普光陆相气井压裂裂缝处理技术

蔡树行

【摘 要】普光陆相为致密砂岩储层。本文通过裂缝处理技术研究，开发出一种裂缝处理剂，降解裂缝内粘滞流体、溶解裂缝内残渣及裂缝壁面滤饼，解除近裂缝带水锁伤害，从而提高支撑裂缝导流能力及缝面及近裂缝带渗透率，改善地层渗流能力，提高单井产能。

【关键词】普光；陆相；气井；压裂；裂缝处理技术

一、伤害因素分析

（一）粘滞流体伤害分析

压裂液的降粘性能是衡量施工后液体返排能力的重要依据之一。支撑剂充填层流体流速与液体的粘度成反比，降低压裂液的粘度会大大增强支撑剂裂缝中流体的返排能力。破胶后的压裂液粘度越高，则返排率越低，裂缝导流能力就越低。试验表明残渣含量相同情况下，冻胶破胶后水化液对导流能力的伤害一般在10～30%左右。可見水化后粘度对导流能力有着很大的影响，是降低导流能力的因素之一。

（二）滤饼伤害分析

由于压裂液滤饼是介于支撑裂缝与地层岩石之间的一种致密性物质，对储层孔隙喉道起着封堵作用，因而阻碍了压裂施工后流体的径向流动。滤饼中破胶剂相对含量比压裂液中破胶剂低4倍。滤饼对裂缝面渗透率伤害较大，例如羟丙基胍胶与有机硼交联冻胶压裂液，在滤饼存在时对地层的平均伤害率为25198%；刮掉滤饼后，平均伤害率仅为2190%。同时，压裂液滤饼还会减小支撑裂缝有效宽度，增加支撑剂的嵌入程度。

（三）残渣伤害分析

在压裂施工过程中，由于压裂液的滤失使裂缝中的聚合物浓度增加5-7倍，由于滤失使小分子的破胶剂过硫酸胺大量进入地层孔隙，使裂缝中的APS浓度大大降低。如果地层温度较低，或在水力裂缝中破胶剂添浓度不足，导致压后长时间不破胶，对地层造成较大污染，渗透率下降。HPG在降解后的平均分子量将决定残渣的多少，当平均分子量为105时残渣含量为10%左右，而当冻胶降解后平均分子量升高到105.5时其残渣含量增加到40%以上。这些残渣将滞留在支撑裂缝的孔隙中或吸附于支撑剂的表面，从而导致裂缝导流能力的大大降低。

（四）水锁伤害分析

储层在其当初始含水饱和度低于束缚水饱和度时有过剩的毛细管压力存在，在外来流体进入时，很容易发生毛细管自吸现象，而且侵入储层的外来流体返排困难，甚至不能返排，形成水锁伤害生物表面活性剂能在两相界面上形成定向排列的分子层，显著降低油水界面张力，从而降低低渗储层的毛管阻力，形成疏水环境，降低油水的启动压力，降低水锁效应。侵入储层的外来流体返排缓慢，甚至不能返排，会进一步加重水相圈闭损害。毛细管半径越小，排液时间越长。低渗储层的喉道半径小，排液很困难，故水相圈闭损害严重。

（五）滑溜水伤害分析

聚丙烯酰胺减阻剂是目前滑溜水压裂液中使用最为广泛的水溶性减阻剂，它能以任意比例溶于水，是一种线团结构的长链大分子，具有良好的热稳定性和减阻性能。由于干粉型聚丙烯酰胺的溶解时间较长，为满足页岩气现场大排量压裂下即配即用的目的，聚丙烯酰胺减阻剂主要采用乳液型产品。乳液型聚丙烯酰胺减阻剂的溶解速率非常快，可实现滑溜水压裂液的连续混配工艺，提高工作效率。

