黨亞姣 張佳平
(陜西省延長(zhǎng)油田吳起采油廠勘探開(kāi)發(fā)研究所,陜西 延安 717600)
壓裂液作為水力壓裂的工作介質(zhì),在整個(gè)壓裂過(guò)程中起到了傳遞壓力、延伸新生裂縫和懸浮支撐劑的作用,對(duì)壓裂施工作業(yè)的成功率以及壓裂施工作業(yè)完畢后油氣井增產(chǎn)幅度和增產(chǎn)周期也有至關(guān)重要的作用。
傳統(tǒng)聚合物壓裂液包括天然的胍膠,田青膠,黃原膠,半天然的HPG,HEC,全人工的可交聯(lián)聚丙烯酰胺,低分子量壓裂液等。
清潔壓裂液是斯倫貝謝1997年率先推出的一款壓裂液,是一種由粘彈性表面活性劑(VES)組成的水基壓裂液。
清潔壓裂液的特點(diǎn):
1、清潔壓裂液的優(yōu)點(diǎn)
(1)清潔壓裂液的交聯(lián)及破膠機(jī)理決定了其在油、氣層中應(yīng)用時(shí),不需要添加任何破膠劑便能完全破膠。
(2)清潔壓裂液不形成濾餅,無(wú)殘?jiān)?,能充分保留支撐裂縫的導(dǎo)流能力;
(3)清潔壓裂液抗剪切能力強(qiáng),在較低粘度下,就具有良好的攜砂能力 ;
(4)清潔壓裂液對(duì)油、氣層中的粘土具有良好的防膨效果,能夠降低粘土膨脹對(duì)油、氣層的傷害;
(5)清潔壓裂液施工時(shí),摩阻較低,可以降低施工時(shí)的水馬力;
(6)清潔壓裂液配置簡(jiǎn)單(僅需3 種料)、無(wú)毒無(wú)腐蝕性,便于現(xiàn)場(chǎng)施工。
2、清潔壓裂液的缺點(diǎn):
(1)在高滲透地層壓裂時(shí),濾失大;
(2)成本較高。
水力壓裂處理能有效降低井眼表皮效應(yīng),從而有效地提高井的產(chǎn)能。然而,常規(guī)聚合物壓裂液的殘留物可能會(huì)堵塞支撐劑充填的孔隙空間,降低近井地帶滲透率,致使壓裂效果變差。清潔壓裂液是由VES、鹽溶液、激活劑和穩(wěn)定劑等組成。
粘彈性表面活性劑(VES)主要為一種長(zhǎng)碳鏈的脂肪酸酯的季銨鹽。當(dāng)把這種表面活性劑加入到鹽水中時(shí),在高速剪切攪拌中,VES 完全分散,流體充分稠化,最后成為粘彈態(tài)凍膠。鹽水一般選擇3%KCI+4%NH4C1,也有選擇 CaCl2、MgCl2、CaBr2、四甲基氯化銨等鹵化物。表面活性劑加入量一般為0.7%~4%。鹽水、表面活性劑濃度愈大,壓裂液使用溫度愈高。有些文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),為保持高溫穩(wěn)定性,需要加一些有機(jī)酸穩(wěn)定劑。有幾份專(zhuān)利談到了粘彈性表面活性劑水基壓裂液組成、物理化學(xué)性質(zhì)及評(píng)價(jià)結(jié)果,認(rèn)為VES 是一些由脂、脂肪酸等制得的長(zhǎng)碳鏈季銨鹽和一些水溶性非離子表面活性劑組成混合物,在與水混合制作壓裂液時(shí),需要加一些有機(jī)酸鹽、水溶性醇作穩(wěn)定劑。
清潔壓裂液的熱穩(wěn)定性
對(duì)配方:2.5%FRC-1+3%KCL+0.3%JL-1進(jìn)行了熱穩(wěn)定試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)溫度低于 時(shí)體系的耐溫性好,但當(dāng)溫度大于 時(shí),視粘度隨溫度的增加下降較快。通過(guò)調(diào)整壓裂液體系各量的濃度,可以在以下得到所需的粘度。
清潔壓裂液的破膠性能及與地層水的配伍性
清潔壓裂液的破膠可以通過(guò)與原油接觸或通過(guò)地層水、淡水稀釋方法破膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,清潔壓裂液與原油接觸容易破膠,最多2.5 小時(shí)即可破膠,而通過(guò)地層水(實(shí)驗(yàn)中使用的是長(zhǎng)6 地層水)稀釋破膠較慢,因?yàn)橄♂屝枰^多體積的地層水。清潔壓裂液與地層水配伍性好,體系未出現(xiàn)沉淀。清潔壓裂液與淡水混合也容易破膠。
清潔壓裂液懸砂性能
