一种新型滑溜水压裂液减阻剂及其应用

张军涛,郭庆,申峰,吴金桥,高志亮 (陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075)

一种新型滑溜水压裂液减阻剂及其应用

张军涛,郭庆,申峰,吴金桥,高志亮 (陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安 710075)

滑溜水体积压裂施工由于排量大,导致施工摩阻高、压力高。高施工压力耗费的水马力大,对压裂管柱的损伤大,安全风险大。针对鄂尔多斯盆地非常规油气的开发,提出了一种新型减阻剂的合成方案,并对产品进行了室内试验和现场应用测试。室内试验研究表明,减阻剂的加入不但降低了压裂施工摩阻,还提高了压裂液的黏度,有利于压裂携砂和提高砂比;现场应用表明,减阻剂降阻率达到了60%,能够达到降低大排量压裂施工压力的目的,有利于节约压裂费用和施工安全。达到减少施工费用和降低施工安全风险的目的。

滑溜水压裂液;减阻剂;摩阻;黏度;降阻率

滑溜水体积压裂是随着近年来对页岩气、致密砂岩气等非常规油气藏高效、经济开发而形成的一种新兴水力压裂技术[1-2]。滑溜水体积压裂由于施工排量大,导致施工摩阻高,施工压力高。高施工压力耗费的水马力大,对压裂管柱的损伤大,安全风险大。因此,采用滑溜水 (或降阻水)进行压裂是体积压裂的一种重要方式。加入压裂液中用于降低流体流动阻力的化学添加剂称为减阻剂(drag reduction agent),简称DRA[3]。

由于国际市场减阻剂价格昂贵,而国内研制的减阻剂分子量较低,防剪切性能较差,经济效果还不是很令人满意[3]。因此,针对鄂尔多斯盆非常规油气滑溜水体积压裂的特点进行了减阻剂的研究,优化形成了减阻剂YCJZ-1,并将YCJZ-1在YYP-3井上进行了应用。

1 减阻剂的合成

鄂尔多斯盆地非常规油气滑溜水体积压裂初期采用PAM(聚丙烯酰胺)作减阻剂,但应用效果不理想:分子量低的水溶性好,但降阻效果差;分子量高的降阻效果较好,但水溶性差。因此,采用反相微乳液法对AM和一些带有亲水基团的化剂进行了共聚,以保证其减阻性能和水溶解性。通过共聚,共形成3种产品,分别称作1#、2#和3#产品。

2 减阻剂配方优化评价

采用摩阻测量仪对合成的3种产品的减阻性能进行了评价,评价结果如图1所示。由图1可知,1#产品的性能明显优于2#和3#产品。因此,优化选用1#产品的合成方法为YCJZ-1的配方。

图1 不同减阻剂配方减阻性能评价

3 减阻剂对压裂液黏度的影响

使用毛细管黏度计对添加1#减阻剂前后压裂液的黏度进行评价,毛细管黏度计内径为1.0mm,黏度计常数为0.07531mm2/s2。在标准条件下,加入减阻剂的压裂液通过毛细管黏度计的平均时间为107.6s,未加减阻剂的压裂液平均通过时间为22.6s。加入减阻剂的压裂液黏度为8.1mPa·s,未加减阻剂的压裂液黏度为1.7mPa·s。可见,相对清水压裂液而言,减阻剂的加入不但降低了压裂施工摩阻,还提高了压裂液的黏度,有利于压裂携砂和提高砂比。

4 现场应用

减阻剂YCJZ-1在YYP-3水平井的压裂施工中进行了应用。该井第1段对YCJZ-1的性能进行了测试:施工过程中,在排量不变的情况下,通过减阻剂加入量变化,观察施工压力变化 (见图2)。由图2可知,施工排量为12m3/min时,施工压力为42MPa,减阻剂停掉后,压力快速上升至51MPa,再次按比例加入降阻剂后,压力又恢复至42MPa。该层的停泵压力为36MPa。可见,降阻剂在排量12m3/min的情况下可以使施工摩阻下降9MPa,降阻率达到了60%,与摩阻测量仪检测结果相符合。

图2 YYP-3井压裂施工曲线

5 结论

1)室内试验和现场应用证实减阻剂YCJZ-1降阻率达到了60%,能够达到降低大排量压裂施工压力的目的。

2)减阻剂的使用,提高了压裂液的黏度,有利于砂比的提高,更有利于网络裂缝的形成。

3)施工压力的降低,降低了施工难度,节约了水马力,有利于节约压裂费用和施工安全。

[1]George E K.Thirty years of gas shale fracturing:what have we learnd[J].SPE133456,2010.

[2]Mayorhofer M J,Lolon E P,Warpinski N R,et al.What is stimulated reservoir volume[J].SPE 119890,2008.

[3]陈朝霞.高分子减阻剂性能评价与表征[D].乌鲁木齐:新疆大学,2007.

[编辑] 洪云飞

TE357.12

A

1673-1409(2014)20-0108-02

2014-03-20

国家科技支撑计划项目(2012BAC26B00);国家高技术研究发展(863)计划项目(2013AAJY3127);陕西省科技统筹创新工程计划(2012KTZB03-03)。

张军涛(1981),男,工程师,现主要从事油气田储层改造方面的研究工作。