杜　勇，侯洪濤，錢　欽，滕學(xué)偉，賓永鋒

(中國(guó)石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營(yíng) 257237)

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老河口油田在線清潔攜砂液的研制與應(yīng)用

杜勇，侯洪濤，錢欽，滕學(xué)偉，賓永鋒

(中國(guó)石化勝利油田分公司樁西采油廠，山東東營(yíng) 257237)

老河口油田主導(dǎo)防砂工藝為壓裂防砂，攜砂液采用傳統(tǒng)瓜膠攜砂液，其攜砂性能好，能夠滿足高砂比施工要求，但也存在費(fèi)用高、易變質(zhì)、返排率低等缺點(diǎn)。為節(jié)約成本，提高效率，并減小攜砂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究和評(píng)價(jià)了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該攜砂液具有攜砂性能好、耐溫耐剪切性能強(qiáng)、破膠徹底、無殘?jiān)葍?yōu)點(diǎn)。12口井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要，并且單井節(jié)約措施費(fèi)用4萬元，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

老河口油田；清潔攜砂液；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

老河口油田地處灘海地區(qū)，油藏類型為中高滲復(fù)雜巖性油藏，屬于窄河道河流相沉積，主要開發(fā)層位為館陶組，油層埋深1 350～1 650 m；儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖；共有油井183口，其中95%的井需要防砂，主要采用壓裂防砂方式[1-2]。作為壓裂防砂工作介質(zhì)的攜砂液應(yīng)用傳統(tǒng)瓜膠攜砂液，其攜砂性能好，能夠滿足高砂比施工要求[3-6]，但也存在以下缺點(diǎn)：①需要提前一天配制好，需要大量罐車，時(shí)間和工序繁瑣，費(fèi)用高，效率低；②攜砂液保質(zhì)期較短，若因風(fēng)暴潮等特殊情況未能及時(shí)施工，配制好的攜砂液會(huì)過期變質(zhì)，造成浪費(fèi)；③瓜膠攜砂液存在剪切降解、返排率低的缺點(diǎn)，對(duì)油層有一定的傷害[7-8]。因此，有必要研究一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液，在實(shí)現(xiàn)大排量、高砂比施工要求的前提下，實(shí)現(xiàn)在線施工配制，節(jié)約成本，并減小攜砂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

1　在線清潔壓裂液配方研究

在線清潔壓裂液主要由A劑、B劑兩種藥劑組成。其中A劑為一種甲殼素接枝聚合物，B劑為一種生物活性劑。

甲殼素是一種資源豐富的天然多糖物，但甲殼素分子內(nèi)、分子間有較強(qiáng)的氫鍵作用，晶態(tài)結(jié)構(gòu)緊密，不溶于普通溶劑，限制了其推廣應(yīng)用[9-10]。為使其有更好的溶解性，對(duì)甲殼素進(jìn)行生物改性，合成了一種能快速溶解的甲殼素接枝聚合物，可在30 s內(nèi)快速溶解。

B劑為一種陰離子生物活性劑，與A劑匹配，可加速A劑的溶解，使得A劑能在10 s內(nèi)快速溶解，形成一種具有高黏性及高彈性的黏稠液體,實(shí)現(xiàn)快速攜砂。同時(shí)在B劑合成的過程中加入防膨劑、助排劑等添加劑，使得藥劑具有一劑多效的功能。

為方便現(xiàn)場(chǎng)操作及實(shí)現(xiàn)最佳平衡點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)B劑的體積分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，其應(yīng)用效果較好，因此在現(xiàn)場(chǎng)可固定B劑的濃度，通過調(diào)整A劑的濃度來實(shí)現(xiàn)攜砂。為選擇出A劑的使用濃度，取現(xiàn)場(chǎng)水樣及砂樣進(jìn)行了懸砂實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，A劑的體積分?jǐn)?shù)為1.2%～1.5%時(shí)，其應(yīng)用效果較好。

2　在線清潔攜砂液的油層保護(hù)評(píng)價(jià)

2.1與油層流體配伍性評(píng)價(jià)

