阴离子清洁压裂液体系研究与应用

汇报提纲引言 一、储层特征对压裂液体系要求 二、新型清洁压裂液配方及性能 三、现场应用情况

四、结论与认识

中石化河南油田分公司石油工程技术研究院

引言

泌304区：油藏以断鼻、岩性油藏为主,含油面积1.60km2,新增探明储量850.94万 吨。

引言试油情况看，物性好的H1Ⅲ6和H2Ⅱ1小层产量超过5t,其他小层物性差自然产能低， 亟需压裂求产。

一、储层特征对压裂液体系要求 1)埋藏浅，温度低要求压裂液有良好低温破胶性能南部陡坡带主力油层埋藏浅(<1400m),地层温度低(41~56℃),要求压裂液具有低 温快速破胶性能。

2)物性差，水敏中偏强，要求压裂液低伤害，易返排。储层渗透率低，物性差，部分井层蒙脱石相对含量较高，均值为64.7%,并含伊/蒙混层 因此，压裂液应具有较低的表、界面张力，且破胶迅速彻底，易返排。类别 速敏 盐敏 酸敏 岩样号 13-24/73 13-43/73(1) 13-43/73(2) 13-43/73(3) 13-34/42(1) 空气渗透 孔隙 油组 度% 率10-3 H2Ⅱ2 H2Ⅱ2 H2Ⅱ2 H2Ⅱ2 H2Ⅱ2 50.02 30.06 47.82 41.76 60.22 临界流 临界 酸敏 渗透率 水敏 量 盐度 酸种类 指数 损害率 结论 指数% ml/min mg/g Ia Dk 19.17 0.5 0.17 弱速敏 19.41 0.75 0.03 弱速敏 19.73 2700 57 中偏强盐敏 19.95 2700 53 中偏强盐敏 18.98 15%HCL 0 弱酸敏

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二、新型清洁压裂液配方及性能 1)阴离子表面活性剂的提出

现行的VES体系大都是阳离子型表面活性剂，一般砂岩表面带负电，这样滤失进地层的孔隙吼道的表面活性剂将吸附在吼道的表面，即减小了孔隙吼道的尺寸，又使其润 湿性反转，使油相渗透率进一步降低。

二、新型清洁压裂液配方及性能 2)新型清洁压裂液配方配方组成：

阴离子表活剂 反离子盐 稳定剂 PH调节剂增加表面活性剂的加量可以提高体系的耐温性能

二、新型清洁压裂液配方及性能 2)耐温耐耐剪切性能粘度(mpa.s) 温度(mpa.s)温度(℃)200 粘度(mpa.s) 150 100 50 0 0 10 20 30 时间(min) 40 50 60 70 60 50 40 30 温度(℃)450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 时间(min) 50 60 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

2010 0

250

120 100 80 60

该清洁压裂液在不同温度下耐温耐剪 切性能良好。

粘度(mpa.s)

200 150 100 50 0 0 20 40 时间(min) 60 80

40 20 0

二、新型清洁压裂液配方及性能 3)新型清洁压裂液的稳定性80

表活剂溶液粘度，mPa.S

60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 放置时间，天 6 7 8

在30℃条件下放置一周后，溶液的粘度保持稳

定，说明新型化学剂溶

液不受细菌的侵食，有利与在现场或在野外进行工业化施工。

二、新型清洁压裂液配方及性能 4)新型清洁压裂液的自组装特性500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 min 20 25 30 130 125 120 115 110

η (CP) γ (S-1) T(℃)

CP\S-1

粘弹性表面活性剂与高分子不同，蠕虫状胶束在外力(比如高剪切力)的作用下发 生的断裂，在外力撤除之后，是可以恢复。所以在现场施工过程中，可以以很高的速度 将清洁压裂液注入地层，而不会引起其性能的丝毫降低。上图表明在受到不同高剪切条 件下压裂液粘度很快能得到恢复。

℃

二、新型清洁压裂液配方及性能 5)静态悬砂性能压裂液类型 新型清洁压裂液 实验温度(℃) 40 50 60 胍胶压裂液 40 50 60 沉降速度(mm/s) 0.01 0.025 0.15 0.15 0.39 1.5

为评价该压裂液体系对支撑剂悬浮能力，对其进行了悬砂性能评价实验。试验方法为：准备0.45-0.9mm陶粒备用，然后将压裂液装入200ml量筒中，测定一颗砂粒的沉降速度， 通过与低温胍胶压裂液悬砂性能对比，清洁压裂液具有更强的静态悬砂性能。

