低溫壓裂液在鄂南地區(qū)中淺儲(chǔ)層中的應(yīng)用

鄧紅琳，陶 鵬

(1.中國(guó)石化華北分公司，河南 鄭州 450006；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，四川 成都 610500)

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低溫壓裂液在鄂南地區(qū)中淺儲(chǔ)層中的應(yīng)用

鄧紅琳1，陶 鵬2

(1.中國(guó)石化華北分公司，河南 鄭州 450006；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，四川 成都 610500)

針對(duì)鄂南地區(qū)難動(dòng)用致密砂巖油藏水平井分段壓裂液破膠困難、裂縫形態(tài)復(fù)雜等技術(shù)難點(diǎn)，研究了適合不同溫度儲(chǔ)層的壓裂液體系。20～25 ℃儲(chǔ)層段主要應(yīng)用BAT生物酶破膠劑和過(guò)硫酸銨破膠劑(APS)進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系，26～40 ℃儲(chǔ)層段主要應(yīng)用低溫激活劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，優(yōu)化后的壓裂液體系破膠效果大幅提升，較好地解決了返排液破膠不徹底的問(wèn)題。該技術(shù)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了鄂南地區(qū)壓裂液體系的技術(shù)突破，形成了適合該地區(qū)中淺儲(chǔ)層的低溫壓裂液技術(shù)體系。

壓裂液；低溫儲(chǔ)層；返排液；破膠；水平井；鄂南地區(qū)

0 引 言

鄂南地區(qū)(富縣、彬長(zhǎng)和旬邑—宜君區(qū)塊)自投入勘探開(kāi)發(fā)以來(lái)，其壓裂液體系借鑒的是鎮(zhèn)涇油藏的壓裂液體系。但由于鄂南地區(qū)儲(chǔ)層埋藏淺(150～1 500 m)，地層溫度低(20～40 ℃)，采用該壓裂液配方存在返排液破膠不徹底的現(xiàn)象，迫切需要對(duì)該壓裂液體系進(jìn)行優(yōu)化[1-4]。研究區(qū)地層溫度低于25 ℃的儲(chǔ)層(如富縣區(qū)塊的長(zhǎng)2和長(zhǎng)3油層)，常規(guī)氧化還原破膠劑分解率低于5%，破膠困難，若無(wú)限制地加大破膠劑用量，不僅增加成本，而且易使壓裂液提前破膠而失去輸送支撐劑的能力，甚至導(dǎo)致施工失敗，需要優(yōu)選一種新的破膠劑，使壓裂液體系在低溫條件下實(shí)現(xiàn)快速破膠；而地層溫度高于25 ℃時(shí)，沿用25 ℃以下儲(chǔ)層段的壓裂液也無(wú)法達(dá)到理想要求。因此，將儲(chǔ)層溫度分為20～25 ℃、26～40 ℃ 2個(gè)溫度段進(jìn)行壓裂液體系優(yōu)化研究。優(yōu)化后的壓裂液體系現(xiàn)場(chǎng)施工成功率為100%，破膠效果較好，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 室內(nèi)研究

1.1 20～25℃儲(chǔ)層壓裂液體系

1.1.1 破膠劑的優(yōu)選

溫度低于25 ℃時(shí)，低溫激活劑等常規(guī)氧化還原破膠劑破膠困難，而生物酶破膠劑有其獨(dú)特的破膠活性，故將BAT生物酶破膠劑與傳統(tǒng)的化學(xué)破膠劑(過(guò)硫酸胺和膠囊式化學(xué)破膠劑)進(jìn)行了性能對(duì)比(表1)。研究發(fā)現(xiàn)BAT生物酶破膠劑破膠徹底、破膠后殘?jiān)?，可極大地提高裂縫的導(dǎo)流能力；并且生物酶水溶性、潤(rùn)濕效果較好，在壓裂液中分散均勻，無(wú)破膠死角，其降解為胍膠的中間產(chǎn)物具有低表面張力特點(diǎn)，可誘導(dǎo)油流[5-7]。

表1 生物酶破膠劑與化學(xué)破膠劑的比較

由表1可知，BAT生物酶破膠劑較傳統(tǒng)破膠劑對(duì)低溫的適應(yīng)性好、破膠殘?jiān)?、持久破膠能力強(qiáng)、對(duì)地層污染小、無(wú)毒無(wú)害，但其成本較高。

