酸性压裂液研究

【摘要】 本研究结合国内外酸性压裂液体系的研究现状，指出对其进行进一步研究的迫切性和必要性。继而对现存的一种多功能酸性压裂液的设计思路进行阐述，并简单对其优势性能进行评价，从而在此基础上对新型酸性压裂液的总体性能进行了综合评价，表明其具有较强的实用性。

【关键词】 酸性压裂液 新型 增稠 优势性能

1 国内外酸性压裂液体系研究现状

为达到酸联的目的，国外研制开发了羧甲基羟丙基胍胶压裂液。此酸联压裂液曾成功地改造东得克萨斯的某块地层，但羧甲基羟丙基胍胶材料价格极其昂贵，成本投入较大。

目前国内酸联压裂液停留在将主要作为增稠剂使用的阶段，但羟丙基胍胶在酸性环境下易水解，粘度降低速率极快，这些特性严重影响压裂液性能。廊坊分院研制开发了一种新型压裂液体系―缔合物压裂液体系。而现场使用结果却并不良好，表现为交联性能差，曾在应用于长庆神木-双山两口气探井时都发生了不同程度的砂堵现象，加上气藏埋深又远高于这两口试验井，所以该体系目前的应用条件并不完备。因此低成本、低残渣、酸联、破胶性能优良的增稠剂的研制开发成为紧迫工作。

2 多功能清洁酸性压裂液设计研究

结合上述研究，目前关于酸联压裂液的研制尚不完善，基于此，国内外低渗透油气田将水力压裂和酸压、酸化技术作为两种主要措施来实现增产改造。实践证明，单纯运用这两种技术的研究和应用都较为广泛。同样这两种技术也各有优势和劣势，选取其中一种技术作用于特地渗透难动用的地层，往往收不到显著效果，无法达到增产改造的目的。因此设计一种能够有效交联，性能良好的酸性压裂液，有机结合酸化和压裂更显得必要。下述便是对已存在的满足上述条件的一种新型阴离子表面活性剂设计的相关介绍。该产品也已取得良好的成效。

2.1 设计思路

新型阴离子表面活性剂摒弃了原来以盐水溶液作为酸溶液的做法，采用新型黏弹性表面活性剂作为稠化剂，能有效使新型黏弹性表面活性剂在酸液中稠化，从而形成具有低黏度、高弹性、低摩阻及强携砂能力优点的酸性黏弹性流体，集原来的黏弹性表面活性剂压裂液的所有优点于一体。该种流体性能良好的原因在于采用无残渣的表面活性剂作为稠化剂，与此同时体系溶液酸碱性发生变化，即由碱性变为酸性，这样就能保证在加砂压裂与地层酸化过程可同时进行，避免单纯压裂时的高施工压力对地层造成损害。此外，新型阴离子型表面活性剂活性剂体系，还具有防止砂岩地层润湿性反转的优势，同时经过负电的相斥作用滤失的压裂液能够大幅度减少。

2.2 性能简评

酸压、酸化工作液的使用目的是增加储层中酸压、酸化的穿透距离，延缓酸与地层的反应速度。使用变黏酸在一定程度上为实现这一目标奠定良好的基础。研究结合其功效对变黏酸作了如下解释；变黏酸可利用温度、pH值和反离子变化等手段，有效增加工作液的黏度，充分考虑在酸压、酸化过程中随着酸化的进展，酸的浓度会发生变化的研究事实；增加工作液黏度，可大大增加酸压、酸化的穿透距离，通过封堵微裂缝，减少工作液的滤失实现通过试验还对在不同工作温度下多功能清洁酸性压裂液的黏度与残酸浓度数之间的关系变化进行了研究。试验得出：