(1)與水樣的配伍性。取現(xiàn)場(chǎng)水樣(清水、樁西油區(qū)樁120水站油田污水)，用現(xiàn)場(chǎng)水配制攜砂液，觀察攜砂液是否均勻，有無絮狀物生成。通過匹配實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域地層水與在線攜砂液匹配性好，配制好后液體均勻。

(2)與原油的配伍性。取現(xiàn)場(chǎng)原油樣，觀察在線清潔攜砂液、破膠液是否能引起原油紊亂。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，破乳率可達(dá)100%，說明在線清潔攜砂液與原油匹配性好，不會(huì)引起原油紊亂。

2.2防水鎖性能評(píng)價(jià)

在本實(shí)驗(yàn)中，用滲透率比值來測(cè)定消除水鎖傷害實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法參考防水鎖劑的方法。從表1數(shù)據(jù)可看出，通過破膠液后，滲透率比值大于1，說明在線清潔攜砂液能有效消除水鎖傷害。

表1　破膠液的滲透率比值

2.3巖心滲透率傷害率評(píng)價(jià)

按照SY/T5107-2005中6.10的方法測(cè)定巖心滲透率傷害率。測(cè)得數(shù)據(jù)如表2。從表2可以明顯看出，對(duì)于不同滲透率的巖心，在線清潔攜砂液對(duì)儲(chǔ)層有較低的傷害率，平均傷害率在10%以內(nèi)，對(duì)于高滲巖心幾乎沒損傷率，具有很好的儲(chǔ)層適應(yīng)性。

表2　模擬巖心傷害實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3　在線清潔攜砂液體系性能評(píng)價(jià)

3.1溶解性能

分別配制瓜膠攜砂液、在線清潔攜砂液，攪拌均勻后靜置，觀察溶脹時(shí)間并測(cè)定黏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(表3)，在線清潔攜砂液黏度低，摩阻小，流動(dòng)性要好于瓜膠攜砂液。

表3　溶脹性能

3.2耐溫耐剪切流變性實(shí)驗(yàn)

為檢測(cè)在線清潔攜砂液耐溫耐剪切流變性，使用哈克流變儀在剪切速率為170 s-1進(jìn)行耐溫耐剪切實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，120 ℃ 下剪切2 h后，壓裂液黏度仍然穩(wěn)定在50 mPa·s左右，說明攜砂液在120 ℃下耐溫耐剪切性能好。

3.3黏彈性實(shí)驗(yàn)

用哈克流變儀測(cè)定攜砂液的儲(chǔ)能模量及耗能模量，來評(píng)價(jià)攜砂液的攜砂性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。從表中可以看出，在線攜砂液具有很好的黏彈性能。

表4　攜砂液黏彈性數(shù)據(jù)

3.4黏度及攜砂實(shí)驗(yàn)

在室溫(25 ℃)測(cè)得不同體積分?jǐn)?shù)下攜砂液黏度為70～120 mPa·s,加入50%的石英砂，觀察攜砂時(shí)間。結(jié)果見表5。

表5　攜砂液黏度及攜砂時(shí)間

3.5破膠實(shí)驗(yàn)

水浴90 ℃情況下，加入不同濃度的APS破膠劑，觀察破膠時(shí)間并測(cè)定破膠液的黏度及表界面張力，破膠性能見表6?？梢钥闯觯孩僭撛诰€清潔攜砂液的破膠時(shí)間可控，相同溫度不同破膠劑濃度下破膠時(shí)間不同，且破膠徹底，破膠后黏度小于3 mPa·s，呈水狀。②無需添加助排劑，其本身已具有很低的表面張力和界面張力，可有效提高助排能力。

表6　破膠性能

3.6殘?jiān)?/p>

取50 mL在線攜砂液，加入破膠劑制成破膠液，倒入離心管中，用50 mL清水清洗容器，將殘?jiān)俚谷腚x心管中，在3 000 r/min下離心30 min后，取出上層清液，在105 ℃烘箱中將殘?jiān)娓桑Q量，計(jì)算殘?jiān)繛?10 mg/L。實(shí)驗(yàn)表明，在線清潔攜砂液破膠后呈白色透明水狀。

