壓裂液在油氣開采過程中對(duì)油氣井的增產(chǎn)、增注、 新井老井的改造及油田最終采收率的提高起著重要 的作用.目前，在我國(guó)遼河、大慶、大港、長(zhǎng)慶、勝利等 油田有較多的低溫、低壓、高含婚、高凝油油藏，在采 用常規(guī)水力壓裂方法對(duì)這些油藏進(jìn)行壓裂施工作業(yè) 時(shí)，常出現(xiàn)壓裂液破膠不徹底、壓裂效果滯后或不能 達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量的現(xiàn)象，造成壓裂施工增產(chǎn)效果較差、 增產(chǎn)有效期較短.主要原因在于儲(chǔ)層溫度較低，常規(guī) 破膠劑(如過硫酸鹽、酶)的低溫破膠能力弱;注人地 層的冷流體使井底周圍的原油冷卻，黏度增大，甚至 原油析蠟或凝固，堵塞了一部分流動(dòng)通道，降低了裂 縫的導(dǎo)流能力[1，2].因此，如何解決常規(guī)水基壓裂液 的低溫破膠及對(duì)高含蠟、高凝油儲(chǔ)層的“冷傷害”問 題，是提高這些油藏壓裂施工效果的關(guān)鍵.

作者研究的微膠囊包裹化學(xué)生熱壓裂液體系是 利用微膠囊技術(shù)將化學(xué)生熱體系的催化劑包裹起 來，使生熱劑和催化劑微膠囊隨壓裂液一起注人壓 開的裂縫中，在一定時(shí)間后，釋放出的催化劑激發(fā)生 熱劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),迅速釋放出大量熱量，加熱裂縫 中的流體使其溫度升高，同時(shí)產(chǎn)生大量氣體，增加地 層壓力，達(dá)到提高油氣井壓裂殘液返排率、降低污 染、增強(qiáng)原油滲流能力、提高油井產(chǎn)能的目的.在作 者前期的工作中[3,4],主要進(jìn)行了化學(xué)生熱體系的 篩選、微膠囊的制備及評(píng)價(jià).在本文中，主要針對(duì)微 膠囊包裹化學(xué)生熱體系與常規(guī)水基壓裂液的配伍性 問題進(jìn)行研究.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器

羥丙基瓜爾膠，取自長(zhǎng)慶油田鉆采院;草酸微膠 囊，自制;硼砂、過硫酸銨、氫氧化鈉、氯化銨、亞硝酸 鈉、乙基纖維素、石蠟，均為市售化學(xué)試劑.

壓裂液配方條件:0. 6%羥丙基瓜爾膠+ 0.7% 硼砂+ 0.08 %過硫酸銨;100:5交聯(lián)比;pH調(diào)節(jié) 范圍 7.5~8.0;

微膠囊包裹化學(xué)生熱體系：由NH4CI - NaN〇2 與作為催化劑的草酸微膠囊組成；

收稿日期：2004-08-26

基金項(xiàng)目：CNPC石油科技中青年創(chuàng)新基金(2001CX- 19)

作者簡(jiǎn)介：吳金橋(1975-)，男，湖北京山人，博士研究生，主要從事能源轉(zhuǎn)換與環(huán)境保護(hù)方面的研究.

RS300哈克流變儀(德國(guó)制造）;六速旋轉(zhuǎn)黏度 儀(青島）;GJ-3S高速攪拌器(青島）;雷磁PHS-

3C型酸度計(jì)(上海）.

1.2評(píng)價(jià)方法

本課題的研究思路就是要將微膠囊包裹化學(xué)生 熱體系與常規(guī)水基壓裂液復(fù)配，使得二者成為一個(gè) 均勻體系，從而在壓裂施工完成之后在整個(gè)體系內(nèi) 釋放熱量，提高流體及儲(chǔ)層的溫度.但為了整個(gè)壓裂 施工過程的順利進(jìn)行，就必須保證添加的微膠囊化 學(xué)生熱體系不影響壓裂液從栗送開始到進(jìn)入裂縫之 后這段時(shí)間內(nèi)良好的流變性能及攜砂性能，或者是 影響很小.為此，對(duì)微膠囊化學(xué)生熱體系與羥丙基瓜 爾膠壓裂液的配伍性問題(如化學(xué)生熱劑對(duì)基液的 黏度、化學(xué)生熱劑對(duì)壓裂液性能、囊衣材料對(duì)壓裂液 性能、微膠囊化學(xué)生熱體系對(duì)壓裂液性能的影響)進(jìn) 行了研究.

對(duì)于本課題中的微膠囊包裹化學(xué)生熱壓裂液體 系來說,主要是為了解決低溫油氣井壓裂過程中的 破膠困難及“冷傷害”等問題，因此溫度對(duì)壓裂液的 影響可以忽略,所以本文把壓裂液的抗剪切性能作 為微膠囊包裹化學(xué)生熱劑與壓裂液配伍性的主要性 能指標(biāo).壓裂液的性能評(píng)價(jià)依據(jù)《中華人民共和國(guó)石 油行業(yè)天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方 法 SY/T5107-1995 執(zhí)行•

2結(jié)果與討論

2.1化學(xué)生熱劑對(duì)基液的黏度的影響

按配比稱取一定量的生熱劑溶解在水中，然后 在6 000 r/min的攬拌條件下加人一定量的經(jīng)丙基 瓜爾膠，攪拌均勻后，加蓋在30 t：的水浴中靜止放 置4 h.然后,將配制好的基液測(cè)定pH后倒人六速 旋轉(zhuǎn)黏度儀中測(cè)定其黏度.

