压裂液破胶液对低渗储层伤害机理研究

通过2种压裂液破胶液的岩心伤害、胶团粒径、分子质量、吸附性能等评价,研究了压裂液破胶液对低渗储层伤害的机理。实验结果表明：胍胶压裂液破胶液在未切除和切除10 mm后的岩心损害率分别为27.3%和4.5%,并在岩心端面观察到大量固相残留物;胍胶压裂液破胶液胶团粒径较大,难以进入岩心深部,伤害主要由岩心端面的滤饼引起。聚合物压裂液破胶液在未切除和切除10 mm后的岩心损害率分别为22.2%和15%,在岩心端面和深部均观察到固相残留物;聚合物压裂液破胶液胶团平均粒径较小,易进入岩心深部,在孔喉处吸附滞留,造成低渗储层深部伤害。     

压裂液对宝浪低孔低渗储层伤害因素的研究

实验考察了压裂液对岩心膨胀及润湿吸附性的影响、压裂液浸泡对岩心的影响、压裂液矿化度和pH值以及压裂液破胶液粘度对储层伤害率的影响,结果表明,造成储层伤害的主要因素为：储层毛管阻力高,对水的润湿吸附严重,造成水锁伤害;压裂液在储层滞留时间长,岩心浸泡后粘土微粒运移对孔道伤害;压裂液破胶不彻底,当压裂液的破胶液粘度大于7 mPa·s时会造成储层的渗透率明显降低。不适当的压裂液矿化度和pH值也会对储层造成较大伤害,则压裂液KCl加量应大于2%,压裂液的破胶液和滤液pH值应小于11。     

不同压裂液对大庆外围扶杨储层孔隙喉道伤害机理研究

不同压裂液体系对大庆外围致密油储层孔隙喉道具有不同的敏感性。基于X射线衍射、薄片鉴定等技术对区块储层的宏观和微观孔隙结构特征进行表征,分析了储层潜在敏感伤害特性,通过岩心驱替伤害试验,进一步评价了表面活性剂、高分子聚合物、胍胶3种压裂液基液与破胶液对储层岩心的伤害,并使用岩石润湿性测定、CT断层扫描和电镜扫描等方法,厘清了不同压裂液对2个区块致密油储层孔隙喉道微观伤害机理。结果表明,大庆外围致密油储层黏土含量高,易引起水敏、速敏;陆源碎屑中岩屑含量比较高,长石含量少,胶结物以方解石或方解石+黏土为主,储层孔隙结构性质差。3种基液对致密油储层均存在伤害,伤害程度依次增加,3种压裂液的破胶液对2个区块的孔隙和孔喉伤害率分别为45.11%和16.02%、34.57%和7.45%、13.06%和6.49%。实验结果为优化大庆外围致密油区块压裂液体系配方提供依据,可降低压裂液对致密油储层的伤害,提高大庆油田致密油藏的有效动用。     

龙26外扩致密油试验区压裂液损害评价及其微观机理

大庆龙26外扩试验区为典型致密储层,对压裂液损害更为敏感。依据SY/T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》在储层温度(90 ℃)下采用岩心流动装置进行了胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂压裂液破胶液的岩心驱替实验;结合CT扫描评价了3种压裂液破胶液残渣、残胶在岩心中的分布和对孔隙孔喉的损害程度。岩心驱替实验结果表明,胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂3种压裂液破胶液对岩心损害率分别为43.5%、24.3%和13.1%。CT扫描结果显示,胍胶和化学高分子聚合物压裂液破胶液残留物分别集中于岩心前1/10～2/5段和前1/2段,表面活性剂压裂液破胶液残渣含量少,但能侵入岩心各处;胍胶、化学高分子聚合物和表面活性剂压裂液破胶液对储层岩心孔隙和孔喉的损害率分别为15.41%和9.01%,6.43%和3.14%,8.94%和6.27%。分析认为,3种压裂液破胶液对储层岩心均以液相损害为主,固相损害次之。      

