稠油油藏压裂新技术(何启祥)

胶联机理
破胶机理：当VESTH-2进入地层遇水被稀释至一定浓度后，表面活性剂
的蠕虫状胶束便分散开来不再纠缠在一起，体系的粘弹性就丧失。对于油层与烃类接 触，在油层中的原油、凝析油或气体烃类会影响液体的带电环境，从而破坏蠕虫状胶 束的结构，使其又恢复到球状胶束而失去粘度（下图）。
乳化降粘机理
VESTH-2是将稠化剂、活化剂等添加剂在水中按一定比例混合而成的压 裂液冻胶。稠油胶质沥青质含量高，粘度大，与水混合形成一种热力 学不稳定体系，两相之间的界面张力大，若将稠油与稠油复合降粘压 裂液按一定的油液比混合，由于表面活性剂的作用，降低了油水两相 间的界面张力，形成了以稠油为分散相，水为连续相的O/W型乳状液。
(2）对稠油有显著的降粘作用。
(3）不需添加破胶剂，遇水或遇油自动破胶。
(4）冻胶粘度不高，携砂性能相对较低。
VESTH-2具有无水不溶物、能有效降低稠油粘度，压后易 返排等特点，因此对裂缝导流能力及支撑剂渗透率伤害较 小，可使压后裂缝保持高的导流能力。
六：VESTH-2的增粘与破胶机理
VESTH-2是以阳离子表面活性剂为主剂，分子结构由长链的亲油基团 和亲水基团组成，当表面活性剂浓度达到临界胶束浓度CMC1时，亲 油基团伸入水相，使表面活性剂分子聚集，形成以长链亲油基团为内 核，亲水基团伸入溶剂的球形胶束，粘弹性表面活性剂的浓度继续增 大，达到CMC2时，并加入活化剂和KCl改变溶液性质时，表面活性 剂胶束占用的空间变小，合并成棒状胶束，棒状胶束会进一步合并成 为蠕虫状胶束，这些蠕虫状胶束由于疏水作用，当表面活性剂浓度达 到临界浓度时，蠕虫状胶束便纠缠在一起，形成了空间交联网状结构 （下图），形成具有一定粘度的液体。
稠油油藏压裂新技术
答辩人：何启祥 指导老师：李天太
一：题目背景
► 为解决吐玉克油田前期压裂出现的增产幅度小、有 效期短、压后存在出砂现象、水基压裂液对地层产 生伤害等问题，我们研究开发出了一系列新技术包 括：降粘压裂液、防止油井出砂的涂敷砂、提高裂 缝导流能力与防砂的高压充填等。
► 这不仅降低了压裂液对地层的伤害还很好地解决了 吐玉克油田低渗、高粘度，易出砂等地质特点的压 裂需求，取得了良好的压后效果。
对地层伤害评价
该压裂液体系中表面活性剂相对分子质量小，无水不溶物存在， 遇水或遇油均能自动破胶，破胶液无残渣，对地层伤害小。使 用VESTH-2，岩芯渗透率保持率可达到90%左右，用常规水基 压裂液，岩芯渗透率保持率源自有50%左右。现场应用效果分析
2006年3月，稠油复合降粘压裂液首次在玉东2-5井上 进行现场实验，该井50℃地面脱气原油粘度达 30000mpa.s左右，稠油流动性差。为控制缝长延伸 过大，采用二次加砂压裂技术，且低排量注入。为提 高压裂液的携砂性能，全程混氮气注入，从而使其压 裂液泡沫化后起到增粘的作用。现场施工一次成功。
储层胶结方式以孔隙胶结为主。颗粒之间以点-线 接触为主，其次为线接触。成岩作用主要是压实 作用，压实程度中等到弱。岩心试验分析结果表 明，玉1区块水敏程度中等偏强，水敏指数0.47～ 0.71。玉东区块水敏程度强，水敏指数为0.68～ 0.98。需防止压裂液水敏伤害。
吐玉克油藏原油具有高密度、高粘度、高凝 固点、高非烃含量、中等含蜡量“四高一中” 的特点。由于原油粘度高，流动性能极差， 常规开采难度较大,自然产能在1.5t/d左右， 需进行压裂改造。
二：稠油开采技术发展
国内外稠油开采主要采用热采方式，配套蒸汽吞吐、蒸汽 驱等稠油热采配套技术。近年来，随着国民经济发展对石 油资源的需求，稠油资源得到了有效利用，稠油压裂技术 也得到了较快发展。辽河、江苏、胜利等油田在稠油压裂 改造方面进行了研究与攻关，以形成高导流能力的裂缝为 主要目标，配套了高砂比压裂、热化学压裂，压裂复合防 砂等技术，已成为稠油开采重要的配套技术之一。目前稠 油压裂技术已向端部脱砂压裂、深层稠油压裂、压裂降粘 一体化、复合防砂压裂、降低地层冷伤害等方面发展，压 裂改造技术在稠油开采方面发挥的作用越来越大。目前稠 油压裂技术已向端部脱砂压裂、深层稠油压裂、压裂降粘 一体化、复合防砂压裂、降低地层冷伤害等方面发展，压 裂改造技术在稠油开采方面发挥的作用越来越大
三：土克玉油田的特性
吐玉克稠油油藏位于吐鲁番市境内，1995年 至今，相继发现了吐玉克、玉东、鲁克沁三 个稠油区块，含油层系为三叠系克拉玛依组， 埋深2200—3500m。石油地质储量共计 8300吨累，积探明石油地质储量5416万吨 。 油藏属层状边底水断块油藏，油藏埋藏深。 储层为中孔中渗。区块、层内物性差异较大， 温度压力变化差异大。油层厚度较大，在 18m以上，储层下隔层较差，上部隔层厚度 在10m以上，又无水层，储隔层应力差约 5MPa，可以起到控制裂缝向上延伸。下部 无明显膈层，距离含油水层厚度仅5m左右， 储隔层应力差不足2MPa，压裂时有可能发 生裂缝向下延伸将会失控，压穿含油水层， 导致地层水指进而无效。
四：目前压裂存在的问题
吐玉克稠油油藏前期压裂虽然取得了一定 的效果，但是还存在如下一些问题：
增产幅度小,有效期短,压后存在出砂现象,水基压 裂液对地层产生伤害,压后存在出砂现象.
针对前期吐玉克稠油油藏压裂所出现的问题，今 年进行了一系列的新技术的研究，如为降低地层 伤害的降粘压裂液、防止油井出砂的涂敷砂、提 高裂缝导流能力与防砂的高压充填等。
粘温性能评价
粘温性能是反映压裂液质量好坏的一个关键因 素，它与施工的成败有着密切的关系。该压裂 液体系的粘温性能受到温度，稠化剂浓度、活 化剂浓度、KCl浓度、胶联比等因素的影响， 其中，受温度、稠化剂浓度的影响最明显，以 下主要评价温度、稠化剂浓度对压裂液粘温性 能的影响。
通过实验可以得出，VESTH-2适合于50℃～ 70℃的中低温地层，浓度在6%为宜。
五：降粘压裂液研究
由于常规水基压裂液与储层存在一定的不配伍性，对储层 产生一定的伤害。为降低这种伤害作用，提高裂缝导流能 力。基于这样的技术思路，我们研究开发了新型稠油复合 降粘压裂液(简称VESTH-2)，该压裂液是以粘弹性表面活 性剂作为稠化剂的压裂液。其具有以下显著特点：
(1）复合压裂液不含固相，无残渣，无滤饼，伤害低。