适合海上60～90 ℃储层的液固相变支撑剂相变性能评价

邹 剑，徐 昆，高 尚，陈薇羽，赵立强，刘平礼

(1 中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452；2 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500)

海上油田属于典型高孔高渗疏松砂岩油藏，油水井筛管完井(筛管裸眼、砾石充填等完井)方式，钻完井、生产和注水注聚等过程中造成的污染深度大，常规酸化难以解除深部污染，而常规压裂，不动管柱无法进行压裂(固体支撑剂不能通过筛管)，导致产能得不到有效释放[1-6]，为此提出了一种新型的液固相变支撑剂压裂技术[7]，并进行了探索研究，为这类油藏增产增注提供新型有效解堵技术，推动技术发展。

新型液固相变压裂技术原理：在不动管柱、不破坏筛管的情况下，只注入流体，利用不混溶的两种(或多种)流体压开深部污染储层并形成一定几何尺寸的人工裂缝，通过液固相变方法让裂缝中流体之一或之二形成众多独立的“固体支撑剂”，其能支持裂缝也具有导流能力，既可解除堵塞、扩大油气水渗流通道，又可有效防止地层出砂，从而实现油水井安全防砂高效增产增注。

新型液固相变压裂技术适于各种地层和多种井型及井身结构，对于海上疏松砂岩油藏开采提高产量具有重要意义。该技术的发明，对油水井深部解堵提供了一种新的增产措施技术，对常规储层改造技术具有划时代的里程碑意义，其中液固支撑剂材料的相变性能显得尤为重要。

本研究从超分子化学的基本原理和方法出发，利用某些超分子材料随温度的升高，会发生相变行为；根据现场施工情况，模拟地面流体流经井筒，到储层的是一个升温过程，筛选满足现场应用的液固相变压裂要求的液固相变体系——相变时间、形状，动静态等可控。

1 实 验

1.1 实验条件

根据海上油田储层温度为60～90 ℃的条件，结合现场施工工艺流程，设置相应的实验反应温度条件为常温～90 ℃。

1.2 实验仪器

电热鼓风干燥箱，江苏天翎；电子分析天平，Sartorius公司；磁力加热搅拌器，贝仑仪器；数显恒温水浴锅，力辰科技。

1.3 实验药剂

有机相变体系、无机相变体系，为成都安实得石油科技开发有限公司生产；液固相变支撑剂体系，为实验室合成；模拟海水，为实验室配制。

1.4 实验方法

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的反应器中分别加入有机相变体系和无机相变体系、液固相变支撑剂体系，室温条件下搅拌均匀，缓慢升温，记录反应时间，待相变体系基本成型时，观察相变固体的形态；通过反应时间和相变形成固体形状筛选类型；通过反应温度判断在储层条件下的反应性以及与海水的适应性等问题。

2 结果与讨论

2.1 类型筛选

选用三种不同类型的相变液固支撑剂体系，从常温水浴加热，观察是否能从液态相变固态；相变固体的分布形态怎样；相变固体是否具有一定的耐压能力等。

2.1.1 有机体系

α-体系样品常温下为澄清透明有刺激性气味液体，相变温度在70 ℃左右，相变时间大约10 min，但样品强度较弱，成块不分散；β-体系样品常温下为澄清无色透明液体，温度上升至90 ℃时，开始相变，在100 ℃稳定一段时间，完全相变；但样品强度较弱，达到最大相变程度时，固体仍然较脆、分散。

表1 有机相变体系相变过程

图1 α-有机相变体系相变过程

图2 β-有机相变体系相变过程

2.1.2 无机体系

表2 无机相变体系相变过程

图3 BP-无机相变体系相变过程

图4 MC-无机相变体系相变过程

2.1.3 液固相变支撑剂体系

液固相变支撑剂体系，主要有主剂和辅剂两个部分组成，其80 ℃就可以相变，并能形成具有一定耐压能力的相变支持颗粒。

表3 液固相变支撑剂体系相变过程

图5 SA-液固相变支撑剂体系相变过程

选用三种不同类型的相变液固支撑剂体系，从常温水浴加热，观察相变行为，发现：有机和无机相变体系常温条件下是液态，随着温度升高，从液态相变成了固态，但相变后的固态都是一个整块，没有渗流通道；液固相变支撑剂体系，常温下为液态，随着温度升高，从液态相变成了固态，且固态为分散的具有一定耐压能力颗粒；因此，液固相变支撑剂体系具有进一步研究的价值。

2.2 SA-液固相变支撑剂体系不同温度反应分析

表4 温度对液固相变支撑剂体系相变过程的影响

根据海上储层温度在60～90 ℃，结合现场施工工艺以及外来液体进入储层，引起储层温度的变化，研究了SA-液体相变支撑剂在40 ℃、60 ℃、90 ℃的变化情况。

从实验可以看出，40～90 ℃温度区间液固相变支撑剂都可以相变；温度越低开始相变时间、完全相变时间和形成耐压相变固体时间越长。

2.3 SA-液固相变支撑剂体系海上适应性分析

为适应海上使用条件，模拟了液固相变支撑剂与不同矿化度的海水在流动和静止状态的反应，从实验可知矿化度对液固相变支撑剂发生相变没有影响；流动状态形成的颗粒均匀较小，静止状态形成的颗粒较大，不规则。

表5 矿化度对液固相变支撑剂体系相变过程的影响

3 结 论

针对海上60～90 ℃的储层条件，研究了一种液固相变支撑剂体系，通过室内评价和筛选，得到了一种适合该地区的液固相变支撑剂体系。通过对有机、无机体系和混相体系的筛选，筛选出SA-液固相变支撑剂体系，该体系在一定温度条件下，都发生相变反应形成耐压相变固体；随着温度的升高，开始相变时间、完全相变时间和形成耐压相变固体时间越短；且不同矿化度对液固相变支撑剂体相变没有影响；动态和静止状态对液固相变支撑剂形成的固体有一定影响。