低濃度胍膠壓裂液體系的研究與應用

關博文

摘要：壓裂是實現低滲油氣藏開發的有效技術手段，是油氣井增產、注水井增注的一項重要技術措施。隨著油氣田各類儲層的開發，致密低滲、特低滲儲層的增產和求產技術對壓裂工藝技術提出越來越高的要求，其性質優劣決定壓裂施工的成功與否和效果好壞，壓裂液作為壓裂的血液，其性能對壓裂過程至關重要，因此，基于降低儲層傷害，提高油氣產量，耐高溫、低傷害、低成本壓裂液體系成為研究的重要方向。

關鍵詞：低濃度;胍膠壓裂液體系;應用

羥丙基胍膠作為水基壓裂液的增稠劑，由于具有增稠能力強、抗剪切性好、熱穩定性好、控制濾失能力強等特點而被廣泛用于油氣井壓裂。但該體系存在破膠后殘渣殘留在儲層中，產生孔喉堵塞，也可能殘留在裂縫中，降低裂縫導流能力，對儲層造成傷害。如果壓裂液體系不當，殘渣過高將對儲層造成損害，嚴重時導致油氣井減產。因此，在降低成本、保護儲層、提升產油氣率的大背景下，低濃度羥丙基胍膠體系具有重大研究意義。

1壓裂助劑研究

1.1山西組巖石礦物組成及分布

儲層巖石組成的分析對于開發合適體系壓裂液降低儲層傷害至關重要，因此采用了X衍射對山西組儲層巖石進行測試，其組成及分布。

經研究發現以石英和黏土礦物為主，其中石英最大含量達到99%，黏土含量最大42.5%。研究區黏土礦物類型多樣，伊蒙混層礦物山西組平均達到了31.2%，23.4%樣品內伊蒙混層礦物相對含量超過20%，是造成研究區儲層水敏性的主要礦物類型，因此壓裂液體系需要添加黏土穩定劑類物質進行預防水敏性造成的儲層傷害。

1.2儲層孔隙度、滲透率研究

孔隙度、滲透率對于油氣開采效果具有重要的影響，針對山西組儲層孔隙度及滲透率進行統計研究，實驗數據。

孔隙度主要分布在4.0%——10.0%，這一區段的樣品數可占76.59%，平均孔隙度6.4%，樣品孔隙度大于10%分布頻率為7.54%;滲透率主要分布在0.01×10-3μm2——0.5×10-3μm2，該分布區段的樣品數占89.26%，平均為0.2×10-3μm2，大于0.5×10-3μm2的樣品分布頻率占到6.64%，屬低孔、低滲致密型儲集層，因此對于壓裂液體系需要注意低孔、低滲儲層的預防保護及壓裂結束后返排效果的提升，一方面可以降低壓裂液體系的殘渣減輕對孔隙度的傷害，另一方面需要通過助劑添加降低表界面張力降低水鎖效應，降低儲層中黏土類物質的敏感性減小儲層傷害。

1.3儲層填隙物特征研究

填隙物往往是儲層傷害的關鍵，對山西組儲層中填隙物進行薄片鑒定，其填隙物成分。

通過測試發現填隙物主要為黏土礦物、硅質和碳酸鹽膠結物，其中黏土充填物的含量在山西組含量為0.99%～42.5%，硅質膠結山西組平均含量為4.37%，碳酸鹽類膠結物單井最大含量在15.67%～44.95%。

為了研究填隙物對儲層的影響進行了掃描電鏡觀測。

通過電鏡掃描發現存在壓實作用、膠結、交代作用，壓實作用使顆粒間的接觸更為緊密趨于定向排列，膠結、壓溶易形成凹凸接觸，進一步的壓溶可出現由凹凸接觸向縫合線接觸的轉變，從而形成低孔致密儲層，因此儲層條件較差，需要保證壓裂液體系性能，降低壓裂過程中壓力的不平穩性及壓力過高等造成的儲層傷害性。

1.4儲層氣藏特征研究

儲層氣藏特征對于壓裂后返排效果影響較大，對山西組34口井的氣藏數據統計。

由表4數據可知山西組氣藏壓力為低壓，其壓力系數最高為0.97，平均壓力系數為0.81，這一特點預示需要采取助排措施提升其返排效果，針對壓裂液體系可以通過添加起泡劑，降低返排液柱的壓力，另一方面可以添加助排劑降低壓裂液破膠液的表界面張力，降低水鎖效應，提高返排效果，增加油氣開采效率。

1.5儲層水質研究

儲層水質與壓裂液體系可能存在不配伍性造成地層傷害，需要對其進行研究，通過對山西組14口井地層水化驗分析結果進行了統計。

地層水中Ca2+、Cl-、Na+（K+）、Mg2+、HCO3-的含量較高，個別井的地層水中含有SO42-，礦化度含量高達幾十克每升，有的甚至幾百克每升，屬于高礦化度水。依據《油田水結垢趨勢預測》（SY/T0600-1997）對地層水的CaCO3結垢趨勢進行分析，發現均有CaCO3結垢趨勢，而油氣開采壓裂過程中，用作壓裂液中破膠劑的過硫酸銨會生成SO42-，會生成硫酸鈣結垢，為了降低沉淀對地層的傷害，需要加入助劑降低沉淀的形成減輕對儲層的傷害。

2現場應用效果

低濃度胍膠壓裂液體系在YC-1區塊致密砂巖氣藏共計應用42口探井、120層段，入井液量共計40000m3，施工排量1.8m3/min—2.6m3/min，單層最大加砂量50m3，最高砂比42%，施工壓力平穩（以YC-27井為例），施工成功率100%。應用效果表明，低濃度胍膠壓裂液體系在較低排量施工條件下能夠滿足70℃以內儲層的加砂壓裂改造需求，該壓裂液體系具有良好的耐溫耐剪切性能和攜砂造縫能力。試驗井投產3個月后，選取同一井網單元的鄰井進行對比，試驗井平均產量為7.0×103m3/d，為對比井的1.4倍。開發的低濃度胍膠壓裂液體系實現了低殘渣、低傷害和有效改造儲層的目的，增產效果明顯。

3結論

（1）通過開發新型交聯劑，增大交聯離子體積半徑，并保持適度的pH環境，在降低稠化劑濃度的同時保證了體系良好的耐溫耐剪切性能，從而開發出低濃度改性胍膠壓裂液體系，稠化劑的濃度為0.25%—0.30%。

（2）該低濃度壓裂液體系具有良好的耐溫耐剪切性能，破膠徹底，殘渣含量低，破膠液表/界面張力低，黏土防膨性能良好，對儲層的傷害小，能夠滿足70℃以內儲層的施工要求。

（3）現場應用效果表明，開發的低濃度胍膠壓裂液體系實現了低殘渣、低傷害和有效改造儲層的目的，試驗井投產3個月后，平均產量為同一井網單元鄰井的1.4倍，增產效果明顯。同時，通過降低稠化劑濃度還實現了施工成本的降低，為致密砂巖氣藏的高效開發提供了一條有效途徑。

參考文獻：

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