子長(zhǎng)油田長(zhǎng)6油層可循環(huán)壓裂液技術(shù)應(yīng)用研究*

張建國(guó)

(延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠，陜西 子長(zhǎng) 717300)

子長(zhǎng)油田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，屬黃土高原地貌，溝壑縱橫，氣候干燥缺水，年降雨量300～600 mm。長(zhǎng)6儲(chǔ)層滲透率低，地層壓力低，儲(chǔ)量豐度低，含水飽和度高，必須通過壓裂改造才能獲得一定的產(chǎn)能。隨著油田開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，水平井在新井中占比越來越高。水平井單井壓裂規(guī)模達(dá)數(shù)千立方米，甚至萬立方米，傳統(tǒng)水基壓裂液技術(shù)面臨配液用水嚴(yán)重不足、壓裂返排液處理費(fèi)用高和經(jīng)濟(jì)效益低等問題。為解決以上問題，2017年，引進(jìn)了可循環(huán)使用壓裂液，2021年，又對(duì)可循環(huán)使用壓裂液技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，新的壓裂液性能更好、成本更低。

1 油田地質(zhì)開發(fā)特征

子長(zhǎng)油田長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬于內(nèi)陸湖三角洲沉積,構(gòu)造簡(jiǎn)單，為一平緩西傾的大單斜，地層傾角一般小于1°，平均坡降為 5 m/km，僅在局部發(fā)育鼻狀構(gòu)造，為典型的巖性油氣藏[1-4]。儲(chǔ)層巖性以長(zhǎng)石細(xì)砂巖為主，膠結(jié)物中綠泥石(3.32%)、方解石(2.56%)含量最多。儲(chǔ)層平均孔隙度9.02%，平均滲透率 1.64 mD，平均含油飽和度36%,油層厚度2～8 m。油藏埋深500～1200 m，地層壓力3.4～9.2 MPa，油層溫度小于 40 ℃。油層水為CaCl2水型，總礦化度2%～7%，pH值7.1，近于中性。油田經(jīng)過近40年的開發(fā)，目前以擴(kuò)邊為主，平均每年新鉆水平井50口，水平井單井壓裂規(guī)模在數(shù)千立方米至萬立方米，年共需壓裂液35萬m3左右，配置壓裂液用水需求量大，返排液處理成本高。2017年起，該油田引進(jìn)了可循環(huán)使用壓裂液技術(shù)，并不斷改進(jìn)，解決了配液用水不足，壓裂返排液處理費(fèi)用高等問題。

2 壓裂液技術(shù)

20世紀(jì)40年代，壓裂液首次用于裂縫增產(chǎn)，歷經(jīng)不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，目前已發(fā)展出油基壓裂液、水基壓裂液和泡沫壓裂液等[5-6]。油基壓裂液成本高，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，一般應(yīng)用于強(qiáng)水敏儲(chǔ)層改造[7]；泡沫壓裂液施工工藝復(fù)雜，成本較高；水基壓裂液成本低，適用范圍廣。子長(zhǎng)油田長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬于弱-中等酸敏儲(chǔ)層，適合應(yīng)用水基壓裂液進(jìn)行改造。子長(zhǎng)油田使用的壓裂液有瓜爾膠配制壓裂液和稠化劑配制小分子可循環(huán)使用壓裂液兩種，小分子可循環(huán)使用壓裂液(MY-60Q/G壓裂液)是由1.5%的液態(tài)稠化劑MY-60+清水(+15%～35%的壓裂返排液)配置。液態(tài)稠化劑MY-60主要成份為烷基多肽型兩性表面活性劑，60 ℃ 以內(nèi)效果穩(wěn)定。該壓裂液技術(shù)較瓜爾膠壓裂液節(jié)水、環(huán)保、成本低等[8]。

為進(jìn)一步降低成本，提高可循環(huán)使用壓裂液性能，油田研究評(píng)價(jià)了0.4%的液態(tài)稠化劑MY-60+清水+1.35%交聯(lián)促進(jìn)劑JL-Z1(+15%～40%的壓裂返排液)的可循環(huán)使用壓裂液技術(shù)(MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù))，交聯(lián)促進(jìn)劑JL-Z1由復(fù)合鹽及酸液配制而成。該技術(shù)配液稠化時(shí)間短，遇水 40 s 即可達(dá)到攜砂黏度，1 min 后黏度穩(wěn)定；降阻性能良好，室內(nèi)排量 22 L/min 時(shí)降阻率70.99%，排量 35 L/min 時(shí)(相當(dāng)于51/2套管注入排量 15 m3/min)降阻率73.09%(見圖1)；抗變剪切性能好，可自動(dòng)恢復(fù)黏度；靜態(tài)懸砂能力強(qiáng)，25～50 ℃，10%～40%的砂比條件下，20～40目石英砂在壓裂液中的沉降速率在 0.124 mm/min 以內(nèi)(見表1)，略優(yōu)于原壓裂液技術(shù)性能，滿足壓裂施工要求。

