乳液态缔合型压裂液在江苏油田的应用

何晓龙，潘 义，姚新玲

（1.江苏油田分公司采油一厂，江苏扬州 225265；2.江苏油田油气生产油服中心，江苏扬州 225265）

1 乳液态缔合型压裂液的设计与特点

针对油田传统胍胶压裂体系，对水质要求较高，耐盐性差、施工工艺复杂、大型压裂施工周期较长的局限性，乳液态压裂液从疏水缔合机理出发[1，2]，有针对性地设计压裂液的分子结构，通过在聚合物主链上引入改性基团，如：（1）引入大侧基或刚性侧基团；（2）引入耐盐基团；（3）引入可抑制酰胺基水解的基团，从而提高其增黏、抗温、耐盐和抗剪切的能力。

乳液态缔合型压裂液结构模型（见图1）。

图1 乳液态缔合型压裂液的结构模型图

特点：乳液态缔合型压裂液无需交联剂及其他添加剂，只需要直接利用高分子链间的缔合形成网络结构来达到增黏、耐温等目标；也不需要在现场配置大型的溶解装置，只需要将乳液在线稀释，然后直接泵入地下即可。

2 乳液态缔合型压裂液性能评价

根据压裂液的携砂能力要求，在地层温度条件下进行流变性实验，确定压裂液使用浓度，对压裂液的耐温性能、低伤害性能等主要技术指标进行了评价。

2.1 乳液态缔合型压裂液浓度优选

根据乳液态缔合型压裂液不同浓度配方在地层温度条件下进行流变性实验，通过对比实验结果，优选体系配方。

2.1.1 配方设计 压裂液浓度优选实验设计（见表1）。

表1 乳液态缔合型压裂液浓度优选实验设计

2.1.2 配方优选实验

（1）评价配方：含量1.0%的乳液态缔合型压裂液流变性测试（见图2）；评价温度：110℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

图2 含量1.0%的乳液态缔合型压裂液流变性测试

实验结果表明，含量1.0%的乳液态缔合型压裂液在110℃条件下，用170 s-1的剪切速率剪切30 min后黏度下降到50 mPa·s以下，达不到设计要求。

（2）评价配方：含量1.6%的乳液态缔合型压裂液流变性测试（见图3）；评价温度：110℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

图3 含量1.6%的乳液态缔合型压裂液流变性测试

实验结果表明，含量1.6%的乳液态缔合型压裂液在110℃条件下，用170 s-1的剪切速率剪切120 min黏度保持在50 mPa·s以上，达到了设计要求。

（3）评价配方：含量2.0%的乳液态缔合型压裂液流变性测试（见图4）；评价温度：110℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

实验结果表明，含量2.0%的乳液态缔合型压裂液在110℃条件下，用170 s-1的剪切速率剪切120 min黏度保持在50 mPa·s以上，达到了设计要求。

2.1.3 配方优选实验结论 通过实验结果对比（见表2），确定乳液态缔合型压裂液添加含量为1.6%～2.0%。

表2 乳液态缔合型压裂液配方优选实验结果

2.2 乳液态缔合型压裂液耐温性能评价

在不同地层温度条件下进行流变性实验，通过对比实验结果测试了压裂液的耐温性能（见表3）。

表3 不同温度下乳液态缔合型压裂液耐温性能

乳液态缔合型压裂液在不同温度下的流变曲线（见图 5～图 7）。

（1）评价配方：1.5%乳液态缔合型压裂液；评价温度：140 ℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

（2）评价配方：2%乳液态缔合型压裂液；评价温度：160 ℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

