低分子聚合物壓裂液的室內評價和現場應用

宋君，薛成

（1.青海油田采油三廠工藝室，青海海西816400；

2.青海油田鉆采工藝研究院油田化學研究室，甘肅敦煌736202）

低分子聚合物壓裂液的室內評價和現場應用

宋君1，薛成2

（1.青海油田采油三廠工藝室，青海海西816400；

2.青海油田鉆采工藝研究院油田化學研究室，甘肅敦煌736202）

對低產停產的老井再次開發，壓裂改造是一項行之有效的增產措施。室內評價了低分子聚合物壓裂液體系的性能，結果表明，該壓裂液具有較好的配伍性，在65℃下連續剪切1.5 h后粘度仍有102.5 mPa·s，攜砂性能良好，易破膠，低殘渣。現場應用效果顯示，已停產多年的七深8井恢復生產，累計產油1 200多噸。

壓裂液；攜砂性；破膠性；現場應用

目前，青海油田有很多老生產井已停產，為保證油氣的穩產和增長，老井的恢復生產勢在必行。對于油氣井增產增注，水力壓裂是行之有效的主要措施［1，2］。常規胍膠壓裂液雖能滿足壓裂要求，但因其破膠后大分子聚合物降解時產生不溶性的殘渣，降低了壓裂增產的效果［3，4］。低分子聚合物壓裂液是一種新型清潔低傷害壓裂液，具有造縫能力強、攜砂性能好、破膠后殘渣少和對儲層傷害小等優點［5，6］。因此，選取低分子聚合物壓裂液來對青海油田老井低產井進行水力壓裂具有較好的應用前景。

1　室內實驗部分

1.1材料與儀器

低聚物增稠劑QDJ-1，破乳助排劑QPZ-C2，KCl，交聯劑QDJ-J，破膠機APS，20～40目低密高強度陶粒。

ZNN-D6型六速旋轉黏度計，電子天平，恒溫水浴鍋，M5600粘度儀（Grace Instrument Company，USA）。

1.2性能評價

基液的配制：稱取一定量的低聚物增稠劑QDJ-1，配制成質量分數為0.4%的溶液，靜置4 h以上，備用。

凍膠的制備：稱取一定量的基液，按照0.4%低聚物增稠劑QDJ-1+0.3%破乳助排劑QPZ-C2+1%防膨劑KCl+0.48%交聯劑QDJ-J，充分攪拌，形成的凍膠待用。

參照SY/T5107-2005水基壓裂液性能評價方法和SY/T6376-2008壓裂液通用技術條件對低分子聚合物壓裂液進行室內評價實驗。

2　室內實驗結果及分析

2.1配伍性

將低聚物增稠劑與相應的添加劑按照以下配方：0.4%低聚物增稠劑QDJ-1+0.3%破乳助排劑QPZC2+1%KCl進行混勻，在65℃下恒溫24 h，觀察有無沉淀分離現象出現。實驗結果表明體系無沉淀、無分離現象，表明該基液的配伍性較好。

2.2耐溫耐剪切性能

圖1　低聚物壓裂液體系的粘時曲線Fig.1 Viscosity-time curve of low-molecular polymer fracturing fluid

按照低分子壓裂液配方：0.4%低聚物增稠劑QDJ-1+0.3%破乳助排劑QPZ-C2+1%防膨劑KCl+ 0.5%交聯劑QDJ-J，配制相應的壓裂液凍膠，在170 s-1下連續剪切90 min，測試壓裂液凍膠在65℃下的耐溫耐剪切性能，實驗結果（見圖1）。

從實驗結果可以看出，低聚物壓裂液凍膠的黏度隨溫度的上升迅速下降，15 min后低聚物壓裂液凍膠的黏度下降趨勢逐漸減緩，當溫度上升到65℃后，隨著剪切時間不斷增加，黏度也緩慢下降，連續剪切90 min后，該凍膠的黏度仍在100 mPa·s以上。由此可看出該低聚物壓裂液凍膠具有良好的耐溫耐剪切性，符合現場施工要求。

2.3攜砂性能

壓裂液的攜砂能力包括靜態攜砂能力和動態攜砂能力，在室內實驗條件下一般測試其靜態攜砂能力，壓裂液的攜砂能力越高，在壓裂施工的過程中砂堵現象出現的可能性就越小。實驗測試了在不同溫度下，20～40目的低密高強度陶粒在設計配方中的沉降速度。

表1　低分子壓裂液攜砂能力Tab.1 Prop-carrying capacity of low-molecular polymer fracturing fluid

由表1中可以看出，隨著溫度的升高，陶粒在低分子壓裂液中的沉降速度也隨之增加，這是由于溫度的愈高布朗運動愈劇烈，液體分子撞擊陶粒的速度加劇，使得沉降速度變大。當試驗溫度達到65℃時，陶粒在壓裂液中平均沉降速度為0.010 8 cm/s。據文獻報道壓裂液支撐劑的沉降速度在0.008 cm/s～0.08 cm/s時即滿足要求，據此可見，該低分子壓裂液滿足現場要求。