二、新型清洁压裂液配方及性能 6)破胶性能40℃下与原油恒温破胶实验胶体：原油 1:12:1 5:1 0.5h 1h 2h 4h

胶体与煤 油分层、 拉丝。

15mpa.s拉丝，降温返 胶。

6.1mpa.s11.84mpa.s 15mpa.s

3.7mpa.s4.0mpa.s 4.9mpa.s

40℃清洁压裂液与地层水的稀释实验

胶体：地层水 1:1 1:2 1:3

粘度测定值mpa.s 167 6.1 4.6

备注 30℃下测破胶水粘度 (破胶时间2小时)

该清洁压裂液与原油接触容易破胶破胶后粘度小于5cp。而通过地层水也可稀 释破胶。因此该压裂液体系不用加入破胶剂，也能满足低温条件下破胶要求。

二、新型清洁压裂液配方及性能 7)表面活性破胶液具有一定的表面活性，表面张力 26.75mN/m,界面张力0.287mN/m,能够降低细

孔喉的毛细管力，降低水敏地层的水锁效应，有利于压裂液快速返排。实验目的：测定破胶液表界面张力 室温：27.6 ℃ 实验组别：样品的表界面张力(28.7 ℃ ) 湿度：53%

样品编号蒸馏水

样品浓度空白

测定数据(单位：mN/m)一次 70.854 二次 70.866 三次 70.874 平均值 70.865

lvshiyiLvshiyi-IFT 备注

26.7440.29

26.7510.29

26.7580.28

26.7510.287

90℃下与煤油恒温破胶实验样(去除煤油)的混合样。

二、新型清洁压裂液配方及性能 7)低伤害性能1000 900 800 700累计体积,ml

岩心编号2%KCL,体积，ml 清洁压裂液，体积ml 硼交联HPG

长度cm

渗透率 10-3μ m2 4.52 4.63 0.44 0.41

伤害后渗透率 10-3μ m2 4.06 4.18 0.40 0.375

压裂液伤害率 % 10.1 9.7 9.0 8.5 9.3

安4004(6 5/72) 安4004(6 9/72) B101-11 B101

-13 平均

6.12 6.01 8.31 8.25

600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 时间,分钟

该清洁压裂液岩心伤害率较低

为 2%IBF清洁压裂液对支撑剂充填层渗透率保持率93%。新型清洁压裂 液体系对裂缝导流伤害很低，对储层岩心伤害率仅为9.3%。

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三、现场应用情况 变浓度一次交联施工技术针对低温浅层油层，为了进一步降低压裂液成本，在 原低温清洁压裂液配方的基础上开展变浓度施工的研究。 变浓度施工： 前置液：采用1~1.5%浓度表面活性剂配方携砂。 携砂液：采用2.0~2.5%浓度表面活性剂配方携砂。 一次交联： 结合该压裂液体系粘度小，摩阻低，容易泵注的特点， 将前置液和携砂液直接配置成胶体，可以直接施工，这样 就减少了施工中泵注交联的环节节约成本。

三、现场应用情况该井采用变浓度一次交联施工技术， 前置液浓度由原来的2.5%降为1.5%, 可降低成本5.25万元。

2.5%VES

1.5%VES

60粘度(mpa.s)

200 粘度(mpa.s) 150 100 50 0

50 40 30 20 10 0 0 10 20 时间(min) 30 40

70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 时间(min) 50 60

温度(℃)

三、现场应用情况压裂液体系 常规水基压裂液 清洁压裂液 摩阻(MPa) 14 3.5 备注 排量(3.0m3/min) 井深2000m

通过现场实施井停泵压力分析，清洁无伤害压裂液摩阻明显低于常规水基压裂液 摩阻，采用该压裂液体系能降低施工泵压。

三、现场应用情况 现场试验效果井号 安4001 泌336 安4003 泌332 安4008 泌337 下J6-121 安4009 施工日期 07.10.16 07.11.19 08.1.25 08.1.26 08.2.27 08.2.28 08.5.10 08.5.12 压裂层段 H2Ⅱ6、7 H21 H2Ⅱ1 H1Ⅲ6 H2Ⅰ6 H2Ⅰ13Ⅱ1 H3Ⅲ6 H2Ⅰ8-9 压前/压后 液(t) 3.3/40.5 0/13.5 3.8/59.5 5.8/41.6 0.6/9.2 0/16.9 21.9/68.4 /23.5 油(t) 2.9/10.7 0/8.6 1.4/8.7 1.3/8.9 0/7.1 0/1.2 1.3/13.3 /7.7 含水(%) 7.3/73.6 0/28.5 64/85.4 77.6/78.5 100/23 0/93 94.1/80.6 75.7/67.1 增油(t) 1373.5 1101.3 379.0 659.1 852.8 65.5 450 573.1

该技术现场试验8口井，工艺成功率100%,有效成功率100% 。平均单井从压 前日产液2.2吨,日产油1.04吨，压后提高到日产液21.2吨，日产油6.1吨，平均单井 日增油5.06吨，截止9月9日已累计增油5450吨。

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四、结论与认识

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