特低渗油田压裂兼驱油一体化工作液体系评价

魏 宁，贺怀军，张建成

（延长油田股份有限公司 宝塔采油厂,陕西 延安 716003）

水平井开发是国内外油气田改造特低渗、低渗储层，提高产能的重要方式。水平井经过压裂投产后，对于低孔渗、连通性差的油气藏有很好的改善作用，目前已在国内外各油气田大规模应用[1]。

水平井压裂所用压裂液体系目前仍以瓜尔胶压裂液为主，但该压裂液体系，除了残渣含量高、对储层伤害较大、返排液量大且难处理[2]等缺点外，在压裂液返排后，也释放了压裂过程中注入储层的能量，尤其是目前对于水平井能量补充还缺乏有效措施，直接返排就造成极大浪费[3]。

室内实验对一种压裂兼驱油的一体化工作液体系进行了检测与评价，该体系是一种小分子表面活性剂的清洁压裂液，该工作液的特点主要有：（1）保障压裂施工和储层清洁，不产生滤饼、水不溶物且无残渣，可有效降低对地层的污染及伤害；（2）集压裂和驱油于一体，破胶后形成高效表面活性剂驱油剂溶液，通过降低表界面张力、乳化、改变润湿性等机制提高采收率；（3）压裂施工后不返排，不仅减少了返排液处理环节，还使储层吸收了压裂过程中注入的能量，通过渗析替油提高产能。

1 实验部分

1.1 仪器与药剂

BSY-108石油产品运动粘度测定仪（大连北港石油仪器有限公司）；ME204E电子天平（梅特勒-托利多仪器（上海有限公司））；ZNN-D6B型电动六速粘度计（青岛宏煜琳石油仪器有限公司）；BZY-2全自动表/界面张力仪（上海衡平仪表厂）；JRJ-300-1剪切乳化搅拌机（上海标本模型厂）；HH-6数显恒温水浴锅（常州天瑞仪器有限公司）；岩心流动评价实验装置（海安石油科研仪器有限公司）。

实验用水为延河水（水型NaHCO3，矿化度1020mg·L-1）；地层模拟水 （水型 CaCl2，矿化度41200mg·L-1）；20～40 目压裂用石英砂（青铜峡市新风石化有限责任公司）；

原油为陕北地区长6油层产出。

1.2 实验方法

配制一体化工作液（3%小分子表活剂+0.5%激活剂），然后对该工作液的携砂性、残渣含量、流变性、破胶性4个方面的性能指标进行检测，以验证该一体化工作液的压裂性能[4，5]。

配制破胶后工作液（用2.0%原油对一体化工作液进行破胶），然后对该工作液表（界）面张力、乳化性能、润湿性、驱替效果4个指标进行检测，以验证该一体化工作液的驱油性能。

2 结果与分析

2.1 压裂性能试验

2.1.1 悬浮能力在一体化工作液中添加20～40目压裂用石英砂，砂浓度为40%，静止1h后，悬砂状况仍然良好，计算其沉降速度，平均为1.25mm·min-1。该工作液具有较好的携砂性，既能实现高砂比，又可避免施工时的脱砂和砂堵等事故。

2.1.2 破胶及残渣含量高分子瓜胶压裂液破胶断链后，分子量仍较大易堵塞毛细孔并形成滤饼，而一体化工作液的破胶过程为表活剂分子分散的过程，小分子表活剂本身表界面张力低且小分子更有利于通过毛细孔。

分别使用2.0%原油和地层水通过稀释对一体化工作液进行破胶，然后检测其破胶情况及破胶后残渣含量。

表1 原油破胶的工作液黏度及残渣含量Tab.1 Viscosity and residue content of working fluid broken by crude oil

表2 不同稀释倍数的工作液黏度及残渣含量Tab.2 Viscosity and residue content of working fluid with different dilution ratio

通过实验数据可看出，一体化工作液在2.0%原油存在情况下，2h可完成破胶，若遇地层水，稀释13倍后可以实现破胶，且两种破胶方式，最终残渣含量检测都为0g·mL-1，说明该体系不仅具有良好的破胶性，还无残渣，属清洁型压裂液。

2.1.3 抗剪切性能一体化工作液采用独特的表活剂，剪切稳定性和剪切稀释性均表现优异，适应温度范围为40～130℃，经泵送、炮眼和渗流过程不会明显破坏液体的流变性。当剪切作用停止后，其结构恢复黏度也随之恢复。

图1 60℃流变曲线Fig.1 Rheological curve at 60℃

图2 变剪切曲线Fig.2 Variable shear curve

2.2 驱油性能实验

2.2.1 表（界）面张力

表3 工作液破胶后表面张力（mN·m-1）Tab.3 Surface tension of working fluid after breaking

表4 工作液破胶后界面张力（10-3mN·m-1）Tab.4 Interfacial tension of working fluid after breaking

通过检测用2.0%原油破胶后的一体化工作液的表界面张力数据，可以发现该工作液体系具有良好的降低表界面张力的作用，在油层中该工作液有更好的驱替效果。

2.2.2 乳化性能

图3 不同浓度工作液60℃的乳化能力Fig.3 Emulsification capacity of working fluid with different concentration at 60℃

图4 不同浓度工作液80℃的乳化能力Fig.4 Emulsification capacity of working fluid with different concentration at 80℃

在不同浓度工作液中添加同等体积的原油（实验使用250mL工作液+250mL原油），乳化后，检测其析水率。由实验数据及曲线看看出，利用2.0%原油破胶后的工作液，在60℃温度下，2h后析水率为20.8%，在80℃温度下，2h后析水率为28.4%，说明该工作液具有良好的乳化性和稳定性。

2.2.3 润湿性能

图5 玻璃表面的接触角（亲油）Fig.5 Contact angle of glass surface（lipophilic）

图6 玻璃表面的接触角（亲水）Fig.6 Contact angle of glass surface（hydrophilicity）

实验表明，θ值小于90°表现出弱亲水性，岩层表面的发生润湿反转，亲油层内的原油被相应的化学驱启动，从而提高采收率。

2.2.4 驱替实验

制作岩心其渗透率为12.64×10-3μm2，先进行水驱，水驱完成后其采收率为51.77%，然后注入利用2.0%原油破胶后的一体化工作液。注入0.3PV的工作液，该化学驱油阶段，采收率为24.27%，即该一体化工作液体系，可在水驱基础上再次提高采收率24.27%，最终总采收率合计达到76.04%，数据见表5。

表5 破胶后（2.0%原油）的工作液驱油效率实验表Tab.5 Oil displacement efficiency of working fluid after breaking（2.0%crude oil）

3 结语

（1）该一体化工作液在压裂携砂方面悬砂性强，砂比在40%仍具有良好的悬浮性；

（2）破胶方式多样化，利用原油浓度达2.0%，或经地层水稀释13倍后，都可实现破胶，且破胶后工作液无残渣；

（3）破胶后的工作液作为驱油剂，具有良好的降低表、界面张力，提高乳化效果和润湿反转作用，从而使其可以在水驱基础上，再次提高采收率24.27%；

（4）该工作液在破胶前作为压裂液，破胶后作为驱油剂，一液多用且不用返排，不仅减少工作流程，进一步了提高水平井产量，还能减少返排后的废液处理成本。