1、 化学工程与装备 2023 年 第 2 期 72 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 一种连续携砂滑溜水体系性能表征及现场应用 一种连续携砂滑溜水体系性能表征及现场应用 李 伟，侯堡怀，王 焱（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453）摘 要：摘 要：为了解决常规滑溜水在页岩储层携砂能力差、无法连续携砂的问题，优选了滑溜水主剂及配伍的添加剂，形成为了一套适合页岩油储层压裂用的新型滑溜水体系，可以实现连续加砂。室内对压裂液体系的综合性能进行了评价，结果表明，在 90、170 s-1条件下剪切 120 min 后，体系黏度仍能保
2、持在 20 mPas 左右，耐温抗剪切性能好。频率扫面结果表明，从 0.1 rad/s 的低频到 10 rad/s 的中高频，压裂液弹性模量均大于黏性模量，是典型的黏弹性流体；裂液体系破胶后具有低伤害特性，对储层岩心的基质渗透率伤害率较低。现场试验 23 口井，最高施工排量 14m3/min，具有良好的降阻性能，连续加砂最高砂比达 30%，能够满足非常规储层压裂对排量和加砂量的需求，具有良好的推广应用前景。关键词：关键词：滑溜水；页岩储层；连续携砂；粘弹性 与常规砂岩储层相比，页岩储层具有低孔、低渗的特点，产能较低，因此，需要采用体积压裂的方式进行开采来获得产能1-3。滑溜水压裂液体系是针对非
3、常规储层压裂改造而发展起来的一种新型压裂液体系，相对于传统的胍胶压裂液体系,滑溜水压裂液体系以其高效、低成本的特点在非常规油气田开发中广泛应用9-15。滑溜水粘度低，摩阻小，它可以进入天然裂缝中，使裂缝的范围扩大，增加了改造体积，提高油气井的采收率。D 油田页岩储层采用“高粘液体造缝+滑溜水”沟通远端页理缝网，实现复杂裂缝的“控近扩远”，取得了较好的效果。但由于常规滑溜水粘度和弹性低，携砂能力差，难以对人工裂缝有效支撑，并且由于常规滑溜水难以连续加砂4-8。为满足施工设计要求，通常需要加大压裂液的用量，这就造成了一定的资源浪费和环保问题。为此，在调研分析了各类压裂液特点及储层适应性的基础上16
4、-20，通过大量室内实验以新型聚合物 JZJ-3 为主剂，构建了一套适合非常规储层体积压裂用的新型滑溜水压裂体系，具体配方为：0.2%增稠剂 JZJ-3+0.15%复合添加剂FHJ+0.06%交联剂 JL02，可以实现连续加砂，大幅度降低了大规模体积压裂原材料费用，具有广阔的应用前景。1 实验部分 1 实验部分 1.1 材料与仪器 增稠剂 JZJ-3、复合添加剂 FHJ、交联剂 JL02，均为流体状。实验用水为去离子水；承德石英砂（规格为 30/50目，视密度不大于 2.70g/cm3，体积密度不大于 1.65 g/cm3，圆度不小于 0.9），HAAKE MARS III 流变仪。1.2 压
5、裂液配制 将一定量的增稠剂 JZJ-3 加入去离子水中，充分溶解按照一定比例加入复合添加剂 FHJ，并高速搅拌（一般1000-1500r/min），然后按照一定比例逐渐加入交联剂JL02，搅拌形成新型滑溜水压裂液。2 室内实验性能评价 2 室内实验性能评价 2.1 耐温抗剪切性能 室内测试了新型滑溜水压裂液在剪切速率 170 s-1、60 min 时，温度由 25 升至 100 时表观黏度的变化，图 1结果可见，实验结果表明，随着温度的升高，新型滑溜水压裂液体系的表观黏度逐渐下降，当温度为 90时，黏度仍能保持在 20mPas 以上，说明压裂液体系具有良好的温度稳定性能。图 1 新型滑溜水压裂
6、液体系耐温曲线 图 2 新型滑溜水压裂液体系抗剪切流变曲线 图 1 新型滑溜水压裂液体系耐温曲线 图 2 新型滑溜水压裂液体系抗剪切流变曲线 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.083 李 伟：一种连续携砂滑溜水体系性能表征及现场应用 73 测定了新型滑溜水压裂液在 90、剪切速率为 170 s-1条件下剪切黏度随时间的变化曲线如图 2 所示，实验结果表明，新型滑溜水压裂液体系在 90下剪切 60min 后，黏度仍能保持在 20mPas 左右，说明压裂液体系具有良好的抗剪切性能。2.2 动态粘弹性 压裂液的粘弹性特征通常用弹性模量 G和黏性模量G表征，两者比值（G/
7、G）高的液体，粘弹性相对较好，既有利于压裂悬砂，又能降低施工摩阻。90C 条件下，0.2%增稠剂JZJ-3+0.15%复合添加剂FHJ+0.06%交联剂JL02压裂液配方体系的弹性模量 G和黏性模量 G如图 3 所示。图 3 压裂液体系动态粘弹性曲线 图 3 压裂液体系动态粘弹性曲线 由图 3 看出，滑溜水弹性模量和粘性模量均处于较高水平，为典型的粘弹性流体。在震荡频率为 0.1-10 rad/s 时，压裂液体系的弹性模量 G 总是大于黏性模量 G，且保持在 1Pa 以上。依据 Hoffmann 提出的判断黏弹性流体的标准:在震荡频率为 0.1-10 rad/s，如果 GG，并且 G10-1P
