李莎莎
(中国石化西南油气分公司,成都 610041)
难动用储层的特点为低孔、低渗、含水饱和度高、非均质性强、气体流动启动压力高、单产产量低等,易造成压裂液在储层中形成水化膨胀与运移、储层孔喉启动压力增大,导致储层水锁、水敏,压裂液返排差等难题[1-2]。为促使油气藏的增产和稳产,耐温性能好、低伤害压裂液体系成为压裂技术发展的关键[3]。醇基压裂液利用低分子醇作为互溶剂降低压裂液水锁,配制的压裂液具有低伤害、返排能力强等特点,提高返排液排量,缩短返排时间,减小压裂液滤失,极大减轻外来液体水锁对储层孔喉造成的伤害。探索研究适用于川西地区致密碎屑岩储层的醇基压裂液体系,能进一步丰富该地区储层改造的压裂液体系类型,对难动用储层及低压气藏的增储上产可起到很好的促进作用。
根据优选醇的类型来优化醇水比例,同时考察助排剂表面张力,优选一种与醇水混合溶剂协同作用好的助排剂,以进一步降低水锁。采用表(界)面张力分析、岩心流动实验等实验评价水锁对储层的伤害。在所选配方的基础上,根据温度场特征,进行压裂液流变性优化,形成满足储层改造的醇基压裂液配方。为了评价改进后的压裂液体系对水锁伤害的降低程度,采用水锁伤害率评价水锁伤害的大小。通过实验测定外来流体浸泡后的岩心束缚水饱和度与采用地层水浸泡后的束缚水饱和度的增加幅度,可定性的评价外来流体抑制水锁的能力。
助排剂WD-12、黏土稳定剂WD-5、交联剂WD-4B和WD-4A,广汉阜康化工科技开发有限公司;助排剂HW-16、黏土稳定剂HW-10,广汉宏伟实业有限公司;助排剂SW-5、黏土稳定剂SW-4、羟丙基胍胶-1、交联剂SW-4A和SW-4B,南充正达化工研究所;羟丙基胍胶-2,东营大诚化工有限公司。
K100表面张力仪,德国克鲁斯;OFI-150-80型高温线性页岩膨胀仪,美国;M5500高温高压流变仪,美国。
2.1.1 醇类型
采用模拟压裂液、5%甲醇和5%乙醇模拟压裂液,对相同层位的岩心进行反向渗析实验,不同液体24 h饱和岩心,采用岩心流动装置进行氮气驱替实验,直至不出液为止,通过岩心质量变化计算束缚水含水饱和度,从而计算水锁伤害率,结果见表1。
表1 不同醇类型模拟压裂液的水锁伤害率
从表1看出,采用甲醇和乙醇处理过的岩心,水锁伤害率远小于模拟压裂液,表明醇基压裂液具有降低水锁的作用;相同加量下,甲醇处理过岩心的水锁伤害率小于乙醇,表明甲醇比乙醇具有较好的降低水锁的作用。因此,选用甲醇配制醇基压裂液。
2.1.2 甲醇加量
固定其他条件,考察甲醇加量(质量分数,下同)对压裂液水锁伤害率的影响,结果见表2。当甲醇加量(质量分数,下同)为15%时,水锁伤害率最低,为 10.7%。因此,甲醇加量以 15%为宜。
表2 甲醇加量对压裂液水锁伤害率的影响
采用WD-12、HW-16、SW-5 3种不同助排剂分别与15%甲醇进行复配,考察助排剂与醇复配后的表面张力,结果见表3。在相同加量下,3种助排剂中,与甲醇复配后降低表面张力性能最好的为WD-12。随着WD-12加量增加,表面张力下降明显,加量继续增加,表面张力降低不明显。因此,助排剂WD-12加量以0.5%为宜,满足返排要求。
表3 不同助排剂及加量下的表面张力
采用WD-5、HW-10、SW-4 3种黏土稳定剂分别与15%甲醇复配,在1 500 r/min下使用离心机离心分离15 min,测定膨润土在黏土稳定剂中膨胀率,结果见表4。3种黏土稳定剂中,WD-5的膨胀率大大低于其他黏土稳定剂,防膨效果最好。随着WD-5加量增加,膨胀率下降明显,加量继续增加,膨胀率降低不明显。因此,选择WD-5黏土稳定剂,加量以0.5%为宜,满足防膨要求。
表4 不同黏土稳定剂及加量下的膨胀率
