文档介绍：国外减阻水压裂液技术发展历程及研究进展

摘要:致密页岩气储层具有低孔、低渗的特点,勘探开发难度较大,大多数页岩气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。目前,国外页岩气开发最主要的增产措施是减阻压裂,即利用减阻...

致密页岩气储层具有低孔、低渗的特点,勘探开发难度较大,大多数页岩气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。目前,国外页岩气开发最主要的增产措施是减阻压裂,即利用减阻水压裂液进行体积改造。减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系。在美国、加拿大等国,减阻水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。
近年来,页岩气能源的开采在中国受到越来越高的重视。作为页岩气体积改造的关键技术,减阻水压裂液在中国具有广阔的应用前景。
一、减阻水压裂液发展历程
减阻水压裂液是指在清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂等添加剂的一种压裂液,又叫做滑溜水压裂液。减阻水最早在1950 年被引进用于油气藏压裂中,但随着交联聚合物凝胶压裂液的出现很快淡出了人们的视线。在最近的一二十年间,由于非常规油气藏的开采得到快速发展,减阻水再次被应用到压裂中并得到发展。1997 年,Mitchell t页岩气的压裂作业中并取得了很好的效果,此后,减阻水压裂在美国的压裂增产措施中逐渐得到了广泛应用,到2004 年减阻水压裂液的使用量已占美国压裂液使用总量的30%以上(表1)。
表1 2004年美国油气田各类压裂液用量所占百分比
早期的减阻水中不含支撑剂,产生的裂缝导流能力较差,后来的现场应用及实验表明,添加了支撑剂的减阻水压裂效果明显好于不加支撑剂时的效果,支撑剂能够让裂缝在压裂液返排后仍保持开启状态。
目前在国外页岩气压裂施工中广泛使用的减阻水的成分以水和支撑剂为主,总含量可达99%以上,其他添加剂(主要包括减阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂、阻垢剂和杀菌剂)的总含量在1%以下,尽管含量较低,这些添加剂却发挥着重要作用(表2)。
表2 减阻水压裂液中的主要添加剂
二、减阻水压裂液技术研究进展
1、新型减阻水压裂液体系
减阻水流体本身是一种差的支撑剂载体,需要通过提高其泵入速率来减少支撑剂的沉淀。此外,有人通过在减阻水压裂液中加入少量交联剂和线性凝胶来缓解支撑剂的沉降和铺置问题,高黏度流体尽管能达到这一目标但会显著降低裂缝的复杂度。
为了弥补减阻水体系上述缺点,Bell 等在2010 年首先提出一种新型的减阻水体系概念,该体系兼具减阻水体系和常规凝胶液体系的优点,可以在凝胶破坏前最大限度地运输经过地面设备和较长水平侧向井段的支撑剂,以创造一个足够复杂的裂缝网络。2011 年,Brannon等在Bell 等人的研究基础上研制出了一种新的交联聚合体系,通过在地层中可控的黏度降解,该液体转变为具有较低黏度的减阻水以提供所需复杂度的裂缝网。即这种液体可以先产生距井眼一定距离的平面裂缝,然后再自发转变为低黏度液体制造复杂裂缝。因而,该体系兼具减阻水和交联凝胶体系的优点,又克服了两者的缺点。此外,他们还通过裂缝模型证明了该体系在液体性能及裂缝网络延伸控制方面的实用性。在2011 年上半年,该体系在美国的德州、阿肯色州和路易斯安那州的页岩气开采中得