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【摘 要】探井由于对储层的认识程度及施工的风险等的不确定因素较多，更需高效，低伤害等液体体系施工。本文以清洁压裂液机理为理论基础，分析清洁压裂液与常规压裂液的不同特点，进行探井应用清洁压裂液的压裂潜力分析，并对清洁压裂液的压裂设计思路进行系统分析，提出了提高裂缝的导流能力减少对储层伤害和大规模造长裂缝是清洁压裂液取得很好改造油层效果的关键所在，得出探井改造中清洁压裂液适用的储层条件。通过20余井次现场应用，压后效果比常规液体增加3倍，为进一步的提高探井的高效改造及清洁压裂液的应用前景提供了新的优选目标。
【关键词】探井；清洁压裂液；低伤害；裂缝伤害；优化设计
1.清洁压裂液作用机理及技术优越性
1.1作用机理
清洁压裂液VES（主用成分为粘弹性表明活性剂）主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐表面活性剂组成，这种表面活性剂是一种具有粘弹性的小分子，它的分子尺寸比瓜胶分子小5000倍的数量级[1-3]。它包括亲水基和长链疏水基，分子链上有正电荷端和负电荷端在盐的存在下，它们形成伸展的胶束聚集体，当这种表面活性剂在溶液中的浓度高于临界胶束浓度，这些胶束互相缠绕并形成空间网状结构，流体呈现出粘弹性，能有效地携带支撑剂”这种体系，不像瓜胶压裂液，它不需要交联剂胶束结构中存在相互间排斥力，正是这种力使胶束保持球形，从而导致流体具有很低的粘度[4-7]。但采用无机或有机阳离子能提高表面活性剂流体的粘度，当与油气接触或被地层水冲洗，VES压裂液通过将蠕虫状的胶束破坏成小球形胶束而降低粘度，这些球形胶束彼此不能缠结，因而导致流体具有水样的粘度，不需要破胶剂流体就很容易被返排至地面。
1.2清洁压裂液与常规压裂液的优越性分析
清洁压裂液依靠胶束互相缠绕并形成空间网状结构，流体呈现出粘弹性，能有效的携带支撑剂量，不需要交联剂；粘度25MPa.S的流体即能非常有效的携砂[8]。图1为某口井的清洁压裂液在50℃时的变剪切性能及耐温耐剪切试验，可以看出清洁压裂液在高剪切下仍能保持很高的粘弹性。不需要破胶剂，能高效返排。有利于设计出最佳裂缝高度和有效在裂缝压力下 ，良好的特性加快了TSO（端部脱砂压裂）获得较大裂缝宽度。清洁压裂液配制简单，清洁压裂液对地层无伤害清洁压裂液无聚合物，在支撑剂充填和残留物大大减少，使裂缝和地层间保留了更率，减少了地层伤害且改善了负表皮效应。
2 探井改造的特殊性及对液体的需求
探井改造不同于常规开发井，其特殊性与复杂性主要表现在：1）资料录取丰富全面：包括钻井、录井、气测、测井（含地应力剖面、杨氏模量、地层倾角、FMI成像测井等）、取心、地层测试等；2）邻井资料可参考性差。探井井位一般较少，录取的资料往往为点分布，而面上的储层参数分布具有不确定性；3）邻井压裂酸化施工资料的可借鉴性差。4）探井主要以勘探认识储层为主，因此更加要求低伤害清洁的液体体系，不能一味追求大规模改造施工，因此，需要对改造规模进行探索性研究与试验。
3 探井应用清洁压裂液的压裂潜力分析
清洁压裂液是一种无残渣、无造壁性的清洁液体，它的滤失较常规压裂液高一倍以上[9-12]。但由于它的无伤害性，比常规压裂液具有很大的优越性[13]。因此提高裂缝的导流能力减少对储层伤害和大规模造长裂缝是清洁压裂液取得很好改造油层效果的关键所在。
4 清洁压裂液适用的储层条件分析
（1）不含天然裂缝的孔隙型储层；
（2）储层的物性尽量好些，否则，清洁压裂液的增产潜力优势难以发挥出来，如物性太差，与常规压裂液的产量差异就不明显了。另，物性尽量好些，地层流体易流入裂缝，可加速压裂液的破胶与返排，进而可提前投产；
（3）压力系数不能太低，起码在0.9以上。否则，滤失会因压力系数低而加剧，结果难以充分造缝，也易引发早期砂堵；
（4）目的层含的小层数尽量少。因层多时，清洁压裂液的粘度低，难以一次压开所有的层。另外，层多，加砂规模势必很大，对清洁压裂液也是个严峻的考验。
5 现场试验
6结论
6.1高效、低伤害、低成本、提高裂缝的导流能力是清洁压裂液适合探井改造的立足之点。
6.2探井由于其特殊性，更需要低伤害的液体来实现彻底认清储层的目的，清洁压裂液应用于探井具有较强的针对性，但务必选好储层的适应性，以克服基质滤失大可能造成的液锁效应。
6.3研究表明清洁压裂液对于不含天然裂缝的孔隙型储层，储层物性好的储层，距离油水界面较近，需控制缝高，压力系数正常，目的层含的小层数少的储层可以最大限度发挥高效改造得目的。
参考文献：
[1]Mathew S. Viscoelastic surfactant fracturing fluids： Applications in low permeability reserviors[C]. SPE60322
[2]佟曼丽.油田化学[M].东营：石油大学出版社，1997.79-81.