生物破胶酶研究及应用

针对压裂过程中压裂液常规化学破胶剂存在化学污染、破胶度有限等缺陷,根据生物酶破胶原理,利用国内独特的极端微生物资源,筛选出产半乳甘露聚糖酶的嗜碱菌和产半乳甘露聚糖酶的嗜热菌,开发出具有破胶性能的生物酶制品。介绍了筛选获得的嗜热菌DC-AW 6产生酶的特性,生物破胶酶的作用温度、使用浓度、岩心伤害、与压裂液添加剂的配伍性等,并在鄂尔多斯盆地延长油田2口井现场应用压裂液生物破胶酶获得成功。试验表明,生物破胶酶最佳作用温度40~80℃,压裂液酶法破胶后岩心伤害率为15%~25%,破胶残渣7%~8%,现场应用中压裂液的返排率达72%~75%,返排黏度为1.8~2.8 mPa·s。生物酶破胶彻底,使压裂液对地层的伤害降低到最小,在压裂工艺中具有较广泛的应用前景。     

瓜胶压裂液对储层的伤害特性

压裂液破胶后残渣是造成基质渗流率伤害和支撑剂充填层导流能力伤害的重要原因。为研究其伤害特性,从而减小对储层的伤害,在不同破胶剂加量下对两种瓜胶压裂液破胶后的性能进行测试并结合测得的破胶液黏度分析瓜胶相对分子质量大小,同时应用激光粒度仪测量两种压裂液破胶过程中的分子尺寸,对破胶液残渣进行离心并测量残渣含量,结合岩心流动实验对不同类型压裂液的破胶液进行伤害评价。研究表明：破胶时间过长会使破胶液的分子尺寸变大,出现絮凝现象,并造成更大的储层伤害;同时通常认为破胶液黏度越小,分子尺寸越小,对储层伤害越小的观点并不全面,其存在一定的局限性。     

稳定二氧化氯对羟丙基胍胶压裂液中水不溶物的降解作用

将ClO2应用到水基压裂液中,利用ClO2强氧化性对胍胶压裂液中水不溶物和交联后的超大分子进行化学降解作用,降低压裂液残渣颗粒对地层造成的伤害。采用马尔文激光粒度仪分析研究了在水基压裂液中加入ClO2对破胶液中固体颗粒浓度及其分布的影响;应用哈克粘度计和岩心伤害仪测试分析了含ClO2压裂液的粘度变化和伤害情况。同时也考察了ClO2对压裂液的杀菌作用。结果表明：在同样条件下,压裂液中加0．3％的ClO2使破胶液中固体颗粒的相对浓度下降了43％,岩心伤害率降低了近50％,同时破胶时间缩短了近2h,在35℃环境下原胶液粘度可保持3天以上。ClO2不但对压裂液中水不溶物具有显著的降解作用,而且还能降低压裂成本。     

建南致密砂岩气藏压裂液伤害主控因素

实验测定了建南致密砂岩油气藏羧甲基羟丙基瓜胶压裂液、低聚物压裂液和羟丙基瓜胶压裂液3种压裂液破胶后的黏度、表面张力及残渣含量,发现3种压裂液破胶后的性能参数存在一定的差异。通过测试不同压裂液体系对岩心的总伤害率和基质伤害率并计算出了水锁伤害率,发现岩心的水锁伤害率（65%~80%）远大于基质伤害率（5%~15%）,水锁伤害才是降低储层渗透率的主要伤害来源;且岩心基质伤害率和水锁伤害率不仅与压裂液的性能参数有一定的关系,还与岩心渗透率和岩性存在一定的关系。通过分解实验法逐步分析测定了这些因素对压裂液伤害的影响后得出,压裂液的残渣含量是影响基质伤害的主控因素;岩心渗透率是影响水锁伤害的主控因素。通过解水锁实验发现,严重水锁的岩心通过相应的解水锁措施后,岩心渗透率恢复值高达70以上,说明通过相应措施确实能减小水锁伤害。      

