中石油压裂液技术发展思考VIP免费

【技术】中石油压裂液技术发展思考文/程兴生卢拥军管保山王丽伟翟文明华中石油勘探开发研究院廊坊分院伴随着北美页岩气革命，储层改造技术正在引领全球非常规油气勘探开发的重大变革，已经成为与物探、钻井并列的三大关键工程技术。中石油60%～70%新增储量为低渗特低渗透非常规油气资源，低渗特低透、深层高温、非常规和海洋石油等“难新”领域待开发利用。改造对象从常规储层到非常规储层，储层物性由高渗透到低渗透、超低渗，甚至为纳达西级致密储层；油藏类型由常规油气藏到致密气、致密油、页岩气、煤层气等；并伴有低压、异常高压、水敏、高温等特性，改造对象异常复杂。随着改造井数、层数、段数越来越多，储层改造呈现大排量、高泵压、大规模、工厂化作业的特点。上述变化对压裂液与储层、新工艺的适应性以及成本投入提出新的要求，有必要对中石油压裂液技术现状进行梳理，对未来发展进行思考和规划。1中石油压裂液技术与应用现状压裂液的分类和命名目前没有统一的标准。按照稠化剂类型进行命名，可分为植物胶类压裂液、合成聚合物压裂液、表面活性剂压裂液、纤维素压裂液等。本文以稠化剂分类为主线，结合特色压裂液技术，介绍中石油压裂液技术及应用现状。1.1胍尔胶压裂液胍尔胶压裂液是由胍尔胶原粉或其衍生物与硼或锆等交联形成的冻胶。胍尔胶原粉水不溶物含量较高18%～25%，改性后的胍尔胶不溶物2%～12%。原粉1%浓度增黏能力187mPa.s～351mPa.s，冻胶破胶后残渣含量高，质量分数为7%～10%。原粉在大庆油田高渗浅层有应用。胍尔胶衍生物包括羟丙基胍尔胶（HPG）、超级胍尔胶（SHPG）、羧甲基胍尔胶（CMG）、羧甲基羟丙基胍尔胶（CMHPG）等，其中SHPG为高取代度、精制的羟丙基胍尔胶，水不溶物低，形成的压裂液破胶后残渣少，由于成本较高，仅在塔里木、华北、大庆、西南等油气田有少量应用。羟丙基胍尔胶压裂液：通常温度小于90℃采用HPG-无机硼交联体系，温度大于90℃采用HPG-有机硼体系，最高耐温为160℃，是中石油应用最多的压裂液体系。通过研发使用新型高效交联剂，形成的超低浓度HPG压裂液，显著降低了HPG使用浓度，可使0.15%HPG交联，突破美国压裂液0.18%交联下限，稠化剂相对浓度降低35-45%，残渣减少38-53%。2012年在长庆、大庆、青海、华北、冀东等油田实施近1600口井，较常规体系总计节用胍尔胶1000余吨，直接效益近亿元。羧甲基羟丙基胍尔胶（羧甲基胍尔胶）压裂液：在碱性条件下，CMHPG与有机锆形成压裂液，具有温度广谱（50℃～180℃）、低稠化剂用量（比常规胍尔胶低50%）、低摩阻（比常规胍尔胶低30%～40%）、残渣和残胶伤害低（比常规胍尔胶降低55%）、高悬砂能力等优点，性能达到国际先进水平。在长庆、吉林、冀东、大庆等油气田进行应用，大幅度提高了增产有效期。酸性压裂液体系具有适用于碱敏性地层、有效抑制黏土膨胀的特性，且能够适用于CO2增能和泡沫体系。酸性交联CMHPG压裂液（实现耐温150℃）在大庆、吉林、新疆、吐哈等油田碱敏性储层得到应用。低分子可回收压裂液：胍尔胶降解后分子量降低，为常规胍尔胶的1/20～1/10，水不溶物、破胶液分子量、对地层伤害均有所降低。低分子胍尔胶与硼交联后，形成暂时的水凝胶网络，作业过程中依靠地层的酸性对压裂液进行中和降低其pH值而破胶返排。可回收压裂液在长庆、四川等油田累计应用365口井，回收利用返排液8565m3，应用井返排液利用率达到97%。浓缩压裂液：为满足连续混配准确计量需要，将胍尔胶粉悬浮在柴油或对环境更友好的矿物油中，形成浓缩液体稠化剂。大庆油田和吉林油田通过技术引进，开展了浓缩压裂液现场应用试验。同时，吉林油田的连续混配装置实现了粉剂的准确计量，形成采用粉剂进行实时混配技术。总体来说，胍尔胶压裂液应用最为广泛，应用份额占90%以上，基本满足中石油常规压裂需求。但不同体系对配液水中无机盐离子存在不同程度的敏感，影响压裂液性能；另外，胍尔胶压裂液耐温很难突破180℃。1.2香豆胶压裂液香豆胶为国产稠化剂，是从香豆种子中提取的天然植物胶，其结构为半乳甘露聚糖。1%浓度增黏能力差异较大156～321mPa.s，香豆胶原粉水不溶物含量为7%～15%，具有良好的水...