（3）评价配方：3%乳液态缔合型压裂液；评价温度：190 ℃；剪切时间：120 min；剪切速率：170 s-1。

从实验结果可以看出，乳液态缔合型压裂液能够适用于190℃及以下的地层温度。

2.3 地层低伤害性能研究与评价

根据试验区块地层条件，结合以上研究成果，确定乳液态缔合型压裂液现场使用配比为2.0%，选用花26、联38、永38等区块油井岩心进行压裂液滤液对岩心基质渗透率影响实验对比，在1 mD～10 mD的渗透率下，乳液态缔合型压裂液破胶液与胍胶压裂液破胶液的伤害率对比，评价乳液态缔合型压裂液对地层的低伤害性能。

图5 乳液态缔合型压裂液140℃下耐温耐剪切能力

图6 乳液态缔合型压裂液160℃下耐温耐剪切能力

图7 乳液态缔合型压裂液190℃下耐温耐剪切能力

2.3.1 实验准备

（1）取现场试验用乳液态缔合型压裂液，用清水配制2.0%水溶液冻胶，在冻胶中加入0.03%破胶剂，然后把配制好的冻胶放置于95℃的恒温水浴中，放置60 min，冻胶完全破胶待用。

用清水配制0.4%胍胶水溶液冻胶，在冻胶中加入0.03%破胶剂，然后把配制好的冻胶放置于95℃的恒温水浴中，放置60 min，冻胶完全破胶待用。

（2）取试验区块岩心，岩心清洗烘干。测岩心长度，岩心横截面积。

2.3.2 实验过程 采用煤油驱替，测得伤害前岩心渗透率 K1。

伤害过程：将压裂液破胶液装入高压容器中加压，使破胶液从岩心夹持器正向端入口进入岩心。当破胶液开始流出时，记录时间、破胶液的累计滤失量。挤完后，关闭夹持器两端阀门，使滤液在岩心中停留2 h（实验温度95℃）。

伤害后岩心渗透率K2的测定：使煤油从岩心夹持器反向端挤入岩心进行驱替，煤油的流速低于临界流速，直至流量及压差稳定，稳定时间60 min以上；记录煤油的体积流量，岩心进出口的压差，计算岩心渗透率K2（见表4）。

表4 处理前后渗透率对比数据

表5 花X38井压裂参数设计

通过对比发现，对于在1 mD～10 mD的渗透率下，乳液态缔合型压裂液破胶液的伤害率分别为21.7%、20.9%和20.6%，均小于25%；而胍胶压裂液破胶液的伤害率分别为27.2%、26.5%和25.7%，均大于25%，说明乳液态缔合型压裂液有着比胍胶压裂液伤害率低的优势。

3 压裂混配设备设计优化

乳液态缔合型压裂液无需溶胀时间及交联剂，在连续压裂施工中，与水稀释即可起黏，改变了以前“先配液、再施工”的传统作业方式，可实现真正意义上的实时混配。根据这一工艺特点，研究设计专用实时混配设备，以简化现场施工工艺，方便施工的同时，也降低了压裂成本。

该设备配有两套混配装置，一套做备用，防止施工过程中的突发状况，每套设备的排量大约在8.5 m3/h，根据江苏油田压裂施工情况，能够满足施工要求。每套设备配有精密流量计，可以随时对乳液的使用量进行实时监控和记录。并且该设备配有精密操控装置，可以根据施工情况，对缔合型压裂液加量随时做出调整，并有专业的操作人员全程操作，进一步保证施工安全顺利的进行。

4 现场应用与效果

根据乳液态缔合型压裂液的特点，选取了花38断块的花X38井作为首口试验井，花X38井是花庄构造花38断块的一口评价井（见表5）。

该井压裂前日产液量3.2 t，油量2.8 t，含水12.5%，压裂后日产液量6.9 t，日产油量5.6 t，日均增油量2.8 t，累计增油623 t。

5 结论及认识

（1）该压裂液体系在试验区块具有较好的适应性，在试验区块地质条件下，该压裂液体系具有高耐温、低伤害、低滤失性能。

（2）该压裂液可实时混配，在连续压裂施工中，改变了以前“先配液、再施工”的传统作业方式，实现了真正意义上的实时混配。