8、a，即认为该溶液属于黏弹性流体。以上实验数据说明该新型滑溜水压裂液体系内部具有稳定的网状结构，分子间作用力较为均衡，弹性大于黏性，属于黏弹性流体。2.3 悬砂性能 采用静态落球沉降实验评价了新型滑溜水体系的携砂性能，并与常规减阻水压裂液体系进行对比。具体评价方法为：将配好的 0.2%增稠剂 JZJ-3+0.15%复合添加剂FHJ+0.06%交联剂 JL02 压裂液装入 100mL 量筒，分别记录25、90下记录粒径为 30-50 目石英砂在压裂液中的静态沉降速度，实验结果见表 1，由表 1 可以看出，在 25、90条件下 30-50 目石英砂沉降速度远低于常规滑溜水沉降速度，表明体系具有较好的
9、黏弹性可以提高携砂能力。表 1 压裂液体系的携砂性能 表 1 压裂液体系的携砂性能 不同温度下支撑剂沉降速度/（mm/s）压裂液体系 25 90 新型滑溜水 压裂液 0.197 0.543 常规滑溜水 压裂液 4.326 6.584 2.4 降阻性能 为评价连续携砂滑溜水的降阻性能，采用室内流动回路摩阻测试系统，测定了新型滑溜水压裂液体系的降阻性能，并与常规滑溜水压裂液体系进行了对比。由图 4 可以看出，随着排量的不断提高，压裂液体系的降阻效果逐渐提升，新型滑溜水压裂液体系的降阻性能优于常规滑溜水体系。图 4 新型滑溜水降阻率测试结果 图 4 新型滑溜水降阻率测试结果 2.5 防膨性能 使用膨
10、润土评价了新型滑溜水压裂液体系的防膨性能，实验温度为常温，实验结果见表 2。表 2 压裂液体系防膨性能评价结果 表 2 压裂液体系防膨性能评价结果 液体类型 膨胀体积/mL 防膨率/%清水 6.3 0 新型滑溜水 压裂液 0.9 91.3 由表 2 看出，新型滑溜水压裂液体系的防膨率能够达到 90%以上，具有良好的防膨性能。2.6 破胶性能 室内评价了加入不同配比破胶剂 PJZ 在模拟储层温度（90）下新型滑溜水压裂液体系的破胶效果，破胶时间4h，结果见表 3。表 3 压裂液体系破胶性能评价结果 表 3 压裂液体系破胶性能评价结果 实验温度/PJZ 用量/%破胶液黏度/mPas 破胶液表面张力
11、/(mNm-1)残渣含量/（mgL-1）0.1 1.8 22.97 2.1 0.15 1.2 23.48 1.4 90 0.2 1.1 23.15 1.2 实验结果表明，在 90条件下，加入不同比例破胶剂恒温破胶 4h，均能达到完全破胶效果，破胶液表面张力及74 李 伟：一种连续携砂滑溜水体系性能表征及现场应用 残渣含量均能满足标准要求，其低黏度、低残渣含量极大地减轻对页岩储层的伤害。3 现场应用 3 现场应用 利用新型滑溜水压裂液体系其低粘高弹、低伤害的特性，在 S 油田应用了 23 口井现场试验，取得了较好的增产效果。以 Q1-H2 井为例介绍其应用情况，该井垂深 2297m，水平段长 2
12、338m，采用大规模体积压裂方式，现场压裂施工采用连续在线混配工艺，全程滑溜水连续加砂，共计注入压裂液 80077m3，其中滑溜水 41029m3，支撑剂 6838m3，Q1-H2井第 18 段施工曲线如图 5 所示，施工排量 13-14m3/min，最高施工压力 63.1Mpa，最高砂比 30%，降阻率为 66.2-75.3%，各项施工参数均能达到设计施工要求。图 5 Q1-H2 井第 18 段压裂施工曲线 图 5 Q1-H2 井第 18 段压裂施工曲线 4 结 论4 结 论（1）针对常规滑溜水压裂液体系携砂能力弱，无法实现连续加砂问题，以新型聚合物 JZJ-3 为主剂，再加入复合添加剂 F
13、HJ 及交联剂 JL02，形成了一套适合页岩储层开发的新型滑溜水压裂液体系，该体系可以实现压裂过程连续加砂。（2）新型滑溜水压裂液体系具有良好的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、低摩阻性能、防膨性能及较低的渗透率伤害，对页岩储层具有较好的保护效果。（3）现场试验结果表明，新型滑溜水压裂液体系具有良好的降阻效果，可以实现全程连续携砂施工，提高了压裂施工效率，各项施工参数能够满足页岩储层井压裂施工对降阻、低伤害、防膨的要求，具有广阔的应用前景。参考文献 参考文献 1 孙志成.大庆致密油藏储层应用的三种压裂液使用指标研究J.采油工程,2021(3):62-67.2 李伟.低成本不返排压裂液性能表征
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