2.4破膠性能

壓裂液能否在地層條件下適時的徹底破膠返排決定壓裂成功與否。為提高壓裂返排能力，降低對儲層的傷害，要求在壓裂施工結束后，壓裂液能在一定的時間內徹底破膠。按照低分子壓裂液的配方配制凍膠，加入0.32%破膠劑APS，室內對低分子聚合物壓裂液破膠性能進行了測試，實驗結果（見表2）。

從表2中可以看出，隨著破膠溫度的升高，破膠時間也隨之增加。當溫度為30℃時210 min才徹底破膠，溫度升至65℃時，破膠時間僅需90 min，破膠液的最大粘度也僅有4.21 mPa·s。取65℃下徹底破膠后的上層破膠液，測其表面張力及與原油的界面張力分別為25.47 mN/m和0.85 mN/m。根據SY/T6376-2008《壓裂液通用技術條件的要求》規定：壓裂液破膠時間≤720 min，破膠液粘度≤5 mPa·s，破膠液表面張力≤28.0 mN/m。可以看出，該低分子壓裂液的各方面均滿足要求。

2.5殘渣含量

通過對低分子壓裂液的破膠液進行離心、洗滌、烘干，得到低分子壓裂液的殘渣含量為102.7 mg/L，遠低于標準對水基壓裂液殘渣含量的要求（≤600 mg/L）。因此，該壓裂液對地層的傷害很小，能達到現場施工要求。

表2　低分子壓裂液破膠性能Tab.2 Breaking property of low-molecular polymer fracturing fluid

圖2　日產原油圖Fig.2 Daily oil production

3　現場應用

七深8井位于青海柴達木盆地七個泉地區，是20世紀70年代鉆完井投入生產的一口老井，由于常年注水生產，原油含水量也激增，原油產量遞減，已停產多年。七深8井壓裂井段以灰色泥質粉砂巖為主，目的層段的破裂壓力為52.2 MPa，目的層段溫度為60.9℃。分別對1 720.0 m～1 728.0 m VI-3層、1 750.0 m～1 758.0 m VI-9層段進行壓裂施工，壓裂完成后，關井4 h進行返排，返排率達到95%。施工結束后日產油圖（見圖2）。

根據該井生產情況來看，除修井洗井作業停止生產外，從2013年4月8日壓裂施工后，截止至2014年4月28日已累計產油1 209.4 t。由此可知，低分子壓裂液對該井的壓裂取得成功，使該井重新富有活力。

4　結論

（1）室內實驗結果顯示，低分子聚合物壓裂液具有良好的耐溫耐剪切性能，攜砂性能良好，易破膠，低殘渣，對儲層傷害低。

（2）低分子壓裂液在七深8井的成功應用，使該井重新恢復生產，產油效果明顯，對今后七個泉地區老井的恢復生產提供了一條有效的途徑，為保證油田的上產提供動力。

［1］趙福麟.油田化學［M］.東營:中國石油大學出版社，2007.

［2］Michael J.Economides，Kenneth G.Nolte.Reservoir Stimulation［M］.New York:John Wiley&Sons Ltd，2000.

［3］盧擁軍，等.低濃度壓裂液體系在長慶致密油藏的研究與應用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）:67-70.

［4］王安培，等.一種新型低分子聚合物壓裂液體系及其性能評價［J］.長江大學學報（自科版），2013，10（16）:141-143.

［5］鄭延成，薛成，張曉梅.一種酸性壓裂液用交聯劑的合成及性能評價［J］.鉆井液與完井液，2013，30（6）:68-70.

［6］李彥慶，陳叮琳，等.一種低分子壓裂液體系制備及性能評價［J］.應用化工，2013，43（7）:1275-1277.

Laboratory evaluation and application of low-molecular polymer fracturing fluid

SONG Jun1，XUE Cheng2
（1.Department of Technology of The Third Oil Production Plant of Qinghai Oilfield，Haixi Qinghai 816400，China；2.Department of Oilfield Chemistry of Technology Institute of Drilling and Production of Qinghai Oilfield，Dunhuang Gansu 736202，China）

As low-yield and off production wells increase，hydraulic fracturing is an effective measure for yield.The result of evaluating performance properties of low-molecular polymer fracturing fluid shows the system has good compatibleness.The viscosity of jelly glue is 102.5 mPa·s at 65℃and 170 s-1with shearing time of 1.5 h.Moreover，the gel has high sand-carrying capability，be easy broken and low residue.The result of Qishen 8 well field application shows that the well has put back production.Up to now，the accumulated oil production was more than 1 200 t.

fracturing fluids；prop-carrying capacity；gel breaking property；field application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.028

TE357.12

A

1673-5285（2015）04-0100-03

2014－12-30

宋君，女（1987-），助理工程師，2011年畢業于長江大學石油工程專業，主要從事油田生產工藝技術研究工作，郵箱：805991511@qq.com。