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滑溜水压裂液体系配方
来源:断块油气田、石油化工应用 浏览 570 次 发布时间:2025-06-24
页岩气藏是典型的非常规天然气藏,它具有超低渗透率、生产周期长和开采寿命长的特点[1],渗透率一般在毫微达西至微纳达西之间,为获得理想的工业气流,一般用滑溜水进行大规模的压裂改造。结合页岩气储层压裂施工特点,对滑溜水性能要求:压裂规模大,“千方砂万方液”,要求体系满足连续混配;施工排量大(10 m3/min~20 m3/min),管柱摩阻高,要求滑溜水减阻效果好且抗剪切;水质来源复杂,要求体系具有抗盐性。
滑溜水压裂液体系配方
减阻剂的研制
开展分子结构设计,以具有多支链结构的聚合物分子作为本体,通过化学反应接枝多种功能性单体,合成了具有梳状分子结构的减阻剂DR64,实现了高效减阻和耐盐的目标。其侧链上的疏水官能团与高分子主链的亲水基团会产生分子间斥力,从而使高分子主链更易舒展,增强减阻性能。其磺酸基团能增强聚合物抗阳离子沉淀的能力,使高分子聚合物抗盐性能提高。
高效助排剂的优选
毛细管力的作用使流体流动阻力增加,导致压裂后压裂液返排困难。如果地层压力不能克服毛细管力,压裂液滤液和残渣吸附在裂缝表面,造成储层孔隙堵塞和压裂液无法返排,就会致使渗透率降低,伤害储层。为了减少压裂液在地层的停留时间,须使用助排剂,降低压裂流体的表面张力。以降低油水相间界面张力、增大与岩心表面接触角两方面为目标,选取不同助排剂进行对比(见表1),优选出具有较佳界面张力与接触角平衡值的新型助排剂ZPJ-6。与常规产品相比,新型助排剂具有较低的界面张力和较高的接触角,毛细管阻力相对减小。
黏土稳定剂的优选
压裂液以小分子水溶性滤液进入孔隙,水溶性介质使储集层黏土矿物膨胀、分散和运移,容易堵塞油层。如果不采取黏土稳定措施,将导致储集层渗透率不可逆转的下降。通过优选对比(见表2),优选的黏土稳定剂NTW-1,与常规稳定剂相比,防膨率好,分子粒径小,易在黏土矿物表层形成保护膜,减少了黏土颗粒晶层间斥力,能有效抑制黏土膨胀。
表面活性剂优选
在减阻水中加入表面活性剂的主要目的是减小表面张力,降低返排压裂液需要克服的地层喉道毛管力,从而促进压裂液返排。对于致密页岩气藏,压裂液的滞留会对储层造成严重的水相圈闭损害,使得表面活性剂的作用更为重要。对表面活性剂6个样品进行了性能评价,评价方法是利用K-100张力测量仪测定不同浓度表面活性剂溶液的表面张力,测定结果(见表2)。
表2表面活性剂评价
由表2可知,3种表面活性剂均具有较好的降低表面张力效果,在较低浓度时就达到了较低表面张力,且随着浓度的增加表面张力趋于平稳;3种表面活性剂按降低表面张力性能由高到低排序依次为PYKL、XXSD和BFC。
选用HLBT减阻剂,测试了3种表面活性剂对减阻剂减阻效果的影响(见表3)。
表3 3种表面活性剂对减阻剂减阻效果的影响
由表3可知,XXSD明显降低了减阻剂的减阻效果,而BFC则使减阻剂的减阻率有较小提高。
通过对3种表面活性剂的性能及其对减阻剂的影响评价可知,尽管XXSD具有最高的降低表面张力性能,但其大幅降低了减阻剂的减阻效果,因而选用BFC作为最优表面活性剂。