二、裂缝处理剂配方优化

（一）处理剂基本组份优化

裂缝处理剂的配方筛选是一个涉及到主氧化剂、辅助氧化剂、催化剂、增效剂等多因素的实验问题。实验表明，在四个因素所选择的浓度下按不同的方式进行搭配，均可取得比较好的结果，其最佳组成比例为：过硫酸铵0.20%；助氧化剂0.068%；催化剂0.15%；有机酸酯0.30%。

（二）铁离子稳定剂优选

在铁离子存在的环境下当PH值大于2.2时，Fe3+离子将开始产生凝胶状氢氧化铁沉淀，对地层造成伤害；如果加入铁离子稳定剂，则能使施工过程中仍能维持较高浓度的Fe3+离子而不生产凝胶状氢氧化铁沉淀。

支撑裂缝处理剂呈酸性在施工过程中需要加铁离子稳定剂。通过加入络合剂与铁离子形成特定结构的络合物，打破铁离子平衡的溶度积条件，达到控制铁沉积的目的。

（三）解水锁剂优选

在压裂改造过程中，外来流体对地层孔隙喉道造成的水锁效应使得排液阻力增加，从而对地层造成损害。解决这一问题的主要技术途径是通过多元化学体系的综合作用改善压裂液的表面性质，以降低气/液表面张力和油/水界面张力，减小地层毛细管阻力，从而使液体顺利返排（图1）。

实验采用压裂改造中的水锁损害评价方法，水锁解除剂作用时间为24h，该方法采用氮气作为驱替介质，实验岩样选用普光陆相致密致密岩心，在相同实验条件下测得的渗透率恢复率用于比较水锁解除剂解除水锁伤害的能力。因此，现场采用复配型含氟活性剂剂作为水锁解除剂主剂。优选出的化学剂按一定的比例混合搅拌，静止24h，搅拌观察实验现象，结果表明：减阻剂、表活剂、粘土稳定剂三种比例混合均无出现絮状物、沉淀现象，减阻剂、表活剂、粘土稳定剂配伍性良好（表1）。

（四）裂缝处理剂评价

压裂液对支撑裂缝导流能力的影响包括粘度效应与固体颗粒堵塞两个方面的因素.当采用常规破胶剂时，对支撑剂充填层的渗透性影响较大，导流能力较低；而采用处理剂进行压后处理的压裂液，对支撑剂充填层的渗透性影响较小，导流能力较高。

三、现场应用研究

（一）裂缝处理剂用量

裂缝处理剂用量按裂缝支撑体积计算，现场应用时，可按实际支撑剂进入地层量来加入等同的裂缝处理剂。

（二）裂缝处理剂使用方法

（1）在压裂施工加砂完毕，将支撑裂缝处理剂各种组份按配方浓度要求加入压裂车混砂罐或液罐中，并根据施工排量计算出含有处理剂的顶替液体积。

（2）按施工设计要求打完顶替液后，立即停泵，用水泥车或原压裂车组按0.5m3/min的泵入速度将支撑裂缝处理液全部挤入地层。

（3）关井反应1.0-2.0h，开井放喷，并同时记录排液时间、排液速度、累计排液量等数据。

四、结论与认识

（1）压裂液对普光陆相致密砂岩储层的伤害因素包括粘性流体，滤饼堵塞以及残渣及近裂缝带基质水锁等四个方面。其结果是增加了流体流动阻力，降低了地层有效渗透性和支撑剂充填层的导流能力。

（2）支撑裂缝处理剂由复合氧化剂、有机酸酯等组份组成。通过多组份之间的协同效应，能有效降解压裂液中大分子聚糖、脂肪、蛋白质、粗纤维等杂质并破坏压裂液滤饼，解除水锁及滑溜水伤害，从而提高裂缝导流能力。

（3）支撑裂缝处理剂具有良好的适应性，进入地层后，对支撑剂质量影响幅度较低。

【参考文献】

[1]李明志.中原油田压裂配套技术及发展方向[J]. 断块油气田，2006，13（2）：83-85.