论文部分内容阅读
摘要：压裂是实现低渗油气藏开发的有效技术手段，是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施。随着油气田各类储层的开发，致密低渗、特低渗储层的增产和求产技术对压裂工艺技术提出越来越高的要求，其性质优劣决定压裂施工的成功与否和效果好坏，压裂液作为压裂的血液，其性能对压裂过程至关重要，因此，基于降低储层伤害，提高油气产量，耐高温、低伤害、低成本压裂液体系成为研究的重要方向。
关键词：低浓度;胍胶压裂液体系;应用
羟丙基胍胶作为水基压裂液的增稠剂，由于具有增稠能力强、抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强等特点而被广泛用于油气井压裂。但该体系存在破胶后残渣残留在储层中，产生孔喉堵塞，也可能残留在裂缝中，降低裂缝导流能力，对储层造成伤害。如果压裂液体系不当，残渣过高将对储层造成损害，严重时导致油气井减产。因此，在降低成本、保护储层、提升产油气率的大背景下，低浓度羟丙基胍胶体系具有重大研究意义。
1压裂助剂研究
1.1山西组岩石矿物组成及分布
储层岩石组成的分析对于开发合适体系压裂液降低储层伤害至关重要，因此采用了X衍射对山西组储层岩石进行测试，其组成及分布。
经研究发现以石英和黏土矿物为主，其中石英最大含量达到99%，黏土含量最大42.5%。研究区黏土矿物类型多样，伊蒙混层矿物山西组平均达到了31.2%，23.4%样品内伊蒙混层矿物相对含量超过20%，是造成研究区储层水敏性的主要矿物类型，因此压裂液体系需要添加黏土稳定剂类物质进行预防水敏性造成的储层伤害。
1.2储层孔隙度、渗透率研究
孔隙度、渗透率对于油气开采效果具有重要的影响，针对山西组储层孔隙度及渗透率进行统计研究，实验数据。
孔隙度主要分布在4.0%——10.0%，这一区段的样品数可占76.59%，平均孔隙度6.4%，样品孔隙度大于10%分布频率为7.54%;渗透率主要分布在0.01×10-3μm2——0.5×10-3μm2，该分布区段的样品数占89.26%，平均为0.2×10-3μm2，大于0.5×10-3μm2的样品分布频率占到6.64%，属低孔、低渗致密型储集层，因此对于压裂液体系需要注意低孔、低渗储层的预防保护及压裂结束后返排效果的提升，一方面可以降低压裂液体系的残渣减轻对孔隙度的伤害，另一方面需要通过助剂添加降低表界面张力降低水锁效应，降低储层中黏土类物质的敏感性减小储层伤害。
1.3储层填隙物特征研究
填隙物往往是储层伤害的关键，对山西组储层中填隙物进行薄片鉴定，其填隙物成分。
通过测试发现填隙物主要为黏土矿物、硅质和碳酸盐胶结物，其中黏土充填物的含量在山西组含量为0.99%～42.5%，硅质胶结山西组平均含量为4.37%，碳酸盐类胶结物单井最大含量在15.67%～44.95%。
为了研究填隙物对储层的影响进行了扫描电镜观测。
通过电镜扫描发现存在压实作用、胶结、交代作用，压实作用使颗粒间的接触更为紧密趋于定向排列，胶结、压溶易形成凹凸接触，进一步的压溶可出现由凹凸接触向缝合线接触的转变，从而形成低孔致密储层，因此储层条件较差，需要保证压裂液体系性能，降低压裂过程中压力的不平稳性及压力过高等造成的储层伤害性。
1.4储层气藏特征研究
储层气藏特征对于压裂后返排效果影响较大，对山西组34口井的气藏数据统计。
由表4数据可知山西组气藏压力为低压，其压力系数最高为0.97，平均压力系数为0.81，这一特点预示需要采取助排措施提升其返排效果，针对压裂液体系可以通过添加起泡剂，降低返排液柱的压力，另一方面可以添加助排剂降低压裂液破胶液的表界面张力，降低水锁效应，提高返排效果，增加油气开采效率。
1.5储层水质研究
储层水质与压裂液体系可能存在不配伍性造成地层伤害，需要对其进行研究，通过对山西组14口井地层水化验分析结果进行了统计。
