重复利用压裂液FYC-2体系性能及应用

李 旦 管保山 王 航 乔红军

1.延长油田股份有限公司 西区采油厂 （陕西 延安 716000）

2.中国石油勘探开发研究院 廊坊分院 （河北 廊坊 065000）

3.西安石油大学 石油工程学院 （陕西 西安 710065）

4.延长石油集团 研究院 （陕西 西安 710000）

重复利用压裂液FYC-2体系性能及应用

李 旦1管保山2王 航3乔红军4

1.延长油田股份有限公司 西区采油厂 （陕西 延安 716000）

2.中国石油勘探开发研究院 廊坊分院 （河北 廊坊 065000）

3.西安石油大学 石油工程学院 （陕西 西安 710065）

4.延长石油集团 研究院 （陕西 西安 710000）

研究了以低分子聚合物FYC-2为增稠剂的压裂液体系，该体系可实现低残渣（80mg/L），自动破胶且重复利用。在延长油田西区采油厂3口井的成功应用表明：该体系性能稳定，流变性易控制，有较好的携砂性能；压裂液返排液可实现重复利用且利用效率高；不需添加破胶剂，破胶液黏度满足行业标准。

低渗透油田 压裂液 重复利用

水基聚合物压裂液应用于压裂增产的主要优点是成本低、现场操作简单、流变性易控制、应用范围广等。然而，高聚合物压裂液体系存在利用效率低，返排液对环境污染严重，以及由于破胶不彻底，对压裂裂缝及储层伤害大等弊端[1,2]。虽然，国内外学者因此开展了一系列改进措施，包括:①应用专门的单一的化学添加剂；②提高破胶剂浓度和效率，降低大分子物质[3]；③优化压裂液体系配方，降低聚合物使用浓度[4]；④优化返排工艺，提高返排效率[5]等，但仍存在一些无法彻底解决的矛盾。低分子聚合物压裂液体系对裂缝导流能力和储层的伤害小，且可实现重复利用，有效地结合了常用胍胶压裂液和无聚合物压裂液的优点[6～10]。在此基础上，本文介绍了一种以低分子聚合物FYC-2为增稠剂的可重复利用压裂液体系，最终实现压裂返排液重复高效利用。

1 试验材料与方法

1.1 仪器与药品

使用仪器：RS75流变仪；恒温电热干燥箱；恒温水浴；毛细管黏度计系列；秒表；100mL的广口瓶；K12全自动张力仪；80-2电动离心机；双向恒温搅拌器XKgF2型；电子天平；压裂液动态滤失伤害仪等。

使用药品：清洁压裂液；普通瓜尔胶、HPG、FYC-2增稠剂、硼砂、有机硼、NaOH、过硫酸铵等。

1.2 方法

试验方法参照石油天然气行业标准：SY/T 5107-2005执行。

2 重复利用压裂液FYC-2体系特点

2.1 低残渣

FYC-2增稠剂的分子链比传统瓜尔胶及HPG小25～30倍，其机理是在低分子化合物中引入强亲水基团，使它们的水溶性大大增强从而提高聚合物的溶解性，实现低残渣，低伤害。表1给出了该压裂液体系和常用高聚合物压裂液体系残渣含量的对比。

表1 同一浓度（0.4%），不同压裂液类型残渣含量

2.2 自动破胶与重复利用

重复利用压裂液FYC-2体系的交联技术是利用一种暂时性的链接反应，以便能动态地改变化学链结构，实现低分子的络合屏蔽与二次交联，使液体具有较高的黏弹性，从而提高了交联液体的黏度和效率，改善其携砂能力。

该体系的破胶通过液体pH值来控制,可使链的连接变得可逆。在压裂作业完成后，通过降低压裂液体系的pH值以实现破胶排液。由于不使用氧化破胶剂，降黏后的返排液中各种化学物质并没有发生质的变化，因而对返排液进行回收后可以作为压裂液的基液而重新使用。

3 重复利用压裂液FYC-2体系性能

3.1 基液黏度

低分子聚合物FYC-2增稠剂与其它压裂液增稠剂的基液黏度对比见表2。可见低分子聚合物FYC-2基液的黏度较HPG低。

表2 不同浓度，不同稠化剂基液黏度（温度30℃,剪切速率170s-1）

3.2 流变性能

开发的重复利用压裂液FYC-2体系增稠剂与硼离子交联后形成致密的聚合物网状结构，其交联液具有更好的黏弹性，提高了压裂液的携砂性能。图1是50℃下不同压裂液的流变曲线。可见在一定温度条件下，随着时间的延长，常规的HPG-硼砂交联压裂液体系黏度逐渐下降。而重复利用压裂液FYC-2体系的黏度几乎是立即形成的，并且在恒温后黏度保持稳定，可以保证整个施工过种的稳定性。

