羧甲基酸性压裂液在安塞油田的应用

发布日期:2015-05-31 11:37:47
高52井区是长庆油田第一个规模开发的长,。区 块,2008年底随着向边部滚动建产,在该区南部出 现了一批低产低效井,严重影响了高52井区长,。的 整体开发效益。2009年从加强低产区储层认识人手, 针对储层物性变差,开展了提高穿透比试验;针对储 层浊沸石含量高,中等偏强碱敏的特点,研发了适用 于碱敏储层的新型羧甲基压裂液通过攻关试验,改 造效果显著提高:2009年高52井区南部改造90余口 井,与2008年南部区相比,投产前三个月平均单井日 增油0.8 t。
1羧甲基酸性压裂液体系研发背景
普通胍胶压裂液都是以有机硼、锆、钛等为有机交 联剂,在碱性条件下交联的液体体系,能够满足不同地 层的压裂施工要求,但对于在碱性条件下交联,PH值 高(英9),在压裂施工过程中不能快速破胶返排,在地 层易残留高分子物质,对地层孔喉和微裂缝造成持久 的伤害,导致储层渗流能力严重下降等问题。因此,开 发一种能在酸性条件下交联的冻胶压裂液体系,避免 常规胍胶压裂液的以上不足,从而更加有效地改造储 层特别是碱敏地层,有着十分重要的意义。
针对安塞油田高52井区由于浊沸石含量高 (6.5 %),中等偏强碱敏的特点,在压裂施工过程中压 裂液及其破胶液对储层伤害就显得极为重要,采用羧 甲基胍胶作为增稠剂并研发了相应的交联剂,可在压 裂工程中始终保持中性环境(常规胍胶压裂液在碱性 条件下交联),避免储层碱敏矿物可能造成的潜在伤害 且有利于提高压裂液体系的粘土防膨性能,有利于降 低入地液量增加后造成的储层伤害。
表1离52井区储层岩矿组合表
碎屑含量/%填隙物/%
石英类长石类岩屑类其它高岭石铁方解石绿泥石水云母浊沸石硅质小计
高52*10,224.245.718.72.31.80.56.51.09.2
高31长HV20.459.85.33.01.43.96.411.6
高32长1CV20.856.58.32.02.04.85.010.8
高 18-23长1CV28.844.59.92.64.21.96.81.314.2
平均23.551.610.52.51.73.71.26.21.213.9
 