3.7防膨性能

稱取0.5 g膨潤(rùn)土置于離心管中，加入待測(cè)溶液，搖動(dòng)混合均勻，靜置2 h后，使用電動(dòng)離心機(jī)轉(zhuǎn)速1 500 r/min離心15 min，讀取膨脹體積，同時(shí)測(cè)量水和煤油的膨脹體積，計(jì)算防膨率。結(jié)果表明，在線清潔攜砂液本身具有很好的防膨效果，防膨率達(dá)80%。因此，現(xiàn)場(chǎng)不需要匹配防膨劑就具有很好的油藏保護(hù)性能。

3.8降阻率測(cè)定

將清水裝入多功能流動(dòng)回路儀或同類產(chǎn)品的基液罐中,測(cè)定清水通過管路時(shí)的穩(wěn)定壓差。按配方要求配制攜砂液,計(jì)算攜砂液的降阻率，從得到的摩阻壓力數(shù)據(jù)中選取排量為2.5 m3/min的攜砂液流經(jīng)內(nèi)徑為62 mm油管時(shí)的降阻率值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在線攜砂液有明顯的降阻作用。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程中，1.5% A劑破膠液在線攜砂液的降阻率可達(dá)70%以上。

4　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1施工方法

(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配液污水及施工砂比要求調(diào)整A、B劑使用濃度，一般情況下A劑體積分?jǐn)?shù)為0.6%～1.5%，B劑體積分?jǐn)?shù)為0.2%。

(2)通過現(xiàn)場(chǎng)在線添加的方式配置清潔攜砂液，即施工時(shí)，將A、B劑通過齒輪泵打入混砂車，同進(jìn)入到混砂車中的污水、支撐砂混合。

4.2應(yīng)用效果

2015年共實(shí)驗(yàn)12井次，平均加砂15.2 m3，最高砂比90%，日產(chǎn)液量由措施前的18.3 m3提高至措施后的32.4 m3，增液幅度27.5%，平均單井日增油3.7 t，累增油5 205 t。從施工效果來看,在線清潔攜砂液適合于該區(qū)塊的壓裂防砂。此外，應(yīng)用在線清潔攜砂液進(jìn)行壓裂防砂之后，噸液成本較瓜膠攜砂液降低100元，并且攜砂液用量減少20%，外部罐車數(shù)量減少9～10輛，單井降低作業(yè)成本約4萬元。

5　結(jié)論

(1)為降低壓裂防砂成本，提高效率，并減小攜砂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)入手，研究和評(píng)價(jià)了一種壓裂防砂用的在線清潔攜砂液。

(2)選取樁106區(qū)塊地層水及油樣，進(jìn)行了匹配性實(shí)驗(yàn)，確保該壓裂液可適用于該區(qū)域。

(3)室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明,在線清潔攜砂液具有很好的攜砂性能,耐溫耐剪切性能好,破膠徹底無殘?jiān)?且壓裂液本身具有很好的防膨性能及降阻性能，可很好地用于壓裂防砂工藝。

(4)在線清潔攜砂液能夠?qū)崿F(xiàn)配制和施工緊密結(jié)合，避免當(dāng)天因特殊情況無法施工造成的攜砂液浪費(fèi)現(xiàn)象，產(chǎn)生良好的節(jié)約和環(huán)保效果。

(5)進(jìn)行了12口井的現(xiàn)場(chǎng)施工,從施工效果來看,在線清潔攜砂液滿足壓裂防砂攜砂需要；單井節(jié)約措施費(fèi)用4萬元，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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編輯：李金華

1673-8217(2016)05-0130-3

2016-04-25

杜勇,1970年生，1992年畢業(yè)于西北大學(xué)石油與天然氣地質(zhì)學(xué)專業(yè)，2013年獲中國(guó)石油大學(xué)(華東)工學(xué)博士學(xué)位，主要從事采油工藝方面研究工作。

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