页岩油储集层数字岩心重构及微尺度下渗流特征——以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油为例

为深入认识页岩油储集层孔隙结构特征和渗流特性,以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层为研究对象,利用微CT扫描技术和聚焦离子束电镜扫描技术,构建三维数字岩心模型,获得孔喉结构参数,并基于该结构特征建立多孔介质微尺度渗流物模装置,研究流体在微通道内的低速流动规律,同时利用该物模装置测量不同压裂液的流动特性和伤害程度。研究结果表明:页岩油储集层的孔隙结构具有非均质性强、孔隙连通性差等特点,储集空间主要为纳米级孔隙,储集层的流动能力取决于微米级孔隙的数量和大小;流体在微观尺度下的低速流动为非达西流,有启动压力梯度,且随着驱动压差增加,边界流体才能不断流出;胍胶破胶液的残渣和大分子结构的凝聚物易对储集层孔隙产生堵塞,建议页岩油储集层压裂时减少胍胶的用量,提高滑溜水比例,减少储集层伤害。     

泡沫压裂液在志丹地区延长组长6油田适用性研究

针对志丹地区延长组长6油田油层岩心,配制了泡沫压裂液。通过室内评价试验,探讨了泡沫压裂液静滤失、动滤失对志丹地区延长组长6油层岩心渗透率的影响,及其破胶液对裂缝导流能力的伤害程度。结果表明,泡沫压裂液静滤失对岩心渗透率损害率达44.7%,对地层具有一定的伤害,但该压裂液动滤失对岩心渗透率几乎没有伤害;在地层条件下破胶液对裂缝导流能力伤害率为4.35%,影响较小。该泡沫压裂液对该地区的油气田增产开发有很大的适用性。     

车西洼陷低渗透储层孔隙结构特征及物性

根据岩心观察描述、铸体薄片、岩心分析化验等资料,研究了车西洼陷沙四上亚段低渗透储层孔隙结构特征,探讨了影响低渗透储层物性的主要因素。研究结果表明研究区沙四上亚段储层岩性以细砂岩和粉砂岩为主,平均孔隙度为14.3%,平均渗透率为13.2×10-3μm2,以低渗透砂岩储层为特征,储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝为主,储层孔喉半径一般小于6μm。当孔喉半径小于0.24μm,渗透率小于0.4×10-3μm2,排替压力大于1 MPa时,储层含油气性变差。影响沙四上亚段储层物性的主要因素包括孔喉半径、沉积物颗粒大小、溶蚀孔隙和微裂缝的发育情况,以及泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数。孔喉半径大的储层沉积物颗粒相对较粗,储层物性相对较好。溶蚀孔隙主要发育在2 000～2 600 m和3 000～3 700 m,溶蚀孔隙的发育能有效改善储层物性。微裂缝主要发育在断裂带附近,可提高储层渗透率5.4～220.1倍。泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数的增加使孔隙度减少3%～5%。     

缔合非交联压裂液储层伤害特征

高尚堡深层为低渗透油藏,以大孔细喉以主,微结构杂基含量高,易造成微粒运移损害。笔者开展了缔合非交联压裂液伤害特征分析,稠化剂粘均分子量为380×104,是具有长链疏水基团的聚丙烯酰胺类高分子化合物。破胶液粘度对基质渗透率伤害影响较大,破胶液表观粘度为2.71 mPa · s时,基质伤害率为28.75%;破胶液表观粘度为29.6 mPa · s时,对基质伤害率为51.9%。返排12 h后,基质渗透率下降15%~20%,说明该储层易造成颗粒运移伤害。核磁共振、压汞实验表明高分子聚合物主要堵塞对渗透率贡献值较大的孔喉（半径为2~9 μm）。扫描电镜实验表明残胶中的聚合物呈粒状、絮状,吸附滞留在岩石、粘土颗粒表面造成大吼喉数量减少,并且残渣及残胶相互缠结集中在岩芯入口端,远端逐渐减少,说明压裂液对储层的伤害主要集中在近井地带。综合研究认为,该体系不是完全清洁压裂液,宜在压裂液配方中关注彻底破胶性能和降低稠化剂的分子量。     