對(duì)配方:2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1的清潔壓裂液體系進(jìn)行了懸砂性能評(píng)價(jià)。試驗(yàn)方法為:將壓裂液裝入200ml 量筒中,觀察砂粒的沉降速度。結(jié)果表明,壓裂液體系可以滿足懸砂的需要。
濾失性能及對(duì)儲(chǔ)層的傷害評(píng)價(jià)
清潔壓裂液的濾失性與常規(guī)的瓜膠壓裂液有所不同,這是因?yàn)榍鍧崏毫岩涸趲r石的表面不能形成濾餅。因此雖然進(jìn)行了多塊巖心的濾失傷害實(shí)驗(yàn),但僅有少數(shù)的巖心得到了濾失系數(shù)。
pH 值對(duì)清潔壓裂液體系性能的影響
對(duì)配方:2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1進(jìn)行了pH 值對(duì)體系視粘度的影響評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,高pH 值對(duì)體系粘度幾乎無(wú)影響;當(dāng)降低pH 值時(shí),體系視粘度變化不大,但pH 值小于4時(shí),體系粘度急劇下降。
高價(jià)離子對(duì)清潔壓裂液體系性能的影響對(duì)配方:2.5%FRC-1+3%KCl+0.3%JL-1 進(jìn)行了高價(jià)離子 對(duì)體系視粘度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三價(jià)鐵離子的濃度大于0.04%時(shí),體系粘度出現(xiàn)急劇下降,體系變成暗紅色,而鈣離子在試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)體系粘度基本沒(méi)有影響。清潔壓裂液放置穩(wěn)定性及雜質(zhì)的影響
對(duì)配方:2.5%FRC-l+3%KCl+0.3%JL-1進(jìn)行了體系耐久性和雜質(zhì)對(duì)體系粘度的影響實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:清潔壓裂液穩(wěn)定性好,在實(shí)驗(yàn)室放置了220 小時(shí),約9天,體系粘度沒(méi)有下降,還有所上升,這是因?yàn)槭覝卦黾拥脑颍瑢?shí)驗(yàn)過(guò)程中室溫從16℃增加至20℃。實(shí)驗(yàn)中使用的機(jī)械雜質(zhì)為灰塵,可以看出其對(duì)壓裂液體系的粘度影響不大。
本文介紹了新型清潔壓裂液的定義、合成,對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。新型清潔壓裂液以其優(yōu)異的性能,在未來(lái)將具有更加廣闊的發(fā)展前景。近年來(lái)清潔壓裂液的研究與應(yīng)用取得了一定的成效,但目前對(duì)水基壓裂液的研究、應(yīng)用情況和水力壓裂技術(shù)發(fā)展情況,沿著壓裂液高效、低傷害、低成本的發(fā)展方向,對(duì)清潔壓裂液的深入研究是十分必要的。
[1] Brown.E.J,Card.RJ.Nelson.E.B.EP.835983(980415).US 7227877,961009.
[2] 劉偉,劉健權(quán).VES-80 清潔壓裂液實(shí)驗(yàn)研究[J].鉆井液與完井液,2004,21(3):16-18.
[3] 馬中國(guó),楊兆中,羅鑫林,蔡苑.清潔壓裂液的研究與應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào),2009,11(1)44~47.
[4] 陳鵬飛,王煦,顏菲.一種改性胍膠的性能評(píng)價(jià)[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2007,8(9).1-3.
[5] 萬(wàn)仁溥.采油工程手冊(cè)[M].北京:石油-v,_lk 出版社,2000.