水基压裂液高温延缓型交联剂的研究

摘要

我国低渗透油气藏具有类别多、含量高、分布广等特点,储量约占探明储量的2/3以上,开发潜力巨大。该类油气田具有储层致密、渗透率低、喉道微细等特征,易发生永久堵塞伤害作用。因此,低渗透油气储层对压裂液体系的性能要求更高,要求压裂液返排能力较好且对储层伤害较小。
　　 针对低渗透油气田的上述特征,为改善现有水基压裂液破胶不彻底、不易返排,对储层渗透率的伤害较大等缺陷,本文合成了两种高温延缓型交联剂:有机硼交联剂BOC-1和有机锆交联剂ZOC-1,二者复配制得有机硼锆交联剂BZC-1。相比较现有有机硼、有机锆交联剂,本文在稠化剂种类和交联体系pH值等方面有所改变。分别以聚乙烯醇(PVA)、羧甲基羟丙基胍胶(CarboxymethylHydroxypropylGuargum,简称CMHPG)和羟丙基胍胶(HydroxypropylGuargum,简称HPG)为稠化剂,开发了有机硼/聚乙烯醇(BOC/PVA)、有机锆/羧甲基羟丙基胍胶(ZOC/CMHPG)、有机硼锆/羟丙基胍胶(BZC/HPG)交联压裂液体系。同时,研究了不同因素对凝胶性能的影响,并对压裂液进行了室内评价。所得结果如下:
　　 (1)BOC-1的最佳合成工艺为:硼砂20%,甘露醇13.5%,水/丙三醇(体积比3:1)混合溶剂65%,NaOH1.5%。pH值9～10,反应温度80℃,反应时间4～5h。
　　 ZOC-1的最佳合成工艺为:氧氯化锆8%,甘露醇/乳酸25%,水/丙三醇(体积比3:1)混合溶剂65%,NaOH2%。pH值3～4,反应温度85℃,反应时间4～5h。
　　 BOC-1与ZOC-1以质量比1:1复配,搅拌均匀后可制得易破胶、耐高温的有机硼锆交联剂BZC-1。
　　 (2)BOC-1、ZOC-1及BZC-1凝胶具有良好的延缓交联性能,延缓交联时间分别可达70～120s、85～125s、80～120s。可通过调节体系温度、pH值及交联比等,控制交联时间和凝胶性能。
　　 (3)室内研究了稠化剂浓度、交联比、pH值、温度对凝胶性能的影响,确定了BOC/PVA、ZOC/CMHPG、BZC/HPG压裂液基本配方为:1.5%/0.8%/0.6%稠化剂+1.5%/2%/1.5%交联剂+1.5%/2%/2%pH调节剂%+1%/1%/1%破胶剂+1%/1%/1%黏土稳定剂。
　　 (4)参照《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》和《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》对三种压裂液体系进行了性能评价,结果表明:BOC/PVA、ZOC/CMHPG、BZC/HPG压裂液体系具有良好的流变性能,耐温温度分别可达95℃、115℃、130℃,对应温度下的剪切表观黏度分别为70～80mPa·s、80～90mPa·s、80～90mPa·S,具有较好的耐剪切性能,携砂性能良好。
　　 (5)BOC/PVA、ZOC/CMHPG、BZC/HPG压裂液体系破胶液黏度低,最大黏度分别为6mPa·s、4.8mPa·s和5.5mPa·s;残渣量低,分别为100mg/L、321mg/L和208mg/L;对岩心伤害率低,分别为15.02%、24.51%和20.41%,低于行业标准的规定。
　　 (6)BZC/HPG压裂液体系中加入吸附抑制剂,可有效改善有机锆交联剂对储层伤害严重的缺点。兼具BOC/PVA体系耐剪切、对储层伤害小和ZOC/CMHPG体系耐高温的优点,适于低渗透高温深井压裂改造。
　　 结果表明,开发的压裂液体系耐温耐剪切性能良好、破胶液残渣量低且对岩心伤害较小,适于高环保要求、不同井深井温的低渗透油气储层压裂改造。