（1）流体的黏度随着酸化程度增加而发生巨大变化，说自转向功能的确存在；

（2）在不同温度条件下，流体黏度无明显变化，其最大值出现位置未发生变化。因此，确保新型阴离子表面活性剂酸性压裂液具有变黏酸的性能十分必要。

使压裂液在前置液造缝过程中具有变黏酸的功能，具有两方面意义：

（1）可以避免近范围污染和压裂作业对地层带来伤害，形成的裂缝形态较为理想，从而为建立后续携砂液开通了良好的渠道；

（2）可实现自转向，通过封堵微裂缝，减少工作液的滤失性能，使得与远井地带的缝洞储集体的沟通具有更大可能性和可行性。

3 新型酸性压裂液的性能研究与效果评价

3.1 性能总体研究

通过不断试验与应用，我们对新型酸性压裂液的总体性能进行以下研究：

（1）流变性，验证是否可满足大排量、高砂比的施工条件。

（2）防膨性能，验证是否可有效进行离子置换，是否各层间的分子作用力起到强化作用，和能否起到稳定粘土的作用。

（3）表界面张力测试，验证表界面张力高低，及其对毛细血管阻力和地层排液能力的作用结果。

（4）破胶性能，验证其破胶程度，对调整和改造施工工艺的影响。

（5）残渣含量，用离心机测试新型酸性压裂液的残渣含量，验证其是否满足理想的低残渣量要求。

（6）发泡性能，在一定温度条件下，使用Foam scan泡沫扫描分析仪比较酸性压裂液和常规压裂液的发泡性能，验证其是否具有发泡性能低的优势。

（7）静态滤失，采用高温高压滤失仪，验证酸性压裂液的携砂能力和降低滤液对储层的保护作用。

（8）岩芯伤害，计算该酸性压裂液岩芯渗透率平均伤害率，验证其储层适应性如何。

3.2 效果综合评价

经过研究和试验，我们发现新型酸性压裂液的应用效果良好，总结起来，表现为：

（1）低伤害。具有高破胶能力、低残渣含量等有点，不会对地层带来次生伤害。

（2）具有良好的降滤和缓速性能。此性能优势，有利于提高裂缝的延伸能力，可增大动态裂缝长度，且有效酸蚀裂缝长度也显著增大。

（3）降滤性能较好。新型酸性压裂液降滤能力增强，可有效地降低高渗透区的滤失速率。

（4）缝内转向优势。由高黏堵塞造成微细裂缝中的屏蔽暂堵，在缝内形成憋压转向，较普通压裂液有更强的新油区沟通能力。

（5）低摩阻、低施工压力。摩阻低，可以很大程度降低施工压力，保护近裂缝基质，避免其发生塑性变形。

（6）抗剪切性能良好，剪切持续时间长。可自动恢复交联，悬砂能力较强，保证压裂和酸化过程良好，使得作业后的导流能力增强。

4 结论

综合研究表明，新型酸性压裂液具有耐剪切、防膨性能良好、表界面张力低、破胶彻底、残渣含量小，泡沫稳定、低滤失液、岩芯伤害率低等诸多优良性能，降低了地层损害和污染，有利于作业工艺的改造和调整。同时，可确保与较远地带的储层进行沟通，创造近高渗透带，提高了措施效果。这些均可说明新型酸性压裂液对整体生产作业流程具有重要作用和意义，对其进一步研究和试验是目前也将成为今后一段时间内的重要方面。今后的研究可以借鉴国内外成功试验，对其进行综合，必要时进行现场应用，提高研究的精度和价值。同时保证研究轨迹和方向的正确性。

参考文献

[1] 杨彪，杨超，吴伟. 新型清洁压裂液（VES-SL）的研制及应用[J].胜利油田职工大学学报，2007（03）

[2] 周际春，叶仲斌，赖南君. 酸性条件下交联的新型压裂液增稠剂[J].海洋地质动态，2008（05）

[3] 周际春，叶仲斌，赖南君. 低温低渗气藏酸基新型压裂液增稠剂的研制[J].西南石油大学学报（自然科学版），2009（04）