表1化學(xué)生熱劑對(duì)基液黏度的影響

生熱劑加量 /(moI*LM)pH基液黏度/(mIVs)

0.006.9881

1.506.5274

1.756.4270

2.006.3568

從表1可以看出，當(dāng)基液中不加生熱劑時(shí)，體系 呈中性，黏度為81 mPa • s;加入NH4CI + NaN〇2 后，體系變成弱酸性，黏度有所下降.隨著生熱劑濃 度的增大,體系酸性增強(qiáng)，基液黏度變得更低，但變 化的幅度不是很大.

2.2化學(xué)生熱劑對(duì)壓裂液抗剪切性能的影響

將按上述方法配制好的含有一定量生熱劑的基 液用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)好pH值，在6 000 r/min左右 的攪拌下按100:5的交聯(lián)比加入0. 7%硼砂交聯(lián) 劑，交聯(lián)好后移入哈克流變儀進(jìn)行壓裂液抗剪切性 能的測(cè)定.

從圖1可以看出，不加生熱劑的壓裂液具有很 高的黏度，在170 s_1下剪切2 h從最初的1 800 mPa*s變成950 mPa*s左右;加入生熱劑的壓裂液, 初始黏度降低，而且加入的生熱劑濃度越大，黏度降 得越低，但黏度在170 s_1剪切速度下隨時(shí)間的變化 幅度較小.加入1.5 mol/L NH4CI + NaNOz時(shí)，壓裂 液在2 h的恒剪切下黏度最終為750 mPa*S, 1.75 111〇丨幾時(shí)，壓裂液最終黏度為250 〇1?3^，加人2.00 md/L生熱劑的壓裂液最終黏度為200 mPa‘S左 右，都能滿足壓裂施工的要求,說明生熱劑與羥丙基 瓜爾膠壓裂液的配伍性較好.

2.3蠹衣材料對(duì)壓裂液性能的影響

對(duì)NIACl-NaNQz生熱體系起催化作用的草 酸微膠囊需要與壓裂液混合均勻,一起進(jìn)入地層，有 必要對(duì)包裹草酸的囊衣材料與壓裂液的配伍性問題 做進(jìn)一步研究.

量取一定量溶有生熱劑的羥丙基瓜爾膠基液， 然后慢速攪拌下滴加pH調(diào)節(jié)劑.按交聯(lián)比量取一 定量的交聯(lián)劑以及一定量的囊衣材料顆粒在6 000 r/min下緩慢加入羥丙基瓜爾膠的基液中直到液面 凸起，然后移入哈克黏度儀進(jìn)行抗剪切性能實(shí)驗(yàn).

從圖2可以看出，在實(shí)驗(yàn)條件下，乙基纖維素、 石蠟對(duì)輕丙基瓜爾膠壓裂液的抗剪切性能基本沒影 響，因此不論是草酸微膠囊還是破裂以后的囊衣皮 對(duì)壓裂液性能不會(huì)有影響，可以一起添加使用.

2.4微膠囊包裹化學(xué)生熱體系對(duì)壓裂液性能的影 響

將一定濃度的生熱劑、0.08%的過硫酸銨(破膠 劑)及羥丙基瓜爾膠配成基液，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)好 pH值后，加人0• 86%的草酸微膠囊，在6 000 r/min 左右的攪拌下按交聯(lián)比加入硼砂交聯(lián)液，交聯(lián)好后 移入哈克流變儀進(jìn)行壓裂液抗剪切性能的測(cè)定.

圖3微膠囊包裹化學(xué)生熱體系對(duì)壓裂液 抗剪切性能的影響

從圖3可以看出，加人微膠囊包裹化學(xué)生熱體 系后，壓裂液的黏度有所降低，但其體系的穩(wěn)定性 及抗剪切性能都保持較好,2 h后黏度都保持在300 mPai左右，在整個(gè)壓裂施工過程中都能保持較好 的攜砂性能.

3結(jié)論

(1)壓裂液基液加人生熱劑后黏度有所降低，而 且加人的生熱劑濃度越大，黏度降低越多；

(2)含有生熱劑的基液交聯(lián)后，與不含生熱劑的

壓裂液相比初始黏度有所降低，而且生熱劑的濃度 越大，初始黏度越低，但壓裂液的穩(wěn)定性較好，在 170剪切速度下剪切2 h后，黏度能保持在200

mPa*S以上，可滿足壓裂施工的黏度要求.

(3)將草酸微膠囊、破膠劑、生熱劑等與壓裂液 復(fù)配，壓裂液的黏度有所降低，但其體系的穩(wěn)定性及 抗剪切性能都保持較好，2 h后黏度都保持在300 mPa_ s左右，說明微膠囊包裹化學(xué)生熱體系與該壓 裂液體系有很好的配伍性.