適合海上60～90 ℃儲層的液固相變支撐劑相變性能評價

鄒 劍，徐 昆，高 尚，陳薇羽，趙立強，劉平禮

(1 中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2 西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610500)

海上油田屬于典型高孔高滲疏松砂巖油藏，油水井篩管完井(篩管裸眼、礫石充填等完井)方式，鉆完井、生產和注水注聚等過程中造成的污染深度大，常規酸化難以解除深部污染，而常規壓裂，不動管柱無法進行壓裂(固體支撐劑不能通過篩管)，導致產能得不到有效釋放[1-6]，為此提出了一種新型的液固相變支撐劑壓裂技術[7]，并進行了探索研究，為這類油藏增產增注提供新型有效解堵技術，推動技術發展。

新型液固相變壓裂技術原理：在不動管柱、不破壞篩管的情況下，只注入流體，利用不混溶的兩種(或多種)流體壓開深部污染儲層并形成一定幾何尺寸的人工裂縫，通過液固相變方法讓裂縫中流體之一或之二形成眾多獨立的“固體支撐劑”，其能支持裂縫也具有導流能力，既可解除堵塞、擴大油氣水滲流通道，又可有效防止地層出砂，從而實現油水井安全防砂高效增產增注。

新型液固相變壓裂技術適于各種地層和多種井型及井身結構，對于海上疏松砂巖油藏開采提高產量具有重要意義。該技術的發明，對油水井深部解堵提供了一種新的增產措施技術，對常規儲層改造技術具有劃時代的里程碑意義，其中液固支撐劑材料的相變性能顯得尤為重要。

本研究從超分子化學的基本原理和方法出發，利用某些超分子材料隨溫度的升高，會發生相變行為；根據現場施工情況，模擬地面流體流經井筒，到儲層的是一個升溫過程，篩選滿足現場應用的液固相變壓裂要求的液固相變體系——相變時間、形狀，動靜態等可控。

1 實 驗

1.1 實驗條件

根據海上油田儲層溫度為60～90 ℃的條件，結合現場施工工藝流程，設置相應的實驗反應溫度條件為常溫～90 ℃。

1.2 實驗儀器

電熱鼓風干燥箱，江蘇天翎；電子分析天平，Sartorius公司；磁力加熱攪拌器，貝侖儀器；數顯恒溫水浴鍋，力辰科技。

1.3 實驗藥劑

有機相變體系、無機相變體系，為成都安實得石油科技開發有限公司生產；液固相變支撐劑體系，為實驗室合成；模擬海水，為實驗室配制。

1.4 實驗方法

在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的反應器中分別加入有機相變體系和無機相變體系、液固相變支撐劑體系，室溫條件下攪拌均勻，緩慢升溫，記錄反應時間，待相變體系基本成型時，觀察相變固體的形態；通過反應時間和相變形成固體形狀篩選類型；通過反應溫度判斷在儲層條件下的反應性以及與海水的適應性等問題。

2 結果與討論

2.1 類型篩選

選用三種不同類型的相變液固支撐劑體系，從常溫水浴加熱，觀察是否能從液態相變固態；相變固體的分布形態怎樣；相變固體是否具有一定的耐壓能力等。

2.1.1 有機體系

α-體系樣品常溫下為澄清透明有刺激性氣味液體，相變溫度在70 ℃左右，相變時間大約10 min，但樣品強度較弱，成塊不分散；β-體系樣品常溫下為澄清無色透明液體，溫度上升至90 ℃時，開始相變，在100 ℃穩定一段時間，完全相變；但樣品強度較弱，達到最大相變程度時，固體仍然較脆、分散。

表1 有機相變體系相變過程

圖1 α-有機相變體系相變過程

圖2 β-有機相變體系相變過程

2.1.2 無機體系

表2 無機相變體系相變過程

圖3 BP-無機相變體系相變過程

圖4 MC-無機相變體系相變過程

2.1.3 液固相變支撐劑體系

液固相變支撐劑體系，主要有主劑和輔劑兩個部分組成，其80 ℃就可以相變，并能形成具有一定耐壓能力的相變支持顆粒。

表3 液固相變支撐劑體系相變過程

圖5 SA-液固相變支撐劑體系相變過程

選用三種不同類型的相變液固支撐劑體系，從常溫水浴加熱，觀察相變行為，發現：有機和無機相變體系常溫條件下是液態，隨著溫度升高，從液態相變成了固態，但相變后的固態都是一個整塊，沒有滲流通道；液固相變支撐劑體系，常溫下為液態，隨著溫度升高，從液態相變成了固態，且固態為分散的具有一定耐壓能力顆粒；因此，液固相變支撐劑體系具有進一步研究的價值。

2.2 SA-液固相變支撐劑體系不同溫度反應分析

表4 溫度對液固相變支撐劑體系相變過程的影響

根據海上儲層溫度在60～90 ℃，結合現場施工工藝以及外來液體進入儲層，引起儲層溫度的變化，研究了SA-液體相變支撐劑在40 ℃、60 ℃、90 ℃的變化情況。

從實驗可以看出，40～90 ℃溫度區間液固相變支撐劑都可以相變；溫度越低開始相變時間、完全相變時間和形成耐壓相變固體時間越長。

2.3 SA-液固相變支撐劑體系海上適應性分析

為適應海上使用條件，模擬了液固相變支撐劑與不同礦化度的海水在流動和靜止狀態的反應，從實驗可知礦化度對液固相變支撐劑發生相變沒有影響；流動狀態形成的顆粒均勻較小，靜止狀態形成的顆粒較大，不規則。

表5 礦化度對液固相變支撐劑體系相變過程的影響

3 結 論

針對海上60～90 ℃的儲層條件，研究了一種液固相變支撐劑體系，通過室內評價和篩選，得到了一種適合該地區的液固相變支撐劑體系。通過對有機、無機體系和混相體系的篩選，篩選出SA-液固相變支撐劑體系，該體系在一定溫度條件下，都發生相變反應形成耐壓相變固體；隨著溫度的升高，開始相變時間、完全相變時間和形成耐壓相變固體時間越短；且不同礦化度對液固相變支撐劑體相變沒有影響；動態和靜止狀態對液固相變支撐劑形成的固體有一定影響。