[3] Rimmer B. Fracture geometry optimization： Designs new polymer-free fracturing fluid and log-derived stress profile/rock properties [C]. SPE 58761.
[4]罗平亚，郭拥军，刘通义.一种新型压裂液[J].石油与天然气地质.2007，28（04） ：511-515
[5]何静，满学， 赵逸.适合特低渗透油田的VES清洁压裂液性能[J].钻井液与完井液，2012，29（1）：79-81
[6]才博，王晓冬，王欣.人工裂缝缝壁表皮效应数学模型研究[J].中国矿业大学学报，2011，40（6）：938-942.
[7] Economides M J， Martin T. Modern fracturing enhancing natural gas production[M]. Houston： Gulf Publishing Co.，2008： 116-125.
[8]张士诚，庄锋，李荆，等. 天然气对清洁压裂液的破胶实验[J].天然气工业. 2008，28（11）：86-87.
[9]卢拥军，方波，房鼎业，等.粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性[J]. 油田化学，2003，20（03）：291-294.
[10]才博，丁云宏，卢拥军，等.非常规储层体积改造中岩石脆性特征的判别方法研究，重庆科技学院学报（自然科学版），2012，14（5）：86-89.
[11]才博，史原鹏，孙豪，等.二连盆地致密油藏低伤害改造技术研究[J].特种油气藏，2012，19（5）：139-143.
[12]苑光宇，侯吉瑞，罗焕.清洁压裂液的研究与应用现状及未来发展趋势[J].日用化学工业，2012，14（4）：288-290.
[13]曹宝格，罗平亚，赵永刚.缔合聚合物溶液的粘弹性实验研究[J].西南石油大学学报.2007，29（04） ：118-121
[14]王杰东，范落成.一种新型清洁压裂液的室内合成研究[J].重庆科技学院学报（自然科学版）. 2011，13（02）：91-94.
作者简介：
吕雪晴：（1982-）助理工程师，本科，从事勘探钻井工程造价管理工作.
基金项目：
中石油股份公司科技重大专项（2011B-1202）“低/特低渗透油藏有效开发技术”.
【关键词】探井；清洁压裂液；低伤害；裂缝伤害；优化设计
1.清洁压裂液作用机理及技术优越性
1.1作用机理
清洁压裂液VES（主用成分为粘弹性表明活性剂）主要由长链脂肪酸衍生物季铵盐表面活性剂组成，这种表面活性剂是一种具有粘弹性的小分子，它的分子尺寸比瓜胶分子小5000倍的数量级[1-3]。它包括亲水基和长链疏水基，分子链上有正电荷端和负电荷端在盐的存在下，它们形成伸展的胶束聚集体，当这种表面活性剂在溶液中的浓度高于临界胶束浓度，这些胶束互相缠绕并形成空间网状结构，流体呈现出粘弹性，能有效地携带支撑剂”这种体系，不像瓜胶压裂液，它不需要交联剂胶束结构中存在相互间排斥力，正是这种力使胶束保持球形，从而导致流体具有很低的粘度[4-7]。但采用无机或有机阳离子能提高表面活性剂流体的粘度，当与油气接触或被地层水冲洗，VES压裂液通过将蠕虫状的胶束破坏成小球形胶束而降低粘度，这些球形胶束彼此不能缠结，因而导致流体具有水样的粘度，不需要破胶剂流体就很容易被返排至地面。
1.2清洁压裂液与常规压裂液的优越性分析
清洁压裂液依靠胶束互相缠绕并形成空间网状结构，流体呈现出粘弹性，能有效的携带支撑剂量，不需要交联剂；粘度25MPa.S的流体即能非常有效的携砂[8]。图1为某口井的清洁压裂液在50℃时的变剪切性能及耐温耐剪切试验，可以看出清洁压裂液在高剪切下仍能保持很高的粘弹性。不需要破胶剂，能高效返排。有利于设计出最佳裂缝高度和有效在裂缝压力下 ，良好的特性加快了TSO（端部脱砂压裂）获得较大裂缝宽度。清洁压裂液配制简单，清洁压裂液对地层无伤害清洁压裂液无聚合物，在支撑剂充填和残留物大大减少，使裂缝和地层间保留了更率，减少了地层伤害且改善了负表皮效应。
2 探井改造的特殊性及对液体的需求
