低浓度胍胶压裂液在延安气田本溪组的应用

罗立锦，王 帅，贺 华，何伊丽，于 永，谢 琳

（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司，陕西延安716000；2.四川安东油气工程技术服务有限公司，四川遂宁629000）

油田化学

低浓度胍胶压裂液在延安气田本溪组的应用

罗立锦1，王 帅1，贺 华1，何伊丽1，于 永2，谢 琳2

（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司，陕西延安716000；2.四川安东油气工程技术服务有限公司，四川遂宁629000）

为降低本溪组压裂液对地层的伤害，研究开发了适合延安气田本溪组储层的低浓度胍胶压裂液体系。实验结果表明：低浓度胍胶压裂液当胍胶质量分数为0.3%时，在100℃，170s的剪切速率下经过120min耐温剪切，粘度保持在200mPa·s-1；残渣含量和岩心伤害率明显低于常规胍胶压裂液体系。该体系在延安气田本溪组试验2井次，表现出携砂能力强、低摩阻、返排效果好等优点。

延安气田；本溪组；低浓度胍胶压裂液

延安气田本溪组储层属于典型的低孔、低渗、致密砂岩气藏，测井解释平均孔隙度5.5%，渗透率0.4×10-3μm2；压力系数0.7~1.1；地层温度80~120℃。储层渗流条件差，加砂压裂技术是该气藏勘探评价及开发建产的必备措施和核心手段。羟丙基胍胶作为水基压裂液的增稠剂，具有增稠能力强、抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强等特点而被广泛用于油气井压裂中[1，2]。压裂液在改善油气通道的同时也给储层带来了部分伤害。压裂液对储层的伤害主要是压裂液滤液对基质渗透率的伤害和压裂液残渣、滤饼等对支撑裂缝导流能力的伤害。大量研究表明，压裂液残渣伤害可使导流能力降低90%以上，破胶液残渣伤害占储层伤害的主导地位[3]。降低压裂液稠化剂浓度是降低压裂液残渣或残胶含量、提高裂缝导流能力、降低压裂液成本的重要途径[4]。本文针对延长油田储层特点，研发了低浓度胍胶压裂液体系，现场试验应用效果良好。

1 液体体系配方及性能评价

1.1 低浓度胍胶压裂液研究

低浓度研究通过在胍胶分子链引入了一定分子结构的亲油基团，改性之后的胍胶性能类似于表面活性剂，引入的亲油基团数量必须保证改性之后的胍胶在水中的溶解性。相比普通胍胶，改性之后的胍胶在水中的叠加浓度大大降低。可比普通胍胶浓度低得多的浓度下，实现胍胶的交联。与普通胍胶相比，其分子量也比较小，同样浓度的水溶液粘度也得到降低，在高温条件下有利于实现压裂液破胶。同时研制出针对低浓度胍胶压裂液体系的交联剂，当交联剂与胍胶联接成网状体型结构时，利用带电基团之间的静电斥力使原有胍胶交联后形成的收缩线团（环状胶束）变成扩张线团（网状冻胶），增大了交联剂与胍胶的网状交联体积，从而降低形成交联网状所需的胍胶用量，未改变压裂液冻胶的携砂性能[5]。

低浓度胍胶压裂液的突出优点为：（1）胍胶用量低，降低成本；（2）低残渣，破胶液表面张力低、易返排，对地层伤害小；（3）抗剪切，耐温耐剪切粘度保持较高，有利于裂缝高度的控制，实现油层长穿透，形成长裂缝；（4）使用范围广，可运用于中低高温各个温度体系。

1.2 压裂液体系配方

根据储层致密、低压的特点，围绕降低胍胶的残渣伤害、粘土膨胀伤害以及压裂液滞留地层伤害，通过室内配方研究优选出了适应于不同温度的低浓度胍胶压裂液体系配方，见表1。

表1 不同温度下压裂液体系配方Tab.1 Fracturing fluid system formula under different temperatures

1.3 压裂液性能评价

依据石油天然气行业标准，以100℃温度体系的配方为例对该压裂液体系进行了性能评价。

（1）耐温耐剪切性能评价配制低浓度胍胶压裂液（胍胶质量分数0.3%），室内使用德国哈克流变仪在170s-1下测试耐温耐剪切性能，结果见图1。

图1 100℃低浓度胍胶压裂液耐温耐剪切性能Fig.1 Temperature-tolerate and shear-tolerate property of low-concentration gel fracturing fluid at 100℃

由图1可以看出，低浓度胍胶压裂液在100℃时耐温耐剪切性能良好，120min后粘度保持在200mPa·s以上，能够满足现场压裂施工的需要。

（2）岩心伤害性能评价对压裂液破胶滤液进行岩心基质渗透率的损害率测定，并与常规压裂液（胍胶质量分数0.45%）进行对比，结果见表2。

表2 压裂液对储层岩心伤害实验对比Tab.2 Contrast experiment of core damage

由表2可以看出，低浓度胍胶压裂液对储层的平均伤害率明显低于常规胍胶压裂液，具有很好的保护储层的作用。

（3）残渣含量评价对比破胶残渣情况，结果显示：低浓度胍胶压裂液较常规胍胶压裂液的残渣低71.4%，使用低浓度胍胶压裂液可大幅度降低残渣，从而减少残渣对地层的伤害。