孔喉结构对CO2驱储层伤害程度的影响

在CO₂驱提高采收率的过程中,CO₂与原油、基质矿物的相互作用会对储层孔喉结构造成一定的伤害。为了揭示孔喉结构对CO₂驱储层伤害程度的影响,利用高压压汞、扫描电镜结合核磁共振技术,通过室内物理模拟实验确定岩心样品的孔喉堵塞程度,评价了不同孔喉结构的岩心样品在CO₂驱过程中的伤害程度,明确了CO₂驱储层伤害机理。实验结果表明：CO₂驱过程中产生的沥青质沉积及酸化作用对储层孔隙度的影响很小,实验岩心样品的孔隙度降幅为1%左右,而渗透率受到的伤害程度较高,Ⅲ类孔隙结构岩心的渗透率降幅达20.55%,且渗透率越低、孔喉结构越差,渗透率受到伤害的程度越高;孔喉堵塞程度与孔喉结构参数成正相关关系,孔喉结构越差,中值半径越小,越容易发生孔喉堵塞;Ⅰ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度较低,Ⅲ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度明显增高,最高可达到34.32%。该研究结果可为CO₂驱现场高效应用提供依据。     

鄂尔多斯盆地长7段致密油成藏物性下限研究

鄂尔多斯盆地延长组长7段致密砂岩储层在湖盆中心大面积分布,成藏期的储层物性下限是决定油气是否充注储层的重要参数。运用恒速压汞和纳米CT扫描技术分析了长7段湖盆中心渗透率小于0.3×10-3 μm2、孔隙度小于12%的致密砂岩储层的物性及微观孔喉特征。结果表明,其平均孔隙半径为160μm,喉道半径不超过0.55μm,均值为0.33μm。在分析致密油成藏期储源压差、原油物理性质及盆地流体特征的基础上,结合致密储层油气驱替模拟实验及最小流动孔喉半径法,综合确定了研究区长7段致密油成藏期油气开始充注时的孔喉下限为14 nm,孔隙度下限为4.2%,渗透率下限为0.02×10-3 μm2,要达到含油饱和度超过40%而实现致密油的大面积连续分布,孔喉半径下限应为0.12μm,孔隙度下限为7.3%,渗透率下限值为0.07×10-3μm2。      

恒速压汞及核磁共振技术在四川盆地西部致密砂岩储层评价中的应用

在深入分析恒速压汞法和核磁共振实验原理的基础上,结合岩心实验结果,分析川西新场地区上三叠统须家河组四段储集空间类型、孔隙结构类型、孔喉特征、孔喉比特征及其与孔、渗相关关系,研究孔隙和喉道对毛细管曲线的影响,探讨孔喉特征对可动流体参数的影响。川西须四段为低孔、低—超低渗致密储层,孔隙度介于1.6%～10.9%,平均5.9%,渗透率介于（0.01～2.81）×10-3 μm2,平均0.37×10-3 μm2。发育粗喉大孔、粗喉小孔、细喉大孔和细喉小孔4类孔隙结构类型,孔隙半径介于8～180 μm,平均112 μm,以微孔—小孔为主;喉道半径介于0.100～1.008 μm,平均0.484 μm,以微喉为主。孔隙半径对低—超低渗储层的物性影响较小,喉道半径与渗透率相关性较好,其影响了毛细管曲线的变化,控制了低渗透储层的物性特征,是决定气藏开发效果的关键性因素。孔隙半径、喉道半径和最终进汞饱和度对可动流体参数影响较大,基于此三项参数提出孔隙结构指数,结合测井曲线开展了川西致密砂岩储层评价,评价结果与实际效果吻合较好。      

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川中八角场香四气藏属低渗低孔致密砂岩气藏，压裂酸化是气层改造的主要措施。室内实验和现场实践证明：在气层改造过程中存在着多种地层损害因素：①水敏损害；②水锁损害；③压裂液残渣损害；④酸敏损害。这些因素使气层改造效果不甚理想。在岩心流动试验的基础上，结合电镜扫描、能谱分析等测试分析手段，对气层改造损害因素进行了定性、定量分析，认为：水敏产生的原因与储层含有膨胀性水敏矿物伊／蒙混层有关，另外还与低渗、细孔微喉结构和粘土矿物产状有关；水锁损害与含水饱和度、储层毛管压力、液体表面张力和润湿角等因素有关；目前压裂液残渣对该气层基岩渗透率影响不是主要因素，而水锁损害占总损害的６３．３％～９０．７％。在气层改造过程中，合理使用粘土稳定剂、铁离子稳定剂和助排剂等，对降低水敏、酸敏损害，帮助液体返排有重要作用。高能气体压裂是这类气藏改造的又一有效的工艺措施。