探井改造不同于常规开发井，其特殊性与复杂性主要表现在：1）资料录取丰富全面：包括钻井、录井、气测、测井（含地应力剖面、杨氏模量、地层倾角、FMI成像测井等）、取心、地层测试等；2）邻井资料可参考性差。探井井位一般较少，录取的资料往往为点分布，而面上的储层参数分布具有不确定性；3）邻井压裂酸化施工资料的可借鉴性差。4）探井主要以勘探认识储层为主，因此更加要求低伤害清洁的液体体系，不能一味追求大规模改造施工，因此，需要对改造规模进行探索性研究与试验。
3 探井应用清洁压裂液的压裂潜力分析
清洁压裂液是一种无残渣、无造壁性的清洁液体，它的滤失较常规压裂液高一倍以上[9-12]。但由于它的无伤害性，比常规压裂液具有很大的优越性[13]。因此提高裂缝的导流能力减少对储层伤害和大规模造长裂缝是清洁压裂液取得很好改造油层效果的关键所在。
4 清洁压裂液适用的储层条件分析
（1）不含天然裂缝的孔隙型储层；
（2）储层的物性尽量好些，否则，清洁压裂液的增产潜力优势难以发挥出来，如物性太差，与常规压裂液的产量差异就不明显了。另，物性尽量好些，地层流体易流入裂缝，可加速压裂液的破胶与返排，进而可提前投产；
（3）压力系数不能太低，起码在0.9以上。否则，滤失会因压力系数低而加剧，结果难以充分造缝，也易引发早期砂堵；
（4）目的层含的小层数尽量少。因层多时，清洁压裂液的粘度低，难以一次压开所有的层。另外，层多，加砂规模势必很大，对清洁压裂液也是个严峻的考验。
5 现场试验
6结论
6.1高效、低伤害、低成本、提高裂缝的导流能力是清洁压裂液适合探井改造的立足之点。
6.2探井由于其特殊性，更需要低伤害的液体来实现彻底认清储层的目的，清洁压裂液应用于探井具有较强的针对性，但务必选好储层的适应性，以克服基质滤失大可能造成的液锁效应。
6.3研究表明清洁压裂液对于不含天然裂缝的孔隙型储层，储层物性好的储层，距离油水界面较近，需控制缝高，压力系数正常，目的层含的小层数少的储层可以最大限度发挥高效改造得目的。
参考文献：
[1]Mathew S. Viscoelastic surfactant fracturing fluids： Applications in low permeability reserviors[C]. SPE60322
[2]佟曼丽.油田化学[M].东营：石油大学出版社，1997.79-81.
[3] Rimmer B. Fracture geometry optimization： Designs new polymer-free fracturing fluid and log-derived stress profile/rock properties [C]. SPE 58761.
[4]罗平亚，郭拥军，刘通义.一种新型压裂液[J].石油与天然气地质.2007，28（04） ：511-515
[5]何静，满学， 赵逸.适合特低渗透油田的VES清洁压裂液性能[J].钻井液与完井液，2012，29（1）：79-81
[6]才博，王晓冬，王欣.人工裂缝缝壁表皮效应数学模型研究[J].中国矿业大学学报，2011，40（6）：938-942.
[7] Economides M J， Martin T. Modern fracturing enhancing natural gas production[M]. Houston： Gulf Publishing Co.，2008： 116-125.
[8]张士诚，庄锋，李荆，等. 天然气对清洁压裂液的破胶实验[J].天然气工业. 2008，28（11）：86-87.
[9]卢拥军，方波，房鼎业，等.粘弹性表面活性剂胶束体系及其流变特性[J]. 油田化学，2003，20（03）：291-294.
[10]才博，丁云宏，卢拥军，等.非常规储层体积改造中岩石脆性特征的判别方法研究，重庆科技学院学报（自然科学版），2012，14（5）：86-89.
[11]才博，史原鹏，孙豪，等.二连盆地致密油藏低伤害改造技术研究[J].特种油气藏，2012，19（5）：139-143.
[12]苑光宇，侯吉瑞，罗焕.清洁压裂液的研究与应用现状及未来发展趋势[J].日用化学工业，2012，14（4）：288-290.
[13]曹宝格，罗平亚，赵永刚.缔合聚合物溶液的粘弹性实验研究[J].西南石油大学学报.2007，29（04） ：118-121
[14]王杰东，范落成.一种新型清洁压裂液的室内合成研究[J].重庆科技学院学报（自然科学版）. 2011，13（02）：91-94.
作者简介：
吕雪晴：（1982-）助理工程师，本科，从事勘探钻井工程造价管理工作.
基金项目：
中石油股份公司科技重大专项（2011B-1202）“低/特低渗透油藏有效开发技术”.