2羧甲基酸性压裂液介绍
2.1羧甲基酸性压裂液体系原理
胍胶原粉是提炼天然豆科植物胍尔豆的内胚乳制 成的,它的主要化学成分为半乳甘露聚糖,分子为1:2, 平均相对分子质量为25x10s,平均聚合度约900个|1】。 在聚糖分子中,主链是由1, 4甙键连接的甘露糖,侧链 是1,6甙键连接的半乳糖。当胍胶以固态形式悬浮在 醇溶液中时,侧链3、5位置上的羟基在催化剂的作用 下发生脱质子化反应,再进一步通过环氧丙烷的醚化 作用形成新的产物一一轻丙基胍胶。经过改性后,由 于在聚糖和某些水不溶性物质上引人了新的化学基 团,使相对分子质量较大的聚合物结晶度发生改变,从 而使产品水合能力增强,残渣含量降低1M。
根据羟丙基胍胶的改性原理,在胍胶的分子结构 中引人亲水基团竣甲基基团,大大提高了亲水性,增 加分子的分支程度,使其水溶速度加快,并以其良好 的性能优于其他含半乳甘露聚糖植物胶衍生物,最终 合成固体粉末型改性胍胶。其干粉颗粒细小,呈白色 至淡黄色。
2.2羧甲基酸性压裂液性能
稠化剂和交联剂是压裂液的关键,要解决酸性交 联就得从稠化剂和交联剂入手。通过对多种稠化剂和 交联剂进行研究,最终筛选出CJ2-12稠化剂和JL-12 交联剂,该稠化剂在pH值为2.0~5.0的范围内都能与 JL-12交联剂交联形成稳定的冻胶。
2.2.1溶解性和增黏能力低的粉末用量可以明显减 少残渣的含量,但要达到压裂液的黏度要求,就需要增 稠剂具有很好的溶解性和增黏能力。CJ2-12固体粉末 可用自来水配制成液体状的压裂液基液。配制好的基液 是呈半透明米黄色的黏稠状溶液,放置初期有增黏的现 象,放置一定时间后黏度稳定,基液在配制好40 min 后,黏度基本不变,达到溶解的平衡状态,比一般的羟丙 基胍胶溶解时间缩短了近一半,且CJ2-12用量少。这 个黏度的基液加入相应的交联剂后,能达到较好的交 联效果,这充分证明它有很好的溶解和增黏能力。
2.2.2流变性流变性是考察液体的黏度受剪切作用 的影响程度。压裂液不管是通过井筒、炮眼还是在地层 中推进,都会受到很大的剪切作用,所以抗剪切性能是 考察压裂液性能好坏的首要参数,而这个性能主要靠 基液良好的抗剪切性能。
由图2可以看出,0.35 % CJ2-6硼砂交联压裂液 体系的pH值在7.5~8.0,剪切2h后,粘度保持在 50 mPa.S以上,可满足施工要求。
2.2.3破胶性在保证压裂液具有良好流变性能的同 时,要求压裂液快速彻底破胶,减少压裂液对储层的损 害。根据压裂时裂缝温度场的变化,优化破胶剖面是保 证压裂施工成功的关键。由于过硫酸铵破胶体系在现 场施工应用中已经取得了较好的效果,所以沿用该破 胶体系。针对不同的井深,通过调整水化剂的加量,压 裂液形成的冻胶可完全破胶水化,满足不同规模的压 裂施工要求。破胶时间可根据施工要求对破胶剂用量 进行适当调整。残渣含量仅为2 %,比一般的羟丙基 胍胶低70 %~80 %。
3羧甲基酸性压裂液体系现场应用
安塞油田高52井区长,。储层填隙物以浊沸石和绿 泥石为主,浊沸石含量高(6.5 %),敏感性较强,保持压 裂液为中性,开展羧甲基压裂液试验,避免储层伤害。
3.1储层分布及特点
2009年5月起,采用确定并优化的压裂液体系配 方,在高52井区南部长储层选取油层相对稳定的边 井进行羧甲基酸性压裂液试验,试验井的油层参数(见 表2)。
表2试验并油层参数表
井号层位厚度
/m时差 电阻率
/(p-s/m)油饱
!%视孔
(%解释结果
高 31-26长》12.8223.4268.654.0311.96油层
高 33-24长》10,2216.1949.739.618.31差油层
高 32-25长》5.0221.8839.047.649.98差油层
高 35-22长》14.4216.6392.761.109.59油层
* 32-23长》11.3229.0647.550.1811.16油水同层
高 33-20长*011.7221.0254.346.049.91油水同层
高 34-23长》10.6217.5862.8056.010.90差油层
高 32-19长•〇18.0220.3157.2156.210.49油层
高 36-21长》18.7219.1455.1048,5410.20油水同层
高 31-22长》11.2217.5289.8962.5115.08油层
高 31-20长M153218.3282.4156.459.73油层
高 32-21长1011.8215.3269.9850.2410.06油水同层
3.2施工情况
12 口井均按设计施工,圆满完成了加砂,施工成 功率100 %;羧甲基酸性压裂液体系交联稳定,施工压 力平稳,砂比达到了设计要求,说明针对安塞油52井 区的地层特点确定并优化的压裂液体系配方完全可以 满足现场压裂施工的要求和不同的施工规模。
3.3改造效果
目前有12 口试验井投产满一个月以上,效果 较好,单井较对比井增〇.4~1.0t/d。对比羧甲基酸
性压裂液体系施工井和常规胍胶压裂液体系施工 井中油层物性和加砂量相近井的改造效果可知,油 层物性、射孔段油层厚度相近的井,在加砂量相同 或相近的情况下,羧甲基酸性压裂液体系改造后的 日产油比普通胍胶压裂液体系高,日产水低,改造 效果显著。
表3离52井区羧甲基酸性压裂液试验试排数据表
电性数据压裂参教试排产量
井别井号层位厚度电阻率孔咪度渗透率油饱砂量砂比排量曰产油日产水
/m/(ft-m)/%/mD/%/m3/%/(m3/min)/(m3/d)/(m3/d)
高 31-26长 10,212.868.5611.960.6650.762525.01.815.120.00
高 33-24长10】210.249.738.310.0444.684035.12.016.560.00
高 32-25长 10,25.039.009.980.0949.823535.02.014.820.00
高 35-22长HV14.492.669.590.2158.494535.42.441.160.00
高 32-23长 10,211.347.5311.163.1650.183535.02.021.420.00
试高 33-20长11.754.309.910.6149.394035.12.218.970.00
验高 34-23长 10,210.662.8010.900.6757.104035.12.439.451.29
丼高 32-19长 10,218.057.2110.490.4254.284035.42.017.490.00
高 36-21长 10,218755.1010.200.4646.443535.42.063.450.00
高 31-22长10丨211.289.8915.080.3162.6!4035.42.020.972.73
高 31-20长KV15.382.419.731.4755.234035.42.021.930.00
高 32-21长1CV11.869.9810.060.7149.523535.02.021.180.00
平均1212.661.1010.610.7352.3837.534.42.126.040.34
高 33-19长 10,224.552.1810.700.3539.222030.31.615.906.81
井高 31-25长 10,212.168.6610.311.3247.812535.21.814.190.00
高 35-23长1(V12.181.8410.840.4760.993535.41.814.672.32
高 31-21长 10,214.598.8610.300.5456.072535.21.824.420.00
高 33-21长10丨210.751.549.510.1051.293035.11.822.080.00
乎均5.073.968.810.40.549.227.034.21.818.31.8
 
3.4改造效果原因分析
采用竣甲基酸性压裂液体系对高52井区储层进 行改造,效果显示产油量提高,产水量下降,改造收益 明显,主要有下面几个原因:
(1)高52区储层填隙物以浊沸石和绿泥石为主, 浊沸石含量高(6.5 %),地层敏感性较强,羧甲基酸性 压裂液避免了储层碱敏矿物可能造成的潜在伤害。
(2)羧甲基酸性压裂液浓度较低,可以减少进人油 气层的固相含量,压裂液更易破胶和返排,可有效降低 压裂液对油气层造成的伤害。
(3)羧甲基酸性压裂液体系可使储层保持较低的 pH值环境,从而有效的防止粘土的分散运移堵塞岩石 的孔隙喉道。
(4)羧甲基胍胶可在中性和弱酸性环境交联,破胶 后残渣含量低、防膨性能好,有利于降低人地液量增加 后造成的储层伤害。
4结论
(1)开发了新型的羧甲基胍胶压裂液体系,具有很 好的耐剪切性能、低残渣、低伤害、防膨性能好等特点, 是一种值得推广的压裂液体系。
(2)安塞油田高52井区的羧甲基压裂液的成功应 用,分证明了羧甲基压裂液该压裂液体系完全可以满 足该区块井的压裂施工要求。
(3)该体系的成功应用对碱敏储层的压裂改造提 供了新技术、方法和新思路,对今后的压裂工艺技术的 发展有着重要的指导意义。