1.1.2 生物酶BAT與APS復(fù)配性能評(píng)價(jià)

為優(yōu)選復(fù)配比例，在室內(nèi)對(duì)低溫(25 ℃)BAT生物酶破膠劑和過(guò)硫酸銨破膠劑APS復(fù)配后的性能進(jìn)行了研究(表2)。

表2 生物酶BAT與APS復(fù)配破膠實(shí)驗(yàn)

由表2可知，在25℃下，BAT和APS復(fù)配，其中以0.003%BAT+0.004%APS的復(fù)配比例最經(jīng)濟(jì)有效，2h后可以破膠，體系黏度降至4.34 mPa·s。

為了評(píng)價(jià)BAT生物酶破膠劑在其他溫度的使用效果，在室內(nèi)對(duì)不同溫度下BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配后的性能進(jìn)行了研究(表3)。

表3 BAT生物酶破膠劑的室內(nèi)評(píng)價(jià)

由表3可知，在25 ℃以下，向體系添加不同濃度的BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配均可以徹底破膠，其中0.003%BAT+0.004%APS的復(fù)配效果最好，4 h后體系黏度降為1.9 mPa·s，這與上一節(jié)結(jié)論一致；而當(dāng)體系溫度高于25 ℃時(shí)，向體系添加不同濃度的BAT生物酶破膠劑和APS復(fù)配均不能徹底破膠，說(shuō)明儲(chǔ)層溫度在25 ℃以上時(shí)，BAT生物酶破膠劑不適用。

1.2 26～40℃儲(chǔ)層溫度壓裂液體系優(yōu)化

BAT生物酶破膠劑在高于25℃時(shí)破膠效果不好，且生物酶破膠劑的成本較高，故在26～40 ℃儲(chǔ)層溫度段宜采用低溫激活劑與APS復(fù)配[8-9]。低溫激活劑與APS復(fù)配能夠在低溫下發(fā)生反應(yīng)，釋放游離氧和酸，降低凍膠pH值，破壞凍膠結(jié)構(gòu)，即達(dá)到低溫破膠的作用。

針對(duì)26～40 ℃儲(chǔ)層，對(duì)常見(jiàn)的6種低溫激活劑(YBFZ-1-1、YBFZ-1-2、FH-01、FH-02、AD48-1、FHD-1)進(jìn)行了破膠實(shí)驗(yàn)，并與華北油田現(xiàn)用的破膠劑CQY-5進(jìn)行對(duì)比。

在實(shí)驗(yàn)中先對(duì)4種低溫激活劑(YBFZ-1-1、YBFZ-1-2、FH-01、FH-02APS)不同溫度下與APS復(fù)配后的破膠性能進(jìn)行了研究(表4)。

表4 低溫激活劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

由表4可知，華北油田現(xiàn)用的破膠劑CQY-5在不同溫度下的破膠效果均不理想，F(xiàn)H-01、FH-02與APS復(fù)配后綜合性能較好，能起到比較快速的破膠作用，但效果不甚顯著。為此，著重研究了低溫激活劑AD48-1、FHD-1與APS復(fù)配后破膠性能隨APS加量、破膠時(shí)間、溫度的變化關(guān)系(表5)。

表5 不同溫度下低溫激活劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

對(duì)比表4和表5可知，激活劑AD48-1和FHD-1的破膠效果更好。由表5可知，30℃條件下，0.05% APS+0.30%AD48-1復(fù)配后能起到很好的破膠效果，105 min后體系黏度降為2.3 mPa·s，而FHD-1與APS復(fù)配不能起到很好的破膠效果；40 ℃條件下，0.05%APS+0.30%FHD-1復(fù)配能起到較好的破膠效果，82 min后體系黏度降為2.6 mPa·s，而AD48-1與APS復(fù)配后破膠過(guò)快，達(dá)不到理想效果。綜合考慮技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果認(rèn)為：30 ℃以下，AD48-1略具經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)；30 ℃以上，F(xiàn)HD-1略具經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

優(yōu)化后的壓裂液體系于2011年開(kāi)始在彬長(zhǎng)、富縣區(qū)塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，共應(yīng)用8口井，施工成功率為100%，壓裂后8 h內(nèi)，破膠液黏度均下降到5 mPa·s以下，破膠效果較好。

