井下處 連續(xù)混配壓裂工藝技術(shù)研究

連續(xù)混配壓裂工藝技術(shù)研究

長慶石油勘探局井下技術(shù)作業(yè)處二○○六年二月一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢二、稠化劑的開發(fā)三、連續(xù)混配車的開發(fā)四．投產(chǎn)與應(yīng)用五、連續(xù)混配壓裂效益評價六、結(jié)論連續(xù)混配壓裂工藝技術(shù)研究一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢20世紀(jì)70－90年代，國外公司先后開發(fā)了水基和油基的濃縮壓裂液LGC√油基LGC具有穩(wěn)定性好、粘度低、可泵性好的優(yōu)點ㄨ存在水化速度緩慢的問題

為了彌補(bǔ)水化速度不足的問題，主要靠改進(jìn)稠化劑的性能及提高配液設(shè)備。一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢90年代末國外配液工藝有了很大的改變將穩(wěn)定劑、分散劑、壓裂用化學(xué)劑以液態(tài)的形式噴灑在稠化劑干粉上，烘干之后，密封包裝壓裂施工前，只需將混合物與有機(jī)溶劑在配液站或施工現(xiàn)場快速混合均勻即可配成壓裂液，然后進(jìn)行連續(xù)壓裂施工這種方法配成的壓裂液性能較好，配制簡單、方便，更適合現(xiàn)場壓裂施工，但要求專門的生產(chǎn)設(shè)備，在施工時，需混配設(shè)備相配合，同時成本很高開發(fā)快速水化及低濃度的改性胍膠粉；開發(fā)能促使胍膠快速水化的化學(xué)添加劑

近年來，國外的壓裂混配工藝技術(shù)發(fā)展很快，并取得了成功，主要集中在兩個方面一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢

2000年以來，國內(nèi)許多油田投入很大精力作連續(xù)水基壓裂工藝技術(shù)方面的研究，均是基于油基的LGC方面的研究，但目前均處于實驗室階段，難點也在于LGC的水化速度不能滿足現(xiàn)場要求。一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢？一、國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢結(jié)合國內(nèi)外壓裂液的發(fā)展現(xiàn)狀，通過調(diào)研及室內(nèi)模擬試驗，我們決定從影響壓裂液配制質(zhì)量的稠化劑和現(xiàn)場配液設(shè)備二個方面進(jìn)行研究與開發(fā)從2001年起先后研究出了油基濃縮胍膠、特級羥丙基胍膠和速溶胍膠，特別是速溶胍膠的研制成功，給連續(xù)混配壓裂工藝奠定堅實基礎(chǔ)二、稠化劑的開發(fā)速溶胍膠CJ2-8增稠劑的開發(fā)1、CJ2-8速溶胍膠與CJ2-6羥丙基胍膠指標(biāo)對比從上表可以看出，CJ2-8與CJ2-6相比，前者水不溶物含量，低了30%～65%，0.4%的基液粘度，低了約8%左右，其它技術(shù)指標(biāo)接近。技術(shù)指標(biāo)CJ2-8CJ2-6外觀淡黃色粉末淡黃色粉末細(xì)度過120目>90>99水不溶物/%3.5～5.58～100.4%原膠液粘度/mPa?s36～4239～450.3%原膠液粘度/mPa?s2124pH值7.07.0交聯(lián)性能交聯(lián)好，能挑掛交聯(lián)好，能挑掛二、稠化劑的開發(fā)2、

CJ2-8和CJ2-6溶脹速率對比曲線圖：

從上圖可以看出：25℃時，高速攪拌1min，CJ2-8比CJ2-6溶脹速率提高了10%～20%，尤其在溶脹前10min優(yōu)勢更為明顯；二、稠化劑的開發(fā)從上圖可以看出CJ2-8與水混合并高速攪拌3min后，粘度值即可達(dá)到最高基液粘度值。CJ2-8不同攪拌時間溶脹速率對比曲線圖二、稠化劑的開發(fā)3、溫度的影響從上圖可以看出：在不同溫度下，高速攪拌1min，CJ2-8比CJ2-6的溶脹速率均高，溫度越高，差距越大。CJ2-6在30℃時15min后溶脹速率才能達(dá)到80%左右，而液體在連續(xù)混配車允許溶脹時間只有4－10min，就算在10min時，其溶脹速率也只有70.8%。CJ2-8在10℃以上高速攪拌后，3min就能達(dá)到80%以上溶脹速率。二、稠化劑的開發(fā)我們還對CJ2-8增稠劑進(jìn)行了以下性能的分析研究：

