速溶胍膠壓裂液體系性能評價與應用

喬　雨

(中國石化東北油氣分公司，吉林　長春　130062)

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生產技術

速溶胍膠壓裂液體系性能評價與應用

喬雨

(中國石化東北油氣分公司，吉林長春130062)

針對新型速溶胍膠壓裂液體系進行系統評價，并與常規胍膠體系性能對比，針對地層特點進行配方優化并投入現場使用驗證。新型速溶胍膠壓裂液體系溶脹時間快，耐溫性能好，水不溶物是常規胍膠的一半，破膠液殘渣較普通胍膠降低64%以上，破膠時間可控性強。

速溶胍膠；性能評價；現場應用

常規壓裂施工都是采用先配液后施工的工藝技術，1985年以來，國外最先研究開發了一種壓裂液連續配注技術(Continuous MixProcess)。這種施工方式就把以前和現在一直沿用的預先配液變成邊配邊注的連續式作業，所有的化學藥劑都在施工過程中逐漸加入。這種施工方式具有施工方便、節約費用、有利環保等多方面的優點。稠化劑是開展連續混配壓裂施工的關鍵技術，根據連續混配的技術特點，要求稠化劑具有分散性能好、溶脹速度快的特點[1]。

速溶胍膠由普通胍膠改性而成。由相對分子質量大、粘度高的胍膠做母體，在胍膠分子結構中引入極性親水基團羥丙基，親水性提高。由于增加了分子的支化程度，使其水溶速度加快，粘度提高，熱穩定性增強，防腐貯存性能因此而改善。采用連續混配在節約費用、降低環境污染的同時大大縮短了施工周期，提高了生產效率。

1　速溶胍膠壓裂液體系性能評價

現東北油氣分公司綜合壓裂液添加劑的優選，提出新型速溶胍膠壓裂液配方及新型交聯劑GCY-01。

地層溫度50～150 ℃壓裂液配方

(1)50～80 ℃地層：速溶胍膠0.30%-0.40%+0.2%DB-

80+0.10%殺菌劑+1.0%KCl+0.50%有機防膨劑；

交聯劑：GCY-01 0.38-0.50%。

(2)80～125 ℃地層：速溶胍膠0.40%-0.5%+0.2%DB-80+0.10%殺菌劑+1.0%KCl+0.50%有機防膨劑+0.10%NaOH+0.30%溫度穩定劑海波。

交聯劑：GCY-01 0.50-0.60%。

(3)125～150 ℃地層：速溶胍膠0.50%-0.55%+0.2%DB-80+0.10%殺菌劑+1.0%KCl+0.50%有機防膨劑+0.22%NaOH+0.30%溫度穩定劑海波。

交聯劑：GCY-01 0.60-0.68%。

破膠劑：膠囊破膠劑與氧化破膠劑(過硫酸銨)相結合，并在攜砂液最后5方追加25 kg雙氧水。

1.1流變性能評價

評價方法：采用Haake公司MARS流變儀MARSIII高溫流變儀，選擇高溫密閉系統，PZ38轉子，油浴循環加熱保溫，在170S-1剪切速率下連續測定表觀粘度-時間曲線，以測試壓裂液的抗剪切性能[2]。

抗溫抗剪切流變性能評價不同溫度、不同稠化劑濃度條件下壓裂液的粘度-溫度曲線見圖1～圖4。

圖1　稠化劑濃度0.42%，溫度110 ℃條件下黏度-時間曲線

圖2　稠化劑濃度 0.48%、溫度120 ℃條件下黏度-時間曲線

圖3　稠化劑濃度0.50%、溫度140 ℃條件下黏度-時間曲線

圖4　稠化劑濃度0.55%、溫度150 ℃條件下黏度-時間曲線

從以上實驗結果可以看出在壓裂井地層溫度在110～150 ℃之間時，壓裂液稠化劑采用新型速溶胍膠和GCY-01復配，壓裂液流變性能一樣可以滿足壓裂施工需要。

1.2破膠性能

速溶胍膠壓裂液體系破膠劑仍使用過硫酸銨。對地層溫度較高的壓裂液，硫酸銨破膠速度較快，見表1，所以為了解決這種矛盾，使用膠囊破膠劑。其機理是通過膠囊控制過硫酸鈉的釋放速度，從而保證破膠時間合理。對于井溫大于70 ℃通過引入膠囊破膠劑，破膠時間可控制性得到了提高，見表2。壓裂液滿足具有較高的粘度和穩定性，完成攜砂任務，并盡可能地減少濾失，提高液體利用效率的條件。返排時，壓裂液黏度盡快盡可能地降低，以減少返排流動阻力，提高排液速度，縮短排液時間，加快投產時間。

