转向重复压裂高效暂堵剂性能评价

转向重复压裂高效暂堵剂性能评价

付美龙;陈畅;胡泽文

【摘要】针对油井施工次数的增加,老井原有的人工裂缝生产潜能逐年降低等问题,提出了转向重复压裂技术,并介绍了水溶性SC-JXSG高效暂堵剂.通过室内静、动态实验评价了暂堵及解堵效果,分析了暂堵剂的浓度、注入量和注入压力对暂堵效率的影响.结果表明:①静态评价实验中,质量分数为3％的暂堵剂在30℃时溶解缓慢,80℃时也需数小时才能充分溶解;②裂缝性岩心暂堵动态实验中,在60℃条件下,注入1 PV质量分数为3％的暂堵剂,暂堵率可高达99％,突破压力梯度高达37.90 MPa/m;在80℃条件下,反向注入10 PV地层水解堵,最终解堵率可达73％.该暂堵剂现场试验效果良好,可以满足压裂暂堵现场施工要求.

【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2016(031)005

【总页数】5页(P43-47)

【关键词】转向重复压裂;水溶性;生产潜能;暂堵剂;暂堵效率;影响因素;长庆油田【作者】付美龙;陈畅;胡泽文

【作者单位】长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100

【正文语种】中文

【中图分类】TE39;TQ37

付美龙，陈畅，胡泽文.转向重复压裂高效暂堵剂性能评价[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(5):43-47.

FU Meilong,CHEN Chang,HU Zewen.Performance evaluation of high efficiency temporary plugging agent for steering refracturing[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(5):43-47.

目前老井原有的人工裂缝生产潜能越来越小，如果还是采用常规的重复压裂方法延伸老裂缝，便难以达到高产、稳产、提高采收率的目的[1]。

转向重复压裂暂堵技术的研究与应用，不仅可以提高油井的单井产量，还可以提高整个区块的开采力度，从而为油田的增产稳产提供保障，并能取得十分可观的经济效益和社会效益[2]。本文从转向重复压裂的机理出发，介绍了SC-JXSG暂堵剂的静态、动态评价及其参数优化，阐述转向重复压裂暂堵的可行性和有效性。

SC-JXSG是一种颗粒状、污染小的水溶性暂堵剂，可应用于转向重复压裂技术。该技术的核心是暂堵旧裂缝或天然裂缝，压开新裂缝。在水力压裂过程中加入暂堵剂，使主裂缝通道内形成桥堵，从而暂时封堵旧裂缝，压力升高后，压开新的支裂缝或更多微裂缝[3]。根据岩石力学、水力压裂力学理论，裂缝的启裂和延伸与地应力密切相关，无论裂缝在何处启裂，它总是沿着最大主应力方向延伸。初次压裂施工和压裂后的生产会导致井筒附近地应力的重新分布，产生诱导应力区。一般情况下，最大诱导应力等于裂缝闭合后作用在支撑剂上的净压力，它垂直于裂缝[4-5]；最小诱导应力平行于裂缝，当诱导力达到一定程度，将在井筒附近产生应力反转区，重复压裂时裂缝启裂的方向就会垂直于初次压裂裂缝的方向，当远离井筒以后，应力场恢复到初始应力场，重复压裂新裂缝逐渐转向到平行于初次裂缝方向并继续延伸。转向重复压裂过程中加入暂堵剂能有效暂堵原有裂缝，增加诱导力。基于流体沿阻力最小方向流动原则，暂堵剂颗粒会随压裂液进入旧裂缝，形成暂堵。当粒径大于地层孔喉直径1/3时，在表面形成滤饼，实现滤饼封堵；当粒径为地