地层水中Ca2+、Cl-、Na+（K+）、Mg2+、HCO3-的含量较高，个别井的地层水中含有SO42-，矿化度含量高达几十克每升，有的甚至几百克每升，属于高矿化度水。依据《油田水结垢趋势预测》（SY/T0600-1997）对地层水的CaCO3结垢趋势进行分析，发现均有CaCO3结垢趋势，而油气开采压裂过程中，用作压裂液中破胶剂的过硫酸铵会生成SO42-，会生成硫酸钙结垢，为了降低沉淀对地层的伤害，需要加入助剂降低沉淀的形成减轻对储层的伤害。
2现场应用效果
低浓度胍胶压裂液体系在YC-1区块致密砂岩气藏共计应用42口探井、120层段，入井液量共计40000m3，施工排量1.8m3/min—2.6m3/min，单层最大加砂量50m3，最高砂比42%，施工压力平稳（以YC-27井为例），施工成功率100%。应用效果表明，低浓度胍胶压裂液体系在较低排量施工条件下能够满足70℃以内储层的加砂压裂改造需求，该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能和携砂造缝能力。试验井投产3个月后，选取同一井网单元的邻井进行对比，试验井平均产量为7.0×103m3/d，為对比井的1.4倍。开发的低浓度胍胶压裂液体系实现了低残渣、低伤害和有效改造储层的目的，增产效果明显。
3结论
（1）通过开发新型交联剂，增大交联离子体积半径，并保持适度的pH环境，在降低稠化剂浓度的同时保证了体系良好的耐温耐剪切性能，从而开发出低浓度改性胍胶压裂液体系，稠化剂的浓度为0.25%—0.30%。
（2）该低浓度压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能，破胶彻底，残渣含量低，破胶液表/界面张力低，黏土防膨性能良好，对储层的伤害小，能够满足70℃以内储层的施工要求。
（3）现场应用效果表明，开发的低浓度胍胶压裂液体系实现了低残渣、低伤害和有效改造储层的目的，试验井投产3个月后，平均产量为同一井网单元邻井的1.4倍，增产效果明显。同时，通过降低稠化剂浓度还实现了施工成本的降低，为致密砂岩气藏的高效开发提供了一条有效途径。
参考文献：
[1]张颖，陈大钧，刘彦峰，等。低浓度胍胶压裂液体系的室内研究[J]。应用化工，2013，10（42）：1836-1844.
[2]严冬，张阳，王赞，等。低浓度胍胶压裂液体系室内研究[J]。中国石油和化工标准与质量，2013，23：118.
[3]郭玲，张黎，杨岩。水力压裂裂缝导流能力的影响因素分析[J]。辽宁化工，2014，5（43）：576-577.
关键词：低浓度;胍胶压裂液体系;应用
羟丙基胍胶作为水基压裂液的增稠剂，由于具有增稠能力强、抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强等特点而被广泛用于油气井压裂。但该体系存在破胶后残渣残留在储层中，产生孔喉堵塞，也可能残留在裂缝中，降低裂缝导流能力，对储层造成伤害。如果压裂液体系不当，残渣过高将对储层造成损害，严重时导致油气井减产。因此，在降低成本、保护储层、提升产油气率的大背景下，低浓度羟丙基胍胶体系具有重大研究意义。
1压裂助剂研究
1.1山西组岩石矿物组成及分布
储层岩石组成的分析对于开发合适体系压裂液降低储层伤害至关重要，因此采用了X衍射对山西组储层岩石进行测试，其组成及分布。
经研究发现以石英和黏土矿物为主，其中石英最大含量达到99%，黏土含量最大42.5%。研究区黏土矿物类型多样，伊蒙混层矿物山西组平均达到了31.2%，23.4%样品内伊蒙混层矿物相对含量超过20%，是造成研究区储层水敏性的主要矿物类型，因此压裂液体系需要添加黏土稳定剂类物质进行预防水敏性造成的储层伤害。
1.2储层孔隙度、渗透率研究
孔隙度、渗透率对于油气开采效果具有重要的影响，针对山西组储层孔隙度及渗透率进行统计研究，实验数据。
孔隙度主要分布在4.0%——10.0%，这一区段的样品数可占76.59%，平均孔隙度6.4%，样品孔隙度大于10%分布频率为7.54%;渗透率主要分布在0.01×10-3μm2——0.5×10-3μm2，该分布区段的样品数占89.26%，平均为0.2×10-3μm2，大于0.5×10-3μm2的样品分布频率占到6.64%，属低孔、低渗致密型储集层，因此对于压裂液体系需要注意低孔、低渗储层的预防保护及压裂结束后返排效果的提升，一方面可以降低压裂液体系的残渣减轻对孔隙度的伤害，另一方面需要通过助剂添加降低表界面张力降低水锁效应，降低储层中黏土类物质的敏感性减小储层伤害。