2.1 20～25℃儲(chǔ)層壓裂液體系

FZF47P1井是富縣探區(qū)的一口水平井，該井長(zhǎng)3油層垂深為327.71 m，儲(chǔ)層溫度為21.6 ℃。由于油層埋藏淺，溫度低，使用常規(guī)破膠劑破膠效果較差。故在該井試驗(yàn)了BAT生物酶與APS復(fù)配的壓裂液體系。BAT生物酶破膠劑在攜砂液階段的加量為0.003%，APS的加量為0.004%，為了均勻加入，將APS混入交聯(lián)液中加入，壓裂后關(guān)井4h，以保證壓裂液徹底破膠。

2012年3月1日對(duì)FZF47P1井長(zhǎng)3油層進(jìn)行了4段壓裂施工作業(yè)，加入生物酶破膠劑30 kg(設(shè)計(jì)為29.4 kg)，累計(jì)加砂95.8 m3，入地凈液量為727.7 m3。從FZF47P1井長(zhǎng)3油層施工曲線可知，4段施工地層延伸壓力基本一致，且單段施工過(guò)程中壓力基本無(wú)變化。壓裂液破膠效果理想，壓裂后返排4 h，返排液黏度降至4.8 mPa·s并持續(xù)降低。壓裂后最高日產(chǎn)油為17.0 m3/d，累計(jì)產(chǎn)油4 451.9 t，取得了明顯的儲(chǔ)層改造效果。

2.2 26～40℃儲(chǔ)層壓裂液體系

WB2P5井是鄂南地區(qū)渭北油田一口水平井，水平段總長(zhǎng)度為1 000 m；鉆遇砂巖842 m，占水平段總長(zhǎng)度的84.2%。該井水平段垂深為456.37 m，儲(chǔ)層溫度為26.9 ℃左右，由于儲(chǔ)層埋藏淺，溫度低，常規(guī)壓裂液體系效果不理想，因此，在壓裂設(shè)計(jì)時(shí)，在該井試驗(yàn)了AD48-1與APS進(jìn)行復(fù)配破膠。壓裂液配方：基液0.35%HPG(一級(jí)瓜膠)+0.3%CX-307(破乳助排劑)+2%KCl(黏土穩(wěn)定劑)+0.1%HCHO(殺菌劑)；交聯(lián)劑為1.0%硼砂，交聯(lián)比為100∶5；破膠劑為0.10%AD48-1+0.03%APS。

2012年11月29日對(duì)WB2P5井長(zhǎng)3油層進(jìn)行了9段壓裂施工作業(yè)，累計(jì)加砂323 m3，入地凈液量為1 600.3 m3。壓裂后4 h，壓裂液黏度已降至5 mPa·s以下，取得了較好的破膠效果。該井壓裂后放噴、機(jī)抽排液10 d后開(kāi)始見(jiàn)油，最高日產(chǎn)油為13.5 t/d，累計(jì)產(chǎn)油585.6 t。

3 結(jié) 論

(1) 將鄂南地區(qū)低溫儲(chǔ)層分為20～25 ℃和26～40 ℃ 2個(gè)溫度段，分別對(duì)壓裂液體系進(jìn)行了優(yōu)化，20～25 ℃儲(chǔ)層段主要應(yīng)用BAT生物酶破膠劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系，26～40 ℃儲(chǔ)層段主要應(yīng)用低溫激活劑和APS進(jìn)行復(fù)配的壓裂液體系。

(2) BAT生物酶破膠劑適用于20～25 ℃儲(chǔ)層，0.003%BAT生物酶+0.004%APS復(fù)配破膠效果最好，在20 ℃的條件下4 h可以徹底破膠。

(3) 低溫激活劑適用于26～40 ℃儲(chǔ)層，30 ℃以下采用0.20%AD48-1低溫激活劑+0.05% APS復(fù)配破膠技術(shù)，30 ℃以上采用0.30% FHD-1低溫激活劑+0.05% APS復(fù)配破膠技術(shù)。

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編輯 孟凡勤

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.033

20150731；改回日期：20151119

“十二五”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“特殊結(jié)構(gòu)井鉆完井工藝技術(shù)”(2011ZX05045)；國(guó)家自然基金中石化聯(lián)合基金重點(diǎn)基金“頁(yè)巖氣低成本高效鉆完井技術(shù)基礎(chǔ)研究”(u1262209)

鄧紅琳(1966-)，女，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院鉆井工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事鉆完井工程研究及管理工作。

TE355.5

A

1006-6535(2016)01-0142-04