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两种低伤害压裂液体系在苏里格气田东区的应用

发布日期:2015-05-14 14:32:51
低伤害压裂液
苏里格气田东区产层为石盒子组、山西组、本溪组、马家沟组等 多层段储集砂体,气藏呈由东北向西南方向倾斜的单斜构造,构造平 缓,幅度5?I5m/km。产层埋藏浅(2900m~3000m),盒8段砂体厚度 15m~30m,宽度10km?25km,平均孔隙度7.02%?12.62%,平均压力 系数为0.86,是典型的低渗低压气藏。对此类储层改造使用低伤害压裂液体系会带来严重的二次伤害现象'造成返排率低、储层污染严重。因 此,使用低伤害工艺以减少储层基质渗透率和支撑裂缝伤害已经成为苏 东储层改造的重要课题[2-5]。作为苏里格压裂新工艺、新技术试验田,统 计表明,到2012年底,西南井下在苏东应用新型低伤害工艺的措施井次 已达到公司压裂任务井数的79.2%,而其中应用较为成功的两种新工艺 是超低浓度羟丙基瓜尔胶压裂液体系和阴离子粘弹性表面活性剂体系 (VES)。
 
1.低伤害作用机理
 
超低浓度羟丙基瓜尔胶压裂液属于有机硼交联体系,它的低伤害 机理在于使用高性能的新型交联剂,在保证携砂所需的足够粘度基础 上,能够大幅度降低常规羟丙基瓜尔胶的使用浓度30-40%,通过降低 大分子浓度和水不溶物及残渣含量,最终实现降低储层伤害目的。
 
阴离子粘弹性表面活性剂低伤害机理在于(1)表面活性剂在盐水 形成的胶束凝胶不含高分子,极大降低基质及裂缝壁面吸附滞留伤害;
 
(2)新型阴离子表面活性剂与砂岩表面的负电性相斥,不易在砂岩表面 吸附,很难进入砂岩及其填隙物的孔喉,还可有效防止阳离子表面活性 剂可能造成的润湿反转。
 
2.技术特征
 
2.1液体配方
 
(1)低浓度体系:1.0%KCl+0.33%CJ2 —6 (羟丙基胍胶) +0.1%CJSJ—3 (杀菌剂)+0.3%C〇P—3 (粘土稳定剂)+0.5%YFP—2
 
(起泡剂)+0.5%RGJ—1 (润湿改善剂)+0.3%TJ—1 (调节剂)+JL—9 (交联剂)
 
(2)VES体系:3.5%ZC增稠剂+3.0%ZR助溶剂+6%KCl
 
2.2导流能力
 
压裂施工过程中压裂液的滤饼和破胶后产生的残渣会对裂缝内支 撑剂的导流能力产生影响,在这里选用20-40目支撑剂,10kg/m2铺砂 浓度,分别加入250mlHPG浓度0.5%。的常规压裂液、250mlHPG浓度
 
0.33%低浓度压裂液或250ml3.5%VES,不考虑嵌入情况,测试支撑剂 的导流能力,实验结果如下表1。
 
80|8.54|11.54|14.03|59.31|79.97|97.23
 
试验结果表明随着闭合压力的增加,瓜尔胶压裂液的导流能力下 降很快。压裂液残渣的伤害,导致了支撑剂导流能力明显的降低。
 
2.3岩芯伤害
 
3.应用
 
从设计参数、过程控制、措施效果三个方面对两种低伤害压裂液体 系的现场应用进行对比评价。
 
3.1设计参数
 
(1)砂比:参数优选主要与目的层的储层品位相关,设计时未考 虑液体体系的影响,主力产层盒8平均砂比最高到28%,山1与山2分别为 25%、23%。
 
(2)前置液比:由于阴离子型清洁压裂液不含高分子聚合物,液体 效率偏低,前置液比设置为40%,高于常规体系和低浓度体系3-4个百 分点,而低浓度与常规体系前置液比基本相同。
 