1.3储层填隙物特征研究
填隙物往往是储层伤害的关键，对山西组储层中填隙物进行薄片鉴定，其填隙物成分。
通过测试发现填隙物主要为黏土矿物、硅质和碳酸盐胶结物，其中黏土充填物的含量在山西组含量为0.99%～42.5%，硅质胶结山西组平均含量为4.37%，碳酸盐类胶结物单井最大含量在15.67%～44.95%。
为了研究填隙物对储层的影响进行了扫描电镜观测。
通过电镜扫描发现存在压实作用、胶结、交代作用，压实作用使颗粒间的接触更为紧密趋于定向排列，胶结、压溶易形成凹凸接触，进一步的压溶可出现由凹凸接触向缝合线接触的转变，从而形成低孔致密储层，因此储层条件较差，需要保证压裂液体系性能，降低压裂过程中压力的不平稳性及压力过高等造成的储层伤害性。
1.4储层气藏特征研究
储层气藏特征对于压裂后返排效果影响较大，对山西组34口井的气藏数据统计。
由表4数据可知山西组气藏压力为低压，其压力系数最高为0.97，平均压力系数为0.81，这一特点预示需要采取助排措施提升其返排效果，针对压裂液体系可以通过添加起泡剂，降低返排液柱的压力，另一方面可以添加助排剂降低压裂液破胶液的表界面张力，降低水锁效应，提高返排效果，增加油气开采效率。
1.5储层水质研究
储层水质与压裂液体系可能存在不配伍性造成地层伤害，需要对其进行研究，通过对山西组14口井地层水化验分析结果进行了统计。
地层水中Ca2+、Cl-、Na+（K+）、Mg2+、HCO3-的含量较高，个别井的地层水中含有SO42-，矿化度含量高达几十克每升，有的甚至几百克每升，属于高矿化度水。依据《油田水结垢趋势预测》（SY/T0600-1997）对地层水的CaCO3结垢趋势进行分析，发现均有CaCO3结垢趋势，而油气开采压裂过程中，用作压裂液中破胶剂的过硫酸铵会生成SO42-，会生成硫酸钙结垢，为了降低沉淀对地层的伤害，需要加入助剂降低沉淀的形成减轻对储层的伤害。
2现场应用效果
低浓度胍胶压裂液体系在YC-1区块致密砂岩气藏共计应用42口探井、120层段，入井液量共计40000m3，施工排量1.8m3/min—2.6m3/min，单层最大加砂量50m3，最高砂比42%，施工压力平稳（以YC-27井为例），施工成功率100%。应用效果表明，低浓度胍胶压裂液体系在较低排量施工条件下能够满足70℃以内储层的加砂压裂改造需求，该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能和携砂造缝能力。试验井投产3个月后，选取同一井网单元的邻井进行对比，试验井平均产量为7.0×103m3/d，為对比井的1.4倍。开发的低浓度胍胶压裂液体系实现了低残渣、低伤害和有效改造储层的目的，增产效果明显。
3结论
（1）通过开发新型交联剂，增大交联离子体积半径，并保持适度的pH环境，在降低稠化剂浓度的同时保证了体系良好的耐温耐剪切性能，从而开发出低浓度改性胍胶压裂液体系，稠化剂的浓度为0.25%—0.30%。
（2）该低浓度压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能，破胶彻底，残渣含量低，破胶液表/界面张力低，黏土防膨性能良好，对储层的伤害小，能够满足70℃以内储层的施工要求。
（3）现场应用效果表明，开发的低浓度胍胶压裂液体系实现了低残渣、低伤害和有效改造储层的目的，试验井投产3个月后，平均产量为同一井网单元邻井的1.4倍，增产效果明显。同时，通过降低稠化剂浓度还实现了施工成本的降低，为致密砂岩气藏的高效开发提供了一条有效途径。
参考文献：
[1]张颖，陈大钧，刘彦峰，等。低浓度胍胶压裂液体系的室内研究[J]。应用化工，2013，10（42）：1836-1844.
[2]严冬，张阳，王赞，等。低浓度胍胶压裂液体系室内研究[J]。中国石油和化工标准与质量，2013，23：118.
[3]郭玲，张黎，杨岩。水力压裂裂缝导流能力的影响因素分析[J]。辽宁化工，2014，5（43）：576-577.