一种新型防砂携砂液的研制与应用

曾宪民 （胜利油田滨南采油厂一矿 山东 东营 256600）

1、前言

林樊家油田属于疏松砂岩出砂油藏，是滨南采油厂原油生产的主力区块。通过近几年的不断配套完善，逐步形成了以高饱和预充填复合防砂工艺技术为主，一次性挤压砾石充填、压裂防砂工艺为辅的防砂技术系列。其中地层充填所采用的携砂液为羟丙基瓜胶携砂液，其是一种高级非离子增强剂，在水中具有良好的分散溶解性能，可与表面活性剂配伍使用，具有优良的耐电解质性能。但瓜胶携砂液存在剪切降解、残留高、返排率低的缺点，容易造成储层伤害。另外，随着国际瓜胶价格的攀升，单井施工费用成本逐渐增大，每口井上升4-5万元。

2、新型防砂携砂液的研究

目前国内外防砂作业使用的携砂液大致可分为水基携砂液、油基携砂液和地层水3种形式[1]。其中应用最广的是水基携砂液，其主要由聚合物组成，进入地层后，返排率较低，容易造成地层的二次污染，致使防砂后油井的产量得不到保证。因此，开展了防砂新型携砂液的研究，采用自由基聚合技术，适当扩大表面活性剂分子链长度和增加正负电荷间作用力来增加体系的耐温能力，在保证携砂能力的同时体系保留了表面活性剂压裂液体系的清洁性能，充分降低携砂液对地层的污染。

2.1 新型防砂携砂液的组成及作用机理

2.1.1 新型携砂液的组成

新型防砂清洁携砂液由稠化剂、调理剂、交联剂、破胶剂组成，通过活性自由基聚合技术，结合超分子化学、溶液物理化学、结构流体流变学理论及高分子化学及溶液理论,在溶液中分子链能自动缔合而形成多个分子的结合体(即超分子聚集体)，进而形成布满整个溶液空间的超分子空间纲状结构，成为典型的结构(溶液)流体。

2.1.1 新型携砂液作用机理

当稠化剂、交联剂加入到盐水B中后，稠化剂及交联剂中的亲水基阳离子与盐水B中的阴离子相结合，形成胶束状或者棒状的不稳定结构 ；随着稠化剂及交联剂浓度的增加，这些胶束状的结构逐渐增多，开始相互缠绕，形成一种彼此缠绕、联结、交互的空间网络结构，稳定性非常高，并具有较强的携砂能力；当这种结构遇到破胶剂后，破胶剂与稠化剂和交联剂的亲油基互相吸引结合，这就促使原来的网络结构趋向断裂，并最终恢复原来的形态，黏度降低，最终水化；在携砂液中添加一种可以抑制水化或减缓水化的物质调理剂，就可以使水化的时间拖后，有利于对水化时间的控制和保证携砂液及时返排与有效携砂，满足现场施工的需要。

2.2 室内性能评价

2.2.1 耐温及剪切流变性能

对于稠化剂使用浓度5%的新型携砂液体系，在120℃、170s-1剪切2小时后粘度大于100mPa×s。对于稠化剂使用浓度6%的新型携砂液体系，在130℃ 、170s-1剪切2小时后粘度大于100mPa×s。说明新型携砂液体系能够满足130℃乃至140℃高温地层的压裂施工。

2.2.2 破胶性能

新型携砂液可用酸或过硫酸盐破胶，破胶彻底。6%新型携砂液 （耐温130oC以上）利用过硫酸铵破胶，破胶液粘度小于5mPa×s。加入过硫酸铵对体系粘度在60℃基本无影响，在80℃时30min粘度降为起始值的 85%，60min降为起始值 70%（加量0.1wt%）。 该携砂液亦可利用地层水自破胶，可作为破胶的一种辅助方式，能够保证对地层的及裂缝导流能力的低伤害。

2.2.3 残渣量、稳定性及岩心渗透率损失

新型携砂液无固体不溶物，破胶液中无固相残渣，测试数值在100mg/L以下。用滨南采油厂不同井区的地层矿化水对该新型携砂液进行破胶，破胶液的防膨率在40～65%之间，在不添加防膨剂的条件下，破胶液具有一定的防膨效果，且该新型携砂液体系化学稳定性好，配制好的基液夏季放置数月粘度无明显变化。以煤油为介质，通过驱替装置，测定清洁携砂液透过岩心后岩心渗透率的损失情况，结果表明，随着时间的推移，渗透率损失逐渐减少，表明该携砂液与煤油发生水化，岩心渗透率逐渐恢复，最终测定该携砂液在1 h后，对岩心的渗透率损失率小于5%。

3、现场应用

2012年在林樊家油田应用HB携砂液充填施工，对比了采用新型携砂液的6口井和采用瓜胶携砂液的3口井的生产情况，在采用高饱和拟压裂充填防砂施工对地层进行改造后，使用新型携砂液的施工效果明显强于瓜胶类携砂液，返排率在90%以上，油井的产量得到了一定程度的提高。

4、结论

1.新型携砂液是一种完全由非聚合物组成的携砂液，具有携砂能力强、配制简单等特点，适合于中低温油井的压裂、防砂作业。解决了以往充填防砂中直接采用清水瓜胶携砂液的粘度低携砂性能不好，携砂液量大，施工后返排时间长等问题。

2.新型携砂液遇到地层轻质组分或地层水能够发生水化，水化液呈透明流体，能够实现在裂缝周边及时水化，保证了压裂、压裂防砂、挤压充填形成的裂缝，确保油井生产。

3.从现场应用情况看，新型携砂液与压裂、防砂作业相结合，返排率高，能够有效提高油井的产量，为新区产量落实和难动用储量的开发提供了有效的产品。

[1]李军，刘伟，刘德铸，等.新型低温压裂液体系的实验研究及应用.特种油气藏，2002(9)；2.

[2]崔会杰，李建平，王立中，等.清洁压裂液室内研究.钻井液与完井液，2005(3)：41～43.