低渗储层纤维压裂液研究及应用

2019-10-16王黎

石油化工应用 2019年9期

王黎

（中原石油工程有限公司井下特种作业公司，河南濮阳 457164）

低渗、特低渗储层闭合压力高，容易导致裂缝闭合，采用纤维压裂液体系能有效改善支撑效果，在裂缝内形成超高导流能力的通道供地层流体流动，裂缝内流体的流动不再局限于支撑剂充填层的孔隙内，裂缝导流能力比常规压裂液体系的高出几个数量级，增产效果远远好于常规的压裂液体系[1-4]。

1 纤维压裂液研究

1.1 纤维种类及长度优选

实验初步优选了聚丙烯腈-1、聚丙烯-2、聚乙烯醇-3、聚酯纤维-4 及玻璃纤维-5 五种纤维，并以相同的添加比例配制成五种纤维压裂液，来测定纤维种类对支撑剂沉降的影响（见图1），从图1 中可以看出不同纤维种类压裂液支撑剂沉降速度差别较大。其中聚丙烯腈纤维与聚酯纤维表现最好，玻璃纤维次之，聚丙烯表现最差，但聚丙烯腈纤维在水中的分散性与悬浮性较差，故优选聚酯纤维。

通过对比不同长度的纤维对支撑剂沉降速度的影响（见图1）看出，纤维太短对支撑剂沉降速度减缓不明显，较长长度的纤维对支撑剂下沉速度的影响差别不大，9 mm 的纤维效果最好，但与6 mm 相差不大，所以采用6 mm～9 mm 的纤维。

图1 不同纤维种类及长度压裂液中支撑剂沉降速度

1.2 纤维浓度优化

1.2.1 不同纤维浓度压裂液对支撑剂沉降速度的影响纤维浓度增加，则支撑剂沉降速率逐渐降低，纤维互相之间更容易形成网状结构，相互缠绕，阻止支撑剂沉降（见表1）。通过表1 可以看出，纤维比例在0.2 %即可改善压裂液携砂性能。

1.2.2 不同纤维浓度压裂液对黏度及导流能力的影响配制胍胶含量0.25 %的压裂液，然后加入0.00 %～1.00 %的聚酯纤维搅拌均匀，利用流变仪在剪切速率170 s-1测其黏度，实验结果（见图2），纤维加量小于0.20%时压裂液黏度随纤维增加黏度增加。大于0.20%后压裂液黏度随纤维增加而减少。纤维加量为0.20 %时黏度最大。但是总体来说黏度随纤维浓度的变化范围很小，对实验效果影响不大。

表1 不同纤维浓度压裂液支撑剂沉降速度

图2 不同纤维浓度压裂液黏度随剪切时间变化图

随着纤维比例的增加，裂缝导流能力增大。加入纤维后，支撑剂柱的稳定性强，支撑剂柱的变形小，承受闭合压力的影响的能力增强，从而裂缝内通道减小幅度降低，故导流能力增大。但随着纤维加入比例的增大，裂缝导流能力的增幅减小。考虑经济效益，加入适量纤维即可。继续增大纤维加入比例，对导流能力的变化影响不大。

1.3 压裂液胍胶浓度优化

沉降15 min 后不同胍胶浓度压裂液对支撑剂沉降速度的影响（见图3、图4）。从图中可以看出，随着胍胶浓度的升高，支撑剂的沉降速度逐渐降低。浓度达到2 500 mg/L 后，支撑剂降速变缓，所以优选胍胶浓度为0.25 %。

图3 不同胍胶浓度压裂液对支撑剂沉降速度的影响（15 min）

图4 不同胍胶浓度压裂液对支撑剂沉降速度的影响

1.4 纤维对支撑剂导流能力影响评价

实验选用30/50 目陶粒支撑剂，铺砂浓度5 kg/m2，纤维加入比例0.2 %，采用五种铺砂方式（见图5），分别在导流室内铺置2～6 个支撑剂团。将砂比为35 %（体积比）的支撑剂混入常规压裂液和纤维压裂液中，用裂缝导流能力评价仪测定纤维携砂导流能力。

图5 五种铺砂方式

实验结果（见图6）表明，纤维脉冲加砂压裂裂缝导流能力比常规压裂裂缝导流能力大10 倍以上。裂缝内通道体积越大，导流能力越大。但对于储层中的支撑裂缝，过大的通道，在闭合压力的作用下，会使支撑剂柱四周的裂缝宽度减小，裂缝中形成窄点，导致导流能力降低，所以应该结合实际储层情况选择合适的铺砂方式。

图6 不同铺砂方式下的导流能力

2 现场应用情况

截至目前该纤维压裂液在新疆低孔特低渗致密砂岩储层1 口井、砂泥岩互层（泥岩）储层1 口井以及页岩油储层2 口井进行了现场应用，其中T 井压裂井段为5 306.00 m～5 308.00 m、5 314.00 m～5 317.00 m、5 324.00 m～5 327.50 m，注入井筒压裂液量376.8 m3，支撑剂量17.3 m3，加纤维量200 kg，施工排量4.2 m3/min，最大施工压力78 MPa。施工过程中未出现脱砂、砂堵、设备井筒堵塞等情况，现场应用效果良好。