表1　不同溫度下不同破膠劑濃度的破膠時間　(min)

表2　不同溫度下不同膠囊破膠劑濃度的破膠時間　(h)

1.3殘渣與傷害

1.3.1水不溶物與殘渣

速溶胍膠水不溶物和殘渣[3]含量較普通胍膠明顯降低，實驗結果如表3、表4。

表3　普通胍膠與速溶胍膠水不溶物含量對比

表4　普通胍膠與速溶胍膠殘渣含量對比

從實驗結果看出，與常規胍膠壓裂液體系相比，破膠液的殘渣含量降低68%以上，最高降低84.2%。

1.3.2基液傷害[4]評價

基質的滲透率損害將會影響施工效果，為考察所優選壓裂液配方對巖芯基質傷害，選用人造巖心對所優化壓裂液配方進行傷害評價，實驗結果見表5。

表5　巖芯傷害實驗數據

實驗表明，采用新型瓜膠優化后的壓裂液體系，相對于原壓裂液體系對地層基質傷害有了很大降低。

1.4壓裂液濾失性能[5]評價

使用的動態濾失傷害儀對人造巖芯(滲透率2 μm2)進行了測試，其動態濾失系數為如表6所示。

表6　速溶胍膠壓裂液濾失系數

2　速溶胍膠壓裂液體系現場應用

2.1北201井壓裂施工

該井3379.2-3424.8 m段于2014年5月施工，預計地層溫度120 ℃，液體配方：0.45%速溶胍膠+2%KCl+0.2%高效殺菌劑+0.3%復合醇醚+0.20%片堿+0.3%海波。交聯劑GCY-01，交聯比為100:0.56。該井共注入壓裂液660 m3，加入支撐劑79 m3，從曲線可以看出，破裂壓力44.4 MPa，停泵油壓18.1 MPa，停泵套壓16 MPa，施工順利。截止至2014年12月末累計出口氣量294000 m3。平均日產氣10000 m3。累計出液497.64 m3。施工曲線見圖5。

圖5　北201井3379.2～3424.8 m段施工曲線圖

2.2梨6-6HF井壓裂施工

該井第二段于2014年4月施工，液體配方：0.40%速溶胍

膠+1%KCl+0.20%殺菌劑+0.30%復合醇醚+0.20%海波+0.20%液堿。交聯劑：0.50%GCY-01。該井共注入壓裂液310 m3，加入支撐劑35 m3，從曲線可以看出，破裂壓力53.9 MPa，停泵油壓29.7 MPa，停泵套壓14.1 MPa，施工順利。截止至2014年12月末平均日產氣17818方m3。累計產氣428580 m3。累計出液1067.82 m3。施工曲線見圖6。

圖6　梨6-6HF井第二段施工曲線圖

3　結論與認識

(1)通過對壓裂液抗溫與流變性能實驗表明，速溶液體抗溫性能良好，對地層傷害較小，其傷害率低于25%。

(2)通過膠囊破膠劑使用，使壓裂液破膠時間可控制性得到了提高，并且在施工后期加入APS使能夠快速破膠，有利于液體返排。壓裂控制濾失性能良好。

(3)速溶胍膠現場應用成功。

[1]盧擁軍.九十年代國外壓裂液發展的新動向[J].石油與天然氣化工,1998(2):115-118.

[2]劉玉章,鄭俊德.采油工程技術進展[M].北京:石油工業出版社,2006:389-403.

[3]甘振維,王世澤,任山.致密砂巖氣藏儲層改造技術[M].北京:中國石化出版社,2012:107-109.

[4]熊湘華,低壓低滲透油氣田的低傷害壓裂液研究[D].成都:西南石油學院,2003.

[5]梁文利,趙林,辛素云.壓裂液技術研究新進展[J].斷塊油氣田,2009,16(01):95-98.

Laboratory Performance Evaluation and the Application of Instant Guanidine Gumfracturing Fluid

QIAOYu

(Engineering Technology Research Institute, Northeast Oil and Gas Branch, SINOPEC, Changchun Jilin 130062, China)

According to the new instant guanidine gum fracturing fluid system of evaluation system, and with the conventional guanidine gum system performance comparison, the characteristics of the strata formulation optimization was studied and used on the spot verification. Swelling time of new instant guanidine gum fracturing fluid system was fast, with good performance of temperature, water insoluble matter was half of the conventional guanidine gum, broken glue residue decreased more than 64% compared with ordinary guar gum, breaking gel time had strong controllability.

instant guar gum; evaluation; field verification

TQ914.1

B

1001-9677(2016)02-0139-03