层孔喉直径1/7～1/3时，形成内滤饼，实现桥堵；当粒径小于地层孔喉直径1/7时，颗粒可自由通过[6-8]。

2.1 实验材料与器材

实验材料：SC-JXSG暂堵剂、蒸馏水、模拟地层水(矿化度为1.56×104 mg/L)、胍胶粉。

实验器材：恒温水浴锅、电子搅拌器、电子天平(最小分度0.001 g)、量筒、胶头滴管、玻璃棒。

2.2 溶解、配伍性

称取3 g暂堵剂，将其注入到蒸馏水中与之混合，分别在30 ℃、60 ℃、80 ℃下放置0.5 h、1 h、3 h、5 h和8 h，观察其溶解情况。实验表明：SC-JXSG在30 ℃时部分缓慢溶解，在60～80 ℃时，5 h能够基本溶解；其在模拟地层水中溶解现象与在蒸馏水中基本一致，故其与地层配伍性良好。

2.3 分散稳定性

分别用自来水和质量分数0.5%胍胶稀溶液配置质量分数为3%的暂堵剂溶液，静置0.5 h、1 h、3 h、5 h和8 h，观察其是否有分层、沉淀现象，对比暂堵剂在2种溶剂中的分散稳定性。

结果表明，暂堵剂在自来水中有明显的沉淀现象，而在0.5%的胍胶稀溶液中始终能稳定悬浮，说明此暂堵剂在自来水中的分散稳定性不好，在0.5%的胍胶稀溶液中较好。建议暂堵剂在动态实验和现场施工时用胍胶稀溶液悬浮携带。

2.4 黏度测定

取分散稳定性实验中溶解后的暂堵剂溶液，分别在30 ℃、60 ℃、80 ℃下用布氏黏度计测定其黏度(表1)，并在80 ℃条件下测定SC-JXSG暂堵剂用稍微过量的过硫酸铵破胶后的黏度；对加入胍胶的暂堵剂溶液重复上述实验过程。

实验结果表明，暂堵剂SC-JXSG溶液的黏度随温度的升高而降低。由于胍胶的影

响，用胍胶携带暂堵剂的溶液黏度约为不加胍胶携带黏度的4～5倍，80 ℃破胶

后的黏度位于4.6～7.2 mPa·s，反排较为容易。

通过上述静态实验，发现SC-JXSG符合压裂施工暂堵要求。在静态评价的基础上，对其进行动态实验评价，以测试其突破压力梯度、暂堵率和解堵率，评价其实际暂堵性能。

3.1 实验材料与器材

实验材料：SC-JXSG暂堵剂、造缝岩心、蒸馏水、模拟地层水(矿化度为

1.56×104 mg/L)、胍胶粉。

实验器材：电子天平(最小分度0.001g)、量筒、胶头滴管、玻璃棒、岩心夹持器、二维平模模拟实验评价装置(海安石油科技仪器有限公司)。

3.2 实验步骤

①将岩心切成柱状，并对其进行人工造缝；②将岩心烘干后，称得干燥岩心的质量M1 ；③将岩心放入装有地层水的抽滤瓶中抽滤，待岩心充分饱和水，擦干其表面地层水，称得岩心饱和水后的质量M2；④(M2-M1)/ρ地层水得到岩心的有效孔

隙体积V；⑤将岩心放入岩心夹持器，附加3 MPa的围压，置于油藏温度下的恒

温箱中，以0.1 mL/min的流速用地层水正向驱替和反向驱替，压力分别记为p1

和p2；⑥正向以0.1 mL/min的速率向岩心注入1 PV质量分数为3%的暂堵剂溶液，记下稳定驱替时的压力p3；⑦让暂堵剂溶液在岩心中老化2 h，正向以0.1 mL/min的流速向岩心注入地层水，观察压力变化，并记下突破时的压力值p4，

继续驱替至压力稳定，记下稳定压力p5；⑧反向以0.1 mL/min的驱替速度向岩

心注入地层水，当注入量大于10 PV且压力稳定时停止注液，记下压力p6；⑨计算暂堵率ηw=(p5-p1)/p5×100%，突破压力梯度pf=p4/L，解堵率

ηk=p2/p6×100%。

3.3 实验结果