3.3 破胶性能

重复利用压裂液FYC-2体系网络结构的强度是由溶液的 pH值及所选择的金属离子决定的，并且由于链连接的可逆性，通常不需要氧化类破胶剂来破坏链的降解，当pH值低于8时，网格结构自动破坏。当pH值恢复到8时，可再次交联，从而实现压裂液体系的重复利用。对其受pH值控制的特点，可以利用化学缓冲剂或某些低pH值地层水的缓冲来实现压裂液的破胶降解。不同浓度缓冲剂作用下重复利用压裂液FYC-2体系破胶液黏度见表3。

表3 不同浓度缓冲剂破胶试验

3.4 液体的滤失及填砂裂缝导流能力性能

通过形成滤饼而实现对压裂液的滤失控制对压裂施工的有效性是业内所公认的。按石油行业标准SY 5405-1995对不同压裂液体系进行静态滤失试验 （见表4），得出重复利用压裂液FYC-2体系与HPG体系滤失系数相近。

表4 不同压裂液体系滤失性能

在实际作业中，HPG体系的黏度会随着温度的增加而降低，滤失量将会大于实验室的数据。而重复利用压裂液体系在施工过程中黏度保持恒定，实际滤失量会更接近实验室数据。

重复利用压裂液FYC-2体系由低分子聚合物组成，由于体系的pH值会逐渐降低，使侵入岩芯的滤饼容易恢复为清洁的低黏流体而得以清除，为侵入地层深部液体的返排提供了通道。不同压裂液体系对填砂裂缝导流能力的影响试验证明：重复利用压裂液FYC-2体系相比常规HPGF压裂液体系具有好的裂缝导流能力保持率，与清洁压裂液体系接近。不同压裂液体系对填砂裂缝导流能力的影响如表5所示。

表5 不同压裂液对填砂裂缝导流能力的影响

4 现场应用

2010年延长油田西区采油厂分别在5559-5井、5559-6井、5282-5井进行了重复利用压裂液FYC-2体系的现场应用试验。

以5282-5井为例，该井设计配制压裂液基液90m3,回收5559-5、5559-6井返排液51m3，处理后可用49m3，实际利用49m3。调整并确定出增稠剂所需的实际补充量后，按增稠剂同等的损失率加入FYZP-4复合助排剂、FYNW-2黏土稳定剂，FYSJ-1杀菌剂各0.1%，并另配制新鲜压裂液基液40m3。压前取样测试，基液综合黏度15mPa·s，pH为8.5；小样最佳交联比100:0.7。该井实际施工共加砂20m3，平均砂比31.9%，排量2.0m3/min，入地液75.9m3。

对5559-5井、5559-6、5282-5井返排液进行了黏度测定，破胶液黏度均小于5mPa·s可见不加破胶剂压裂液能实现完全破胶，达到行业标准的要求。

应用压裂液FYC-2体系施工的3口井都能按要求顺利的完成施工任务，返排液回收利用率高，总利用率达95.1%（见表6）。

表6 返排液利用情况及产量

5 结 论

（1）开发的重复利用压裂液FYC-2体系具有常规HPG及清洁压裂液2者的优点。

（2）延长油田西区采油厂现场应用重复利用压裂液FYC-2体系施工顺利，重复利用效率高。

（3）重复利用压裂液FYC-2体系可实现自动破胶，破胶液黏度满足行业标准。

[1]李健萍，王稳桃，王俊英，等.低温压裂液及其破胶技术研究与应用[J].特种油气藏，2009，16(2)：72-75.

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[3]金佩强，杨克远.减少聚合物用量的硼酸盐体系的应用[J].国外油田工程，2006，22(8)：4-9.

[4]李明志,刘新全.聚合物降解产物伤害与糖甙键特异酶破胶技术[J].油田化学,2002,19(1)：89-96.

[5]董双平,吕金陵.压后返排对压裂效果的影响分析[J].内江科技, 2009(1)：36-72.

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[10]Jeffrey,Dawson.And David D,Cramer:"Reduced Polymer Based Fracturing Fluid is Less Really More?"[R].SPE90851,2004.

The auther mainly exploits and studies the fracturing fluid system with the lower molecular polymer FYC-2 as the thickener.This system can realize lower residuum and automatic viscosity breaking,and can be reused.It is revealed from the successful application of this system to three wells of production western factory in Yanchang Oilfields,that this system is stable in property,easy to control in rheological property,better in the prop-carrying capacity.It is also pointed out that the draining of fracturing fluid can be reused efficiently,and thus needn't increase the viscosity of gel breakers for satisfying the industrial standards.

lower permeability oilfields;fracturing fluid;reusing

李旦 (1973-)，男，工程师，现从事油田勘探开发工作。

尉立岗

2011-06-22