1、交聯(lián)凍膠的性能評價

2、流變性能

3、破膠性能

4、水不溶物含量與破膠殘渣

5、濾失性能

6、破膠液表、界面張力

7、巖心傷害實驗

8、分散性能二、稠化劑的開發(fā)均能滿足壓裂施工的要求，和0.3%低濃度液體體系性能相當(dāng)。二、稠化劑的開發(fā)稠化劑的對比試驗

為了確定連續(xù)混配的稠化劑的類型，先后采用不同的模擬裝置對不同的胍膠進(jìn)行了對比實驗：

第一次實驗：用羥丙基胍膠、LGC和CJ2-8增稠劑CJ2-8增稠劑LGC羥丙基胍膠溶脹速率%9290.973第二次實驗：用羥丙基胍膠、特級羥丙基胍膠、CJ2-8增稠劑和美國胍膠。CJ2-8增稠劑特級羥丙基胍膠羥丙基胍膠胍膠(美國)溶脹速率%88.488.181.672.2

根據(jù)以上實驗得出：CJ2-8增稠劑和特級羥丙基胍膠均符合要求，CJ2-8增稠劑溶解性能最好，因而確定選用CJ2-8增稠劑作為本項目中的增稠劑。三、連續(xù)混配車的開發(fā)1、工藝原理三、連續(xù)混配車的開發(fā)自動調(diào)節(jié)流量的噴射型混合器；自動調(diào)節(jié)流量的噴射型混合器是四機(jī)賽瓦公司針對配液而專門設(shè)計的一種新型混合器。由于壓裂液具有很強(qiáng)的粘性，極易粘附在材料上，在設(shè)計制造中采用了新的有機(jī)材料，成功的解決了配液粘結(jié)問題。2．關(guān)鍵技術(shù)

失重法實時動態(tài)測量稠化劑；

采用失重法實時動態(tài)測量稠化劑是根據(jù)清水瞬時流量和配液比均勻不斷的加入稠化劑，消除局部的不均勻性，提高了配液質(zhì)量；通過試驗又解決了失重法實時動態(tài)測量在車上的防振抗干擾難題。

2．關(guān)鍵技術(shù)三、連續(xù)混配車的開發(fā)三、連續(xù)混配車的開發(fā)高效水合技術(shù)，液位自動控制；

高效水合技術(shù)很好地解決從現(xiàn)場配液到與混砂車相連邊配邊壓的問題,在短時間混合后可獲得穩(wěn)定的粘度。液位自動控制，保證各儲液罐內(nèi)的液位都保持在一個適宜的高度，維持一定的水合時間；大排量連續(xù)配液，保證出口粘度達(dá)到85%以上，是該項目的另一個關(guān)鍵技術(shù)。2．關(guān)鍵技術(shù)三、連續(xù)混配車的開發(fā)計算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)計算機(jī)、軟件、控制元件、傳感器和電器元件組成。工作時，計算機(jī)根據(jù)設(shè)定的清水流量，粉水配液比，調(diào)整相應(yīng)的水量、粉量，維持配液比設(shè)定值。控制系統(tǒng)還包括:數(shù)據(jù)記錄下粉精度控制1#、2#、3#液添泵控制1#、2#、3#罐液位控制3.計算機(jī)自動控制系統(tǒng)三、連續(xù)混配車的開發(fā)配液流量：1.0-3.0m3/min配液濃度：0.2%-0.6%(粉水重量比)加料精度：±1%溶液累計精度：±2%出口粘度：水溫為20℃時，0.4%的CJ2-8增稠劑，溶漲不低于85%；自動控制系統(tǒng):根據(jù)設(shè)定的指令自動將水、胍膠粉和液體添加劑按設(shè)定比例自動混合；根據(jù)混砂車的要求，實時改變配液流量，并能夠?qū)崿F(xiàn)與計算機(jī)通訊；4.主要技術(shù)指標(biāo)四、投產(chǎn)與應(yīng)用2005年8月中旬，連續(xù)混配車接回后，先進(jìn)行預(yù)驗收，在賀旗基地進(jìn)行設(shè)備性能的檢測，標(biāo)校流量計，整改了12項問題。2005年8月下旬，利用連續(xù)混配車對壓裂液體進(jìn)行了現(xiàn)場配液試驗和壓裂施工試驗，干粉、添加劑與清水均實行自動化控制。四、投產(chǎn)與應(yīng)用實驗1：羥丙基胍膠試驗（理論濃度：0.3%；實際濃度：0.3%）排量顯示m3/min1.5溫度℃28干粉顯示Kg/min4.5混合時間min8’10"水溫℃19起始干粉重量kg99末始干粉重量kg15.8總液量m327.7序號延續(xù)時間開始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s16.518181819.52121溶脹速率%78.62基液粘度mPa.s16.5181818212121溶脹速率%78.63基液粘度mPa.s21212121242424溶脹速率%884基液粘度mPa.s22.5242424242425.5溶脹速率%88.2四、投產(chǎn)與應(yīng)用實驗2：CJ2-8增稠劑試驗（理論濃度：0.3%；實際濃度：0.3%）排量顯示m3/min1.4溫度℃26干粉顯示Kg/min4.2混合時間min7’36"水溫℃19.5起始干粉重量kg96.8末始干粉重量kg10.8總液量m328.6序號延續(xù)時間開始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s9999999溶脹速率%1002基液粘度mPa.s10.510.510.512121212溶脹速率%87.53基液粘度mPa.s13.513.513.513.513.513.513.5溶脹速率%100四、投產(chǎn)與應(yīng)用實驗3：特級胍膠試驗（理論濃度：0.3%；實際濃度：0.3%）排量顯示m3/min3溫度℃18干粉顯示Kg/min9.01混合時間min4’07"水溫℃17.5起始干粉重量kg99末始干粉重量kg15.8總液量m327.7序號延續(xù)時間開始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s13.51515151515溶脹速率%902基液粘度mPa.s151818181818溶脹速率%83.33基液粘度mPa.s2122.522.522.522.522.5溶脹速率%93.34基液粘度mPa.s2425.525.525.525.525.5溶脹速率%94.1四、投產(chǎn)與應(yīng)用1．現(xiàn)場配液試驗

