水溶性压裂暂堵剂的实验研究

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摘 要：水溶性压裂暂堵剂用于压裂封堵老裂缝，造新缝，改善油流通道；该剂在1%的水溶液及压裂液破胶液中在50℃、80℃、120℃均可溶解，溶解速度随温度增加而加快；室温20℃下，在压裂液中可分散并稳定；与压裂液及添加剂配伍；暂堵剂粒径对暂堵效果有影响，不同粒径组合比单一粒径暂堵压力高。

关键词：水溶性 压裂暂堵剂 粒径 暂堵压力

压裂暂堵是利用压裂暂堵剂泵入井内后选择性地进入封堵压裂的老裂缝，不强烈堵塞地层岩石孔隙，或通过有效地封堵射孔孔眼，并在垂直于老裂缝的方位进行定向射孔技术重新射孔，改变压裂裂缝走向，造新缝，改善油流通道，达到增产目的。

暂堵剂的性能对堵老裂缝造新裂缝起重要作用[1]。也对压裂后的施工效果产生影响。国内外通常采用水基压裂液进行压裂，因此，使用水溶性压裂暂堵剂对压裂施工具有更重要的意义。

一、实验仪器及材料

主要实验仪器：电子天平、恒温水浴、磙子加热炉、混调器、振动筛、岩心驱替装置

主要实验材料：非常规岩心管、去离子水、水溶性压裂暂堵剂黑色颗粒、饱和盐水、航空煤油、压裂液滤液等。

二、实验研究

1.水溶性研究

为完成施工目的、减少外来物质对产层伤害，压裂施工中所使用的暂堵剂最好在施工作业结束后，溶解返排掉。取5克压裂暂堵剂及500ml去离子水分别加入到密封钢瓶中，将密封钢瓶置于磙子加热炉中，温度设置为50℃、80℃、120℃，观察其水溶性。

实验结果表明在50℃去离子水中暂堵剂10小时完全溶解于水，80℃去离子水中暂堵剂6小时完全溶解于水，120℃去离子水中暂堵剂2.5小时完全溶解于水。温度升高，溶解速度加快。

用压裂液破胶液代替去离子水进行上述实验，实验结果同上。

2.分散性及稳定性

在室温20℃下，配制4.5%浓度的HPG压裂液溶胶液500ml，将5克压裂暂堵剂混入压裂液中。加入5ml交联剂。通过观察发现压裂暂堵剂均匀分散在压裂液冻胶中。将样品放置30分钟，没有发现分层现象。

3.配伍性

分别将1克压裂暂堵剂混入压裂液及压裂液添加剂中，发现压裂暂堵剂与压裂液及压裂液添加剂无不配伍现象。

4.水溶性暂堵剂粒径与暂堵效果模拟评价

水溶性暂堵剂粒径分布对封堵效果影响很大。小粒径暂堵剂不易在裂缝孔隙内形成桥塞，大粒径不易进入施工地层[2]。根据“三分之一架桥规则”和“三分之二架桥规则”[3]，，正确选择颗粒粒径与孔喉的匹配关系，即选择小于大孔道半径1/3的颗粒，即可达到颗粒类暂堵剂选择性进入高吸水层的目的。将暂堵剂研磨，分别过16目、40目、120目筛待用。

岩心模型为填砂管：填砂目数20-40目压裂用兰州石英砂，直径30cm，长度100cm，内置100cm长鱼骨状1cm裂隙管。

实验温度设置为50℃。用模拟盐水及油分别以低于lcm3/min的流速驱替岩心、用滴定管收集排出液，直至无水排出。分别按表1所示的粒径目数进行实验。用暂堵剂将裂缝填满实验需求目数暂堵剂后，然后分别将其配成1%的水溶液，注入5PV对上述岩心管进行暂堵效果评价。实验结果如表1所示。

由表1可见，组合粒径暂堵剂对岩心管有较好的暂堵效果。

随着注水时间和注入量的增加水溶性暂堵剂的暂堵压裂也在发生变化，图1显示的是水溶性暂堵剂随注水时间增加暂堵压力的变化。

实验结果表明水溶性暂堵剂该体系高强度为其主要性能之一 其最高封堵强度大于31MPa/m。随注水时间增加水溶性暂堵剂不断溶解，封堵压力不断降低。

三、结论

1.水溶性暂堵剂可以溶解于水，稳定性及分散性好，与压裂有良好配伍性。

2.暂堵堵效果模拟评价表明，水溶性暂堵剂具有良好的实验效果。

3.多种粒径组合暂堵剂比单一粒径暂堵剂更加具有更高的封堵压力。

参考文献：

[1] 邓琴等 暂堵压裂技术的现场应用 江汉石油职工大学学报 2007年07月 第20卷 第4期 55-56

[2] 张艳芳 水溶性暂堵剂HD的研制与评价 油气田环境保护 第19卷・第2期 29-31

[3] 樊世忠等 钻井液完井液及保护油气层技术[M]. 山东东营： 石油大学出版社 1996.