一种低界面张力压裂液合成及作用机理的研究论文.pdf
曹前飞
[摘 要]目前水力压裂已经成为油气井增产的主要措施，低压致密气藏储层因其渗透率低、孔隙度小、压力系数低、普遍存在因压裂液入侵造成的水敏、水锁等伤害。针对这两种主要伤害，室内研制了一种超低表面张力滑溜水体系，实验表明此滑溜水体系具有粘度低，摩阻小、防膨性能好，表面张力低，返排快等特点，该压裂液体系在低压气藏现场进行了应用，压裂施工取得成功，压后效果明显。
[关键词]减阻剂 助排剂 防膨剂
中图分类号：S401 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0372-01
1、储层特征及需求
地区储层属于低孔、特低孔～低渗、特低渗范畴；孔喉以细孔喉～微细孔喉为主，孔喉半径平均值小，地层压力系数低。同時，经过室内实验得伏龙泉储层呈强水锁特征储层的占50%（0.8以上），弱水锁特征的占37.5%（0.6-0.8），小城子储层水锁伤害在60%以上，存在明显水锁伤害；二者均属于中等偏强水敏储层；研制出一种表、界面张力低、防膨性能好的低伤害压裂液体系对该区块储层保护及产能发挥有着重要作用。
2、体系筛选及性能评价
滑溜水作为一种新兴的压裂液体系，具有摩阻低、残渣含量少、对地层伤害小等特点，近年逐渐成为致密油气藏压裂的主要体系，初步选取滑溜水为低压致密气藏的压裂液体系，再通过室内实验优选出滑溜水的主要添加剂减阻剂、助排剂和防膨剂等，研制出的滑溜水体系配制简单、基液粘度低（<5mPa·S），具有摩阻小、防膨性能好，表面张力低，返排快等特点，能有效解决低压致密气藏敏感性、水锁伤害等问题。
2.1 减阻剂
压裂用的减阻剂作为减少压裂液流动时的摩阻，其减阻效率是滑溜水性能评价的主要指标[4-6]。减阻剂主要选用聚丙烯酰胺类衍生物，该减阻剂具有减阻性能高，使用浓度低，经济等优点。在滑溜水中加入浓度为0.15%时，体系粘度为4.37mPa·s。对减阻效果进行评价，当流速为2.15m/s时，减阻率为46.66%，随着流速的上升，减阻率快速增加，当流速为6.45m/s时，减阻率为70.58%，达到最大。超过这个临界速度以后，减阻率随着流速的增加开始下降，到7.95m/s时，减阻率为67.11%。
2.2 助排剂
对于气井而言，有文献表明[1]原生水饱和度低于束缚水饱和度造成的水锁造成的损害小于外来水返排慢造成的水锁损害，对于低压气藏水锁伤害更明显，室内采用含氟型高效活性助排剂，此助排剂由氟表面活性剂、阳离子表面活性剂、稳定剂、增效剂、有机溶剂等多种有机化合物复合而成。实验结果数据显示，在滑溜水体系中入万分之一的含氟型高效活性助排剂，即可使压裂液体系表面张力降为19.2Mn/m，界面张力为0.6mn/m，超低的表、界面张力能显著提高压裂液返排速度，对储层保护起到重要作用。
2.3 防膨剂
储层渗透率较低，水敏性强，为降低粘土膨胀对储层造成的伤害，要求滑溜水应具备较好的防膨效果。传统防膨剂多使用无机盐kcl作为防膨剂，但无机盐防膨作用时间短，室内选取氯化铵与季胺盐类阳离子表面活性剂协同作用，通过两种途径稳定粘土矿物，采用该溶液浸泡过的岩心在水中失重小，耐水冲刷能力强。采用试管法测定滑溜水体系的防膨率。实验结果表明，氯化铵+季胺盐类防膨剂用量为0.5%+0.1%时，滑溜水体系防膨率能达到85.5%，既能有效保护储层又有较高经济。
3、滑溜水体系对岩心伤害实验
虽然滑溜水中水不溶物少、基本不含有残渣，对低渗透储层伤害小，但是它对油层渗透率或多或少的会产生一定的伤害。因此，室内对滑溜水岩心伤害实验进行评价。
实验选取XX井岩心，岩心粘度矿物绝对含量为3.65%，粘土矿物主要为高岭石（相对含量为55.2%）、绿泥石（8.6%）、伊利石（16.6%）、伊蒙混层（19.5%）。
实验表明，滑溜水对储层伤害较小，有利于储层产能的发挥。
4、现场应用
伏12-22井营城组85-86号层渗透率0.075MD，孔隙度10.2%地层压力系数0.95MPa/100m，利用滑溜水体系残渣含量小、表、界面张力低、防膨效果好、对储层伤害小特点，应用全程滑溜水加砂压裂技术，滑溜水383.12方，加砂14方，压后见气速度快，排液4小时见气，返排率61%，取得较好的改造效果，体现了低伤害和高返排的技术优势。后期使用该滑溜水体系又施工了3口井，见气时间为5至33小时（表1），与常规压裂液返排后见气需要时间（72h以上）相比，见气时间大大提前，充分说明了该滑溜水体系具有低伤害、返排快的特点。
5、结论
（1）滑溜水体系配制简单，粘度低，减阻效果好，防膨性能优异，对储层伤害小；
（2）滑溜水体系超低的表、界面张力使得压后返排见气时间大大缩短，降低了水锁对储层造成的伤害；
（3）滑溜水体系在致密油藏应用均获得成功，压后效果明显。
参考文献
[1] 赵春鹏、李文华等低渗气藏水锁伤害机理与防治措施分析[J]断块油气田第11卷第3期2004年5月.
[2] 蔡进功、张守鹏等胜利有去砂岩成岩作用及油层保护措施研究[J]石油大学学报（自然科学版）2001，4（2）：13-15.endprint