為了確保邊配邊壓一次成功，先在西峰油田進(jìn)行了6口井的配液試驗，分別用排量1.5m3和排量3m3選用不同的胍膠配制液體820m3，檢驗設(shè)備性能，檢測液體質(zhì)量，設(shè)備性能達(dá)到要求，配液質(zhì)量滿足不同排量的邊配邊壓施工要求。四、投產(chǎn)與應(yīng)用2．連續(xù)混配壓裂試驗西44-034井(0.35％CJ2-8增稠劑)施工排量2.2m3/min溫度℃18加砂35m3入地液量110m3液添比例1.3％交聯(lián)比100：0.6pH值8.510min基液粘度28.5mPa.s20min基液粘度31.5mPa.s30min基液粘度30mPa.s交聯(lián)性能良好可以挑掛四、投產(chǎn)與應(yīng)用四、投產(chǎn)與應(yīng)用2．連續(xù)混配壓裂試驗榆83井(0.45％CJ2-8增稠劑)施工排量2.8m3/min溫度17℃加砂28m3入地液量160m3液添比例2％交聯(lián)比100：1.2pH值8.510min基液粘度34mPa.s20min基液粘度36mPa.s30min基液粘度36mPa.s交聯(lián)性能良好可以挑掛四、投產(chǎn)與應(yīng)用四、投產(chǎn)與應(yīng)用榆83井壓裂施工連續(xù)混配車現(xiàn)場裝料四、投產(chǎn)與應(yīng)用榆83井連續(xù)混配壓裂施工現(xiàn)場四、投產(chǎn)與應(yīng)用

連續(xù)混配壓裂技術(shù)通過在西峰油田6口井配液試驗和2口氣井、7口油井的連續(xù)混配壓裂施工，累計配液2000多立方米，工藝流程、機(jī)械設(shè)備和自動控制系統(tǒng)工作可靠，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能夠連續(xù)配制基液，配置的壓裂液質(zhì)量高，可以根據(jù)生產(chǎn)要求，隨時對工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，各項技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期目的。五、連續(xù)混配壓裂效益分析

常規(guī)油井壓裂規(guī)模單層加砂20m3配置液體120m3化工料費用2520元配液設(shè)備及人工費用1800元液體費用1770元清罐費用840元節(jié)約單層壓裂，用連續(xù)混配工藝施工比常規(guī)配液施工節(jié)約的費用為6930元五、連續(xù)混配壓裂效益分析

2005年井下處累計配液26.16萬方，壓裂2159次。若全面推廣連續(xù)混配壓裂技術(shù)節(jié)約費用6930×2159

＝1496.2萬元五、連續(xù)混配壓裂效益分析

1．連續(xù)混配壓裂工藝不存在液體腐敗的問題，施工結(jié)束后也不存在剩余壓裂液的處理，避免造成環(huán)境污染。2．壓裂液性能可根據(jù)施工情況臨時可調(diào)，包括濃度和數(shù)量，從而提高了壓裂施工的彈性和靈活性。社會效益五、連續(xù)混配壓裂效益分析3．降低勞動強(qiáng)度，利于保證員工的健康。不需要清洗儲液罐，減少現(xiàn)場配