(3)管内摩阻:从表3可以看出,在相同泵注环境下,三种体系的沿 程摩阻系数存在如下关系:5VES>5低浓度>5常规。
 
⑷泵注排量:考虑到苏东产层薄,多有含水气层,为控缝高多采 用变排量泵注工艺,同时为提高液体效率,增强工作液携砂能力,两种 低伤害体系排量设置都较常规体系为高。
 
(5)小结:三种工艺设计规模相当,而VES体系拥有最好的泵注环 境。
 
(1)常规体系现场工艺最成熟,控制措施相对简单,成功率最高, 统计12井次加砂压裂施工,一次成功率100%。
 
(2)低浓度体系现场控制要点在于液体配制质量控制,统计20井 次试验井中砂堵2井次,且都存在不同程度压裂液粘度下降的现象。
 
(3)VES体系控制要点在于KCL液与表面活性液同等速率注入, 由于现场工艺控制难度相对较大,低压控制一旦不到位,就会出现泵压 陡升陡降、泵车上水不足等现象,施工成功率80%。
 
表4过程控制要点
 
项目过程控制难点施工成功率
 
常规体系/100%
 
低浓度液体配制质量90%
 
阴离子双工作液等速率注入80%
 
3.3措施效果
 
(4)从现场控制措施成功率来看,低伤害体系应用成熟度仍不如 常规体系,而低浓度羟丙基体系优于阴离子表面活性剂体系。
 
表5低浓度体系措施效果表
 
序号井号加砂规模测试无阻流量返排率排液周期备注
 
(m3)(x104m3/d)(%)(天)
 
试验井196.02.9839
 
2试验井219.06.281.35
 
3试验井371.210.2580.26
 
4试验井477.81.281.37
 
5试验井530.63.8808
 
6试验井687.86.480.610
 
7试验井789.51.581.87
 
8试验井8101.45.2480.67
 
9试验井971.8683.35
 
10试验井10110.7/产水18
 
11试验井1134.23.880.98
 
12试验井12123.44281.58
 
13试验井1354.01.580.88
 
14试验井1471.82.381.111气举
 
15试验井1580.221.380.39抽汲
 
平均758.081.58.4
 
(>>上接147页)
 
表6阴离子表面活性剂体系措施效果表
 
序号井号加砂规模测试无阻流量返排率排液周期备注
 
(m3)(x104m3/d)(%)(天)
 
试验井1251.281.25
 
2试验井2607.6780.410
 
3试验井351.712.581.88
 
4试验井461.35.5679.314
 
5试验井530.64.672.16
 
6试验井661.510.381.722抽汲
 
7试验井756.4/产水/抽汲
 
8试验井886.810.681.85
 
9试验井9116.43.578.112气举
 
10试验井1082.12.6481.36抽汲
 
平均635.979.78.8
 
表7常规压裂液体系措施效果表
 
序号井号加砂规模测试无阻流量返排率排液周期备注
 
(m3)(x104m3/d)(%)(天)
 
常规井1500.86857
 
2常规井26211.4738
 
3常规井383.0412.8759
 
4常规井435.41.8838
 
5常规井544.22.8481.59
 
6常规井661.40.56产水17气举
 
平均565.0480.59.7
 
4.结论
 
表3施工中后张法预应力梁反拱值设置
 
跨径(m)253030.5
 
反拱值(cm)1.4~1.61.6~1.71.7~2.0
 
4.桥面高程控制
 
根据措施效果表(表5-表7)统计数据分析表明:
 
(1)低浓度体系:试验20井次,累计加砂1119m3,测试无阻流量合 计达114.4x104m3/d,平均每方支撑剂提供产能0.102x104m3/d;返排 率81.5%,排液周期8.4天;
 
(2)VES体系:试验10井次,累计加砂631m3,测试无阻流量合计 58.6x104m3/d,平均每方支撑剂提供产能0.0928x104m3/d,返排率 79.7%,排液周期8.8天;
 
(3)常规体系:统计6井次,累计加砂336m3,测试无阻流量合计 30.3x104m3/d,平均每方支撑剂提供产能0.0901x104m3/d,返排率 80.5%,排液周期9.7天;
 
(4)无论压后返排,还是增产效果,低伤害体系要强于常规体系, 低浓度羟丙基胍胶体系强于清洁压裂液。而VES体系的现场应用还存 在一定的缺陷:一是KCL液与表面活性液同等速率注入精度不高,常 出现因混合不均引起的质量问题,影响造缝效果;二是凝胶遇油气水破 胶,但对于干气藏来说,其近井段的破胶效果还甚不理想。
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