低了壓裂施工摩阻,還提高了壓裂液的黏度,有利于壓裂攜砂和提高砂比。

4 現(xiàn)場應用

減阻劑YCJZ-1在YYP-3水平井的壓裂施工中進行了應用。該井第1段對YCJZ-1的性能進行了測試:施工過程中,在排量不變的情況下,通過減阻劑加入量變化,觀察施工壓力變化 (見圖2)。由圖2可知,施工排量為12m3/min時,施工壓力為42MPa,減阻劑停掉后,壓力快速上升至51MPa,再次按比例加入降阻劑后,壓力又恢復至42MPa。該層的停泵壓力為36MPa。可見,降阻劑在排量12m3/min的情況下可以使施工摩阻下降9MPa,降阻率達到了60%,與摩阻測量儀檢測結果相符合。

圖2 YYP-3井壓裂施工曲線

5 結論

1)室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應用證實減阻劑YCJZ-1降阻率達到了60%,能夠達到降低大排量壓裂施工壓力的目的。

2)減阻劑的使用,提高了壓裂液的黏度,有利于砂比的提高,更有利于網(wǎng)絡裂縫的形成。

3)施工壓力的降低,降低了施工難度,節(jié)約了水馬力,有利于節(jié)約壓裂費用和施工安全。

[1]George E K.Thirty years of gas shale fracturing:what have we learnd[J].SPE133456,2010.

[2]Mayorhofer M J,Lolon E P,Warpinski N R,et al.What is stimulated reservoir volume[J].SPE 119890,2008.

[3]陳朝霞.高分子減阻劑性能評價與表征[D].烏魯木齊:新疆大學,2007.

[編輯] 洪云飛

TE357.12

A

1673-1409(2014)20-0108-02

2014-03-20

國家科技支撐計劃項目(2012BAC26B00);國家高技術研究發(fā)展(863)計劃項目(2013AAJY3127);陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃(2012KTZB03-03)。

張軍濤(1981),男,工程師,現(xiàn)主要從事油氣田儲層改造方面的研究工作。