采用川西地区常用的2种羟丙基胍胶作为备选稠化剂,采用不同配液方法对0.4%羟丙基胍胶在甲醇溶液中溶解性进行考察。方法一,先将醇和水充分混合,再将瓜胶溶于甲醇水溶液中;方法二,充分考虑羟丙基瓜胶在水中具有良好的溶解性,因此,先将羟丙基胍胶溶于水中,充分增黏后,再按比例将甲醇溶于羟丙基胍胶溶液中。结果见表5。采用方法一,2种瓜胶均不能充分溶解;采用方法二,羟丙基胍胶-2放置后分层,配伍性差,但羟丙基胍胶-1能充分溶解在醇水溶液中,且增黏性能好。因此,实验选用羟丙基胍胶-1,加量以0.4%为宜。
表5 不同溶解方法对羟丙基胍胶溶解性的影响
采用15%甲醇溶液和0.4%羟丙基胍胶-1配制压裂液,加入0.4%交联剂 m(WD-4B)∶m(WD-4A)=10∶3和交联剂 m(SW -4A)∶m(SW-4B)=10∶3,用玻璃棒搅伴至凝胶后,挑挂观察凝胶黏弹性。结果表明,2种交联剂均具有很好的交联性能,凝胶黏弹性好。结合实际,选择常用的交联剂m(WD-4B)∶m(WD-4A)=10∶3,加量以 0.4%为宜。
综上所述,确定醇基压裂液最佳配方:2.0%氯化钾+0.4%羟丙基胍胶-1+0.3%WDS-2+0.5%黏土稳定剂 WD-5+0.5%助排剂WD-12+0.2% 碳酸钠 +15.0% 甲醇,交联剂m(WD -4B)∶m(WD -4A)=10∶3,加量 0.4%。按最佳配方配制醇基压裂液,评价其流变性、助排性、防膨性、伤害性。
在65℃,170 s-1下,考察醇基压裂液的流变性,结果见图1。该压裂液在65℃经1.5 h剪切后,黏度大于200 mPa·s,可满足压裂施工的要求。
图1 醇基压裂液流变曲线
分别采用常规压裂液和醇基压裂液配方制备破胶液,常规压裂液配方:2.0%氯化钾+0.4%胍胶 +0.3%WDS-2+0.5%WD -5黏土稳定剂 +0.5%WD-12助排剂+0.2%碳酸钠,破胶液黏度≤5 mPa·s,在35℃下,测定破胶液表面张力,结果见表6。醇基压裂液的表面张力低于常规压裂液,有利于压裂液返排。
表6 常规压裂液和醇基压裂液表面张力对比
在65℃下,采用高温线性页岩膨胀仪测定常规压裂液和醇基压裂液的膨胀率,结果见表7。2 h和24 h膨胀率,醇基压裂液的防膨效果均优于常规压裂液。
表7 常规压裂液和醇基压裂液膨胀率对比
将醇基压裂液和常规压裂液滤液加压至岩心中停留2 h,进行伤害实验,根据伤害前后渗透率计算压裂液对岩心的伤害率,结果见表8。醇基压裂液的平均伤害率为18.21%,而常规压裂液的为26.55%。
表8 常规压裂液和醇基压裂液的伤害率对比
1)经优选确定了甲醇加量为15.0%的醇基压裂液体系:2.0%氯化钾+0.4%羟丙基胍胶-1+0.3%WDS -2+0.5%WD -5 黏土稳定剂 +0.5%WD-12助排剂+0.2%碳酸钠+15.0%甲醇,交联剂 m(WD -4B)∶m(WD -4A)=10∶3,加量0.4%。
2)该醇基压裂液降低压裂液的表面张力且伤害率低,可有效降低压裂液对储层的水锁伤害。
3)醇基压裂液的配制应改变羟丙基胍胶的常规加入顺序,先将羟丙基胍胶溶于水中,充分增黏后,再按比例将甲醇溶于羟丙基胍胶溶液中。
4)在其他区块或层位进行水锁伤害研究,针对性的推广醇基压裂液。
[1]尚万宁,张耀刚,李治,等.气井储层水锁效应解除措施应用[J].天然气工业,2008,28(5):89 -90.
[2]梁兵,郭建春,陈红军,等.低渗气藏改造过程中水锁伤害分析及解除[J].试采技术,2006,27(1):22 -24.
[3]于永,李爱山,冯绍云,等.醇基压裂液的研制及应用[J].内蒙古石油化工,2010,36(5):9 -11.