高温防水锁低伤害压裂液技术

陈介骄

（中国石化西南石油工程公司井下作业分公司，四川 德阳 618000）

0 引言

XC须家河组须二储层埋深4 500～6 000 m，温度110～160℃，属高温气藏，储层孔隙度主要分布在2%～4%，渗透率主要分布于0.01～0.1 mD，孔隙发育、基质渗透性极差，储层黏土矿物成分以伊利石为主（67.2%），具有中等水敏、强水锁特征，发育一定程度的裂缝，由于储层条件和工艺要求对压裂液性能要求较高，以致前期须家河组气藏压裂工作进展缓慢，亟待开展压裂液技术攻关。

1 低伤害压裂液需求分析

1.1 储层地质特征对压裂液的需求

1）须二储层温度高，要求压裂液具有良好的耐温耐剪切性能，以确保压裂施工的顺利完成。

2）储层特低孔渗性、微孔喉结构特征，且存在强的水锁伤害，要求压裂液一方面降低瓜胶浓度以降低残渣伤害，另一方面需要提高润湿接触角，降低毛管力和返排时的启动压力梯度［1-3］；同时需降低表面张力，达到尽量降低或解除水锁伤害的目的。

3）储层具有中等水敏特征，要求压裂液具有高效的黏土防膨防运移能力［4］，与地层流体具有较好的配伍性。

4）须家河储层发育一定的天然裂缝，要求压裂液具有较好的降滤性能。

1.2 压裂工艺对压裂液的需求

1）须二气藏储层致密，且厚度大（但砂体厚度通常为50～100 m），加砂压裂要求尽可能造长缝、尽可能沟通储层天然裂缝，因此需采用大规模加砂压裂改造，由于大规模压裂施工时间长，因此要求压裂液具有高温条件下长时间剪切稳定性，保持较好的携砂性能，确保大型加砂压裂施工的顺利完成［5-6］。

2）由于储层特低孔低渗，且水锁伤害严重，因此要求压裂液能及时、快速破胶，达到压后快速返排、降低伤害的目的。

总之，须家河组气藏压裂液应具有耐高温、耐剪切、低滤失、易返排、防水锁、低伤害等性能特点。

2 压裂液体系及性能评价

2.1 低伤害压裂液体系

通过室内实验，对压裂液添加剂如稠化剂、助排剂、黏土稳定剂等进行优选，尤其是对降低伤害、解除水锁、降低表面张力的多功能增效剂进行了优选和研制，在选择性能优良及配伍性好的添加剂基础上，同时对添加剂加量进行优化，调试出适合120～140℃储层温度的低伤害压裂液配方［7-9］：

0.55%瓜胶＋0.3%杀菌剂＋0.5%黏土稳定剂＋0.5%助排剂＋1.5%温度稳定剂＋0.5%增效剂＋0.12%pH值调节剂（pH=9～10）；交联剂：0.35%有机硼锆复合交联剂［10］。

2.2 压裂液体系性能评价

2.2.1 流变性能评价

采用M5500高温高压流变仪在120℃下对压裂液进行流变实验，实验结果见图1。压裂液在120℃下连续剪切210 min黏度为62.8 mPa·s，能够满足地层温度120℃～140℃下3 h以上的加砂压裂施工需要。

图1 0.55%配方流变曲线图

2.2.2 破胶性能评价

对0.55%配方进行了破胶实验，从实验数据（表1）可知该体系破胶彻底；另外采用TX500C全量程界面张力仪测得破胶液表面张力为24.95 mN／m，说明界面张力较低，也有利于破胶液返排。

2.2.3 滤失性能评价

从压裂液滤失实验结果（表2）可以看出，随着温度的增加，压裂液的滤失速度逐渐变快，但初滤失量逐渐减小，测定的压裂液滤失系数为8.4×10-4m／min-1／2。由于须二储层发育一定程度的天然裂缝，较低的滤失可使压裂液携带尽可能高浓度的支撑剂，产生较大的裂缝体积，提高支撑裂缝的导流能力和压裂液效率，同时可保障压裂施工的顺利进行。

表1 压裂液静态破胶实验数据表（0.55%胍胶）

表2 滤失系数测定结果表（120℃）

2.2.4 膨胀性能评价

实验测试该压裂液配方防膨率为81.25%，说明该体系具有较好的黏土防膨性能，可有效减少黏土膨胀和颗粒运移，最大限度地降低压裂液对储层的伤害。

2.2.5 压裂液伤害性能评价

1）基质岩心伤害评价。采用须家河须二段储层岩心进行岩心伤害实验，伤害率仅为15%，表明该液体可以大大降低储层伤害。

2）降低水锁伤害性能。选取X11井须二段储层岩心，采用研制出的压裂液和常规压裂液体系，分别进行了水锁伤害及伤害后的渗透率恢复实验测试。实验结果如图2所示。由图2可以看出，研制的高温防水锁压裂液配方24 h岩心渗透率恢复率接近90%，解除水锁伤害程度较高，且较常规压裂液配方，渗透率恢复率提高了20%。

2.2.6 与国外公司类似配方性能对比

笔者研究的高温低伤害压裂液配方与国外配方性能参数对比见表3，两种配方压裂液高温条件下保持黏度、压裂液的表面张力与压裂液残渣含量大致相同，通过与国外公司压裂液配方对比，自主调试压裂液性能达到国外压裂液水平，其压裂液在120℃下剪切210 min，黏度在60 mPa·s以上，能够经受长时间剪切，可满足高温储层大规模加砂压裂改造施工的需要。

图2 须二气藏不同压裂液配方渗透率恢复数据图

表3 高温低伤害压裂液与国外压裂液性能参数对比表

3 现场应用

采用研制出的压裂液配方，在X10井须二气藏进行了应用，该井储层深度为4 692～4 756 m，地层温度120℃，顺利完成压裂液1 012.34 m3，支撑剂141.4 t（83.2m3）的大型加砂压裂施工。压后开井排液，10 h返排率为61%；17 h返排率为69%；31 h返排率为81.3%，返排速度远高于同类井采用国外公司液体63 h仅76%的返排速率，并在油压11.8 MPa，套压13 MPa下测试天然气产量为2.140 2×104m3／d（水产量31.2 m3／d）。

4 结论

1）研究出的压裂液具有高温抗剪切性好、防膨性能好、破胶彻底、低伤害、防水锁、低滤失性能，满足XC须二气藏120℃～140℃储层对压裂液的性能要求。

2）研制出的压裂液现场应用施工顺利，返排速率较国外同类压裂液更快，可有效降低储层伤害，增产效果明显。

3）笔者的研究为XC须二气藏的有效开发提供了关键技术支撑，可为类似气藏提供借鉴思路。

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