圖1 降阻率實(shí)驗(yàn)

表1 靜態(tài)懸砂測(cè)試不同壓裂液的沉降速率

該壓裂液遇油后可快速破膠，遇2倍質(zhì)量?jī)?chǔ)層巖芯后在 2.5 h 內(nèi)破膠(見表2)，且破膠液殘?jiān)骄啃∮?1.0 mg/L。殘?jiān)饕獮楣I(yè)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生雜質(zhì)，而0.5%胍膠壓裂液的殘?jiān)话銥?80～560 mg/L。對(duì)巖芯基質(zhì)滲透率的損害試驗(yàn)表明，體系儲(chǔ)層平均傷害率10.1%，儲(chǔ)層基質(zhì)傷害率低(見表3)。

表2 壓裂液破膠實(shí)驗(yàn)(80℃)

表3 巖芯傷害實(shí)驗(yàn)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

子長(zhǎng)油田在2017—2021年使用“瓜爾膠壓裂技術(shù)”壓裂水平井20口、“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”壓裂水平井98口，在2021年使用 “MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”壓裂水平井29口。選取儲(chǔ)層條件相似，水平段長(zhǎng)度和入地總液量近似，使用常規(guī)瓜爾膠壓裂液技術(shù)和兩種可循環(huán)壓裂液技術(shù)的水平井各5口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用效果對(duì)比。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)使用性能對(duì)比

常規(guī)“瓜爾膠壓裂液技術(shù)”平均單井入地總液量 6980 m3，加砂總量 545 m3，最高砂比30%，現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)利用壓裂返排液 0 m3；“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”平均單井入地總液量 6930 m3，加砂總量 548m3，最高砂比30%，現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)利用壓裂返排液 1520m3，返排液在總?cè)氲匾毫恐姓急?0.9%；“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)” 平均單井入地總液量 7100 m3，加砂總量 550 m3，最高砂比30%，現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)利用壓裂返排液 1925 m3，返排液在總?cè)氲匾毫恐姓急?7.11%。由此可知，“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”返排壓裂液重復(fù)利用率更高。

3.2 產(chǎn)量對(duì)比

使用“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”后，壓裂液攜砂性能更好，返排液用量明顯增加，平均單井使用壓裂液和加砂量有所提高。在同油田儲(chǔ)層條件相似的水平井使用“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較使用“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”改造后水平井，平均單井初周日產(chǎn)油和穩(wěn)產(chǎn)水平均顯著提高(見表4)。

表4 兩種壓裂液體系施工后油井產(chǎn)量對(duì)比

3.3 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

壓裂返排液處理方面：壓裂返排液處理成本 81元/m3，運(yùn)輸成本43元/m3；“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”，平均單井可多利用壓裂液 405 m3，節(jié)約壓裂返排液處理成本50220元；較普通“瓜爾膠壓裂液技術(shù)”，平均單井可多利用壓裂液 1925 m3，節(jié)約壓裂返排液處理成本238700元。

壓裂液配制方面：“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”，配液增加了交聯(lián)促進(jìn)劑，但液態(tài)稠化劑用量明顯降低，配置每立方米壓裂液成本降低7元，單井節(jié)約壓裂液配制成本36255元以上。

其它方面：壓裂返排液的重復(fù)利用，減少了備液和運(yùn)輸時(shí)間，“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”壓裂周期縮短 0.98 d，較普通“瓜爾膠壓裂液技術(shù)”壓裂周期縮短 4.83 d，投產(chǎn)當(dāng)年有效生產(chǎn)日得到增加。同時(shí)，可重復(fù)壓裂液技術(shù)的使用和改進(jìn)，解決了水資源短缺的問題，對(duì)于嚴(yán)重缺水、生態(tài)脆弱的陜北地區(qū)發(fā)展生態(tài)文明有著重要意義。

4 結(jié)論

1)子長(zhǎng)油田所處區(qū)域水資源短缺，使用可循環(huán)壓裂液技術(shù)可有效解決配置壓裂液用水短缺問題，并可縮短壓裂周期；2)“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”性能更好，可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，已累計(jì)實(shí)施29口；3)在同油田儲(chǔ)層條件相似的水平井，使用“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”較使用“MY-60Q/G壓裂液技術(shù)”改造后，平均單井初周日產(chǎn)水平和穩(wěn)產(chǎn)水平均顯著提高；4)“MY-60Q/G+JL-Z1壓裂液技術(shù)”交原壓裂液技術(shù)，在壓裂液配制和壓裂返排液處理方面都有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。