表3 不同压裂液体系破胶残渣情况对比Tab.3 Residue content of different gel breaking fracturing fluid systems

（4）静态悬砂性能对比低浓度胍胶与常规胍胶压裂液携砂性能，陶粒全部沉降所需的时间低浓度胍胶体系要长于常规胍胶体系，说明低浓度体系携砂性能优于常规胍胶压裂液。

表4 不同压裂液体系静态悬砂情况对比（30%砂比）Tab.4 Static suspending sand performance of different fluid（30%sand ratio）

（5）表界面张力测试取低浓度胍胶与常规胍胶压裂液破胶液进行测试，采用自动表面张力仪测定其表面张力，采用科诺旋转滴界面张力仪测定其界面张力。通过对比低浓度体系与常规胍胶体系破胶液的表界面张力，实验表明低浓度体系的表面张力与界面张力均小于常规胍胶压裂液体系，说明低浓度胍胶压裂液较常规体系更易返排。

表5 不同压裂液体系表界面张力对比Tab.5 Surface and interfacial tension of different fracturing fluid systems

综上所述，研发的低浓度胍胶压裂液体系的主要性能指标符合企业指标要求，通过与常规压裂液体系的性能对比，该压裂液体系具有耐温耐剪切性能好，残渣含量低，对储层岩心伤害率低，易于返排的优点。

图2 试验井施工曲线Fig.2 Treating Plot of test well

2 现场运用

低浓度胍胶压裂液在延安气田本溪组进行了2井次的现场试验，均获得成功，完成设计加砂100%。图2为低浓度胍胶压裂液在现场试验的两口井施工曲线。通过两口井的施工曲线看来，压裂施工顺利，压力较稳定，携砂性能较好。压裂后取得了较好的增产效果，其中延1426井返排率达到90%以上，稳定测试产量41000m3·d-1。

3 结论

（1）通过室内实验评价，研发的低浓度胍胶压裂液体系的主要性能指标符合企业指标要求，通过与常规压裂液体系的性能对比，该压裂液体系具有耐温耐剪切性能好，残渣含量低，对储层岩心伤害率低，易于返排的优点。

（2）通过现场的施工试验可以看出，低浓度胍胶压裂液有很好的储层适应性，施工过程中，压力稳定，携砂性能好，返排彻底，试验井效果好。

（3）低残渣、低伤害一直是低渗油气藏压裂液发展的主要方向，胍胶改性和降低稠化剂使用浓度长期以来是油田工作者的研究热点。低浓度胍胶压裂液目前已经在延长本溪组储层应用，其对油藏保护有深远意义，有很大的推广价值。

［1］卢拥军，房鼎业，杨振周，等.粘弹性清洁压裂液的研究与应用［J］.石油与天然气化工，2004，33（2）：113-114.

［2］彭传波，黄智宇，鲁红升，等.油田压裂用羟丙基胍胶的合成及性能评价［J］.精细石油化工进展，2009，10（3）:9-11.

［3］刘平礼，张璐，邢希，等.瓜胶压裂液对储层的伤害特性［J］.油田化学，2014.

［4］卢拥军，杨晓刚，王春鹏，等.低浓度压裂液体系在长庆致密油藏的研究与应用［J］.石油钻采工艺，2012，34（4）：67-70．

［5］彭继，张成娟，周平，等.青海油田低浓度胍胶压裂液的性能研究与现场应用［J］.天然气勘探与开发，2013,37（1）：79-82.

Application of low concentration guar gum fracturing fluid in Benxi formation of Yan’an Gas Field

LUO Li-jin1，WANG Shuai1，HE Hua1，HE Yi-li1YU Yong2，XIE Lin2
（1.Development Department of Oil and Gas Exploration Co.of Yanchang Petroleum Group；Yanan 716000，China；2.Sichuan Anton oil and Gas Engineering Service Co.Ltd，Suining 629000，China）

In order to reduce the reservoir damage of fracturing fluid,a low concentration guar gum fracturing fluid fits Benxi formation of Yan’an gas field has been developed.Performance evaluation results showed：low concentration guar gum fracturing fluid with 0.3%mass fraction,at 100℃,under 170s-1shear rates,after 120min,the viscosity can keep more than 200mPa.s.;Compared with general guar gum fracturing fluid,residual content and core damage rate obviously decreased.In 2016,this fluid system was applied to 2 wells in Benxi formation of Yan’an gas field and it shows good prop-carrying capacity,low friction,high flowback capability.

yanan gas field；benxi formation；low concentration guar gum fracturing fluid

TE357.1+2

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161244

2016-10-31

罗立锦（1986-），男，工程师，主要从事油气藏储层改造技术研究与应用工作。

于永（1974-），男，高级工程师，主要从事油气藏储层改造技术研究与应用工作。