高矿化度水质下压裂液适应性研究

罗风杰（长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安 710021）

高矿化度水质下压裂液适应性研究

罗风杰（长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安 710021）

长庆油田环江地区是增储上产的重点产建区块之一，该区油层具有埋藏深(2754m)、闭合应力高(39.4MPa)、物性差(0.32md)等特点，储层改造技术难度大，并且配液水Ca2+、Mg2+含量高，对压裂液体系提出了更高要求。前期施工中压裂液携砂性能差、施工砂比低、易砂堵，严重影响了正常压裂施工，达不到有效改造储层的目的。为此，通过对水质进行处理、对压裂液体系进行配方优化筛选，形成了环江长8主体改造压裂液体系，极大地满足了压裂施工的要求。

环江油田；高矿化度；交联螯合；压裂

1 基本状况

环江地区压裂施工存在工作压力高，压力波动大，砂浓度提升困难，平均携砂浓度低，中途有降砂浓度现象，加砂难度高，入地液量大，究其主要原因是胍胶性能变差引起的。

通过用FRA-PT压裂设计软件对压裂施工曲线模拟人工裂缝产状发现支撑裂缝长度较短、缝宽较小、铺砂浓度低、裂缝导流通力差，说明前期压裂施工不能达到充分改造储层的目的。

2 原因分析

环江长8储层温度高（88.1℃），要求压裂液具有良好的耐温抗剪切性能，硼砂交联压裂液体系耐温性能已不能满足压裂施工要求。在综合分析环江长8油层填隙物特征的基础上，优选有机硼压裂液配方体系。

在前期施工中发现压裂液体系携砂性能无法满足施工需要。在保证化工料合格以及配液程序正确的前提下，我们对水质进行了测定分析，发现生产用水呈弱酸性，与常规工业用水相比，固含量高出十倍左右，矿化度较高，最高达到164.51mmol/ L。配制基液静置后，罐底出现沉淀，罐顶粘度较低，整罐液样上下分层明显，极不均匀。加入交联剂充分循环交联后，交联呈脆性，且交联液稳定性、挑挂性能差，而且极易脱水变脆，液体抗剪贴性极差，携砂性能弱，说明该地区水质很难满足高压、高温的环江地区深井压裂施工要求。

3 对策制定

实验证明，高矿化度水中Ca2+、Mg2+等高价金属离子浓度大，能与胍胶高分子基团发生作用，导致胍胶液体不溶胀、分层、粘度低以及交联后的冻胶韧性、抗温性能、抗剪切力差等问题，那么成功的降低配液水的矿化度成为解决问题的关键。

结合现场施工条件以及在现有水质的基础上，经过室内多次试验后终于研发出了能够有效降低环江油田配液水高矿化度的新型螯合助溶剂AH-Z，它能够利用其分子内部高配位能力的官能团与水中的高价金属离子结合达到有效降低矿化度的目的，这就成功的解决了胍胶分层、沉淀、不能溶胀的问题。与此同时，配合使用螯合稳定剂AH-W可以有效提高胍胶基液交联后的抗剪切性、抗温性以及携砂能力。

何为螯合剂？金属原子或离子与含有两个或连两个以上配位原子的配位体作用，生成具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也称为络合剂。又称螯合配体(chelating ligand),螯合基团(chelating group)或多齿配体(mutidentate ligand)。

螯合作用是螯合剂溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，它与Ca2+、Mg2+等离子形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到助溶阻垢作用，并保证冻胶良好的携砂性能，利于形成有效的支撑裂缝，且能及时彻底破胶。

4 应用效果

压裂液配方调整后，现场共施工500多口井，实践证明采用加入螯合助溶剂（AH-Z）和螯合稳定剂(AH-W)，可减小金属阳离子对压裂液的影响，能够形成有效稳定的冻胶保证施工。

新配方压裂液施工井与前期压裂井对比，施工压力明显降低，平均携砂浓度得到提升，实现了平稳连续加砂，压后液体返排率和平均试油产量均明显提高。

压裂软件前后模拟也发现配方调整后，人工裂缝产状各指标均得到较大提高，说明压裂施工达到了充分改造储层的目的。

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