摘要
延长气田Y区域主力气层为上古生界本溪组、山西组、石盒子组，其中本溪组由于地层压力较高，施工时出现超压现象。山西组、石盒子组地层由于粘土矿物含量高水敏性强，常规压裂液压后破胶不彻底对地层伤害较高。为了解决延长气田Y区域所采用压裂液体系存在水锁、破胶液残渣含量高、储层伤害高等问题，研发了一种Slickwo在线压裂液体系。对Slickwo在线压裂液体系进行室内与现场应用评价。室内实验表明，该压裂液溶胀时间为2 min；120 ℃下，剪切90 min粘度在50 mPa·s左右；防膨率为80%；岩心伤害率<15%，对储层有很好的适应性；破胶液表面张力24.35 mN/m。在延长气田Y区域的应用表明，Slickwo在线压裂液能达到在线混配施工的要求，满足现场加砂要求。
关键词
延长气田Y区域构造位置位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的东南部，其中主力气层为上古生界本溪组、山西组、石盒子组，气藏主要受控于近南北向分布的河道砂体带及三角洲砂体带，系典型的岩性圈闭气藏。储层埋深2200~3000 m，温度在76~110 ℃之间，渗透率在0.01~3.16 mD（平均0.18 mD），孔隙度0.71%~21.84%（平均7.77%），含气饱和度4.37%~99.37%（平均66.25%），属于典型的“低孔、低渗、致密”砂岩气藏。其中本溪组由于地层压力较高，施工时出现超压现象。山西组、石盒子组地层由于粘土矿物含量高水敏性强，常规压裂液压后破胶不彻底对地层伤害较高。结合储层特征，延长气田Y区域的压裂效果与液体体系有很大的关系，因此急需解决液体体系对储层改造的影响。
低渗透气藏压裂改造过程中需要针对储层特点，开展与储层相适应的压裂液体系配套技术研
常规水力压裂所用压裂液普遍需要提前配置，存在工序繁琐、液体性能不稳定、施工时效性与便捷性差等问题，为压裂施工现场带来了极大的不便。Slickwo在线清洁压裂液是一种高性能的液体生物接枝聚合物和活性剂形成的在线清洁压裂液，主要由Slickwo-A剂、Slickwo-B剂、Slickwo-C剂三种药剂组成。其中A剂为一种甲壳素接枝聚合物，B剂为一种生物活性剂，C剂为一种破胶剂，如
图1 Slickwo在线清洁压裂液配剂
Fig. 1 Slickwo online clean fracturing fluid formulation
Slickwo-A剂为一种甲壳素接枝聚合物，在用红外光谱分析NMA（甲基丙烯酰胺）在铈离子引发下与甲壳素的接枝共聚合产物时发现；随着MMA（甲基丙烯酸甲酯）接枝度的提高，分子内氢键的谱峰增强了，而由于氧原子形成氢键的饱和性，就不能再形成分子间的氢键，表现为分子间氢键的破坏，改善了甲壳素的溶解性能，从而形成一种能快速溶解的甲壳素接枝聚合物，可在30 s内快速溶解。溶解后形成超分子聚集体，如二聚体、三聚体、多聚体等，超分子聚集体的形成增加了聚合物的表观分子量，使得聚合物溶液的表观粘度增加；溶液浓度继续增加，使得聚集体数量增多且结构加强，最后导致溶液空间网络结构的出现，粘度快速增加。
B剂为一种非离子生物活性剂，与A剂匹配，可起到很好的梳理效果，加速A剂的溶解，形成一种具有高粘性及高弹性的粘稠液体，实现快速携砂。同时B剂在合成的过程中加入防膨剂、助排剂等添加剂，使得药剂具有一剂多效的功能，在防砂过程中可减少添加剂的加入，简化施工工艺。
C剂由过氧化物及酶组成，在一定温度下接触在线清洁压裂液，可发生氧化水解反应，促使聚合物分子产生自由基，发生分子链的断裂。一旦自由基产生，将迅速发生连锁反应，加速高分子的降解。温度越高，氧化水解反应越快，为稳定其破胶速度，使得压裂液在高温下能保持一定粘度，加入的酶配方对过氧化物可起到一个梳理舒缓功效，使得氧化反应具备一定的延迟性。
该压裂液全部采用纯生物制剂，可生物降解，pH中性，其不仅对储层伤害低，而且可生物降解，返排液对环境无任何污染。
Slickwo在线清洁压裂液可以实现在线连续混配，压裂液无需提前配制，压裂过程中压裂液现用现配，操作工序简单，体现高效携砂、增加复杂裂缝的多种可行性，可实现低浓度滑溜水到高浓度胶液的无缝对接及脉冲压裂。现场将配置Slickwo在线清洁压裂液所需的A和B两种试剂通过自动控制系统混合后加入混砂车，实现了自动化在线添加、随用随配，如
图2 Slickwo在线压裂液自动化操作流程
Fig.2 Automatic operation process of Slickwo online fracturing fluid
考虑压裂液的起粘时间、粘度，室内分别配制1.2% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B和1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B两种配方的压裂液，使用六速粘度计在室温25 ℃、剪切速率170
图3 不同配方压裂液溶解性能
Fig.3 Solubility of various fracturing fluids
实验表明，在室温条件下，Slickwo在线压裂液溶胀2 min，表观粘度均大于100 mPa·s，Slickwo-A剂采用反相乳液聚合制得，溶解时处于非连续相中的聚合物分子可迅速分散在溶液中，且由于分子间氢键作用弱，高分子链可迅速在溶剂环境中进行构象重排，加速了高分子链的缠结过程，使得溶液体系迅速起黏。且在Slickwo-B剂作用下，黏度可保持相对稳
延长气田Y区域储层温度范围在90~130 ℃范围内在压裂施工过程中受温度和剪切速率的影响压裂液的携砂性能会有所变化，为了验证Slickwo在线压裂液能满足储层温度下的携砂性能，使用德国哈克RS6000流变仪进行耐温耐剪切实验。测试1.2% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B在90℃，1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B在120 ℃下的耐温耐剪切性能分别如
图4 90℃耐温耐剪切曲线
Fig.4 Temperature and shear resistance curves at 90 ℃
图5 120℃耐温耐剪切曲线
Fig.5 Temperature and shear resistance curves at 120 ℃
由
针对不同的储层温度可以调节压裂液浓度来满足现场施工要求。由
考察Slickwo在线清洁压裂液破胶性能响，测定破胶液的粘度及表界面张力，破胶性能见
| 压裂液体系 | 破胶剂浓度/ （mg· | 破胶时间/ min | 破胶液粘度/ (mPa·s) | 破胶液表面张力/ （mN· | 残渣含量/ （mg· |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B | 50 | 50 | 3 | 25.41 | 11.2 |
| 100 | 40 | 3 | 24.35 | 10 | |
| 1.2% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B | 50 | 50 | 3 | 25.24 | 8.6 |
| 100 | 35 | 3 | 24.22 | 7.9 |
相较于高分子类型压裂液通过氧化剂破坏共价键形式的破胶方式，表面活性剂通过溶液离子环境的改变降低分子间作用力的破胶机理决定了其低残渣、低粘度的特
Slickwo破胶液本身具有很好的防膨效果，现场施工过程中无需添加防膨剂。分别测试该压裂液残渣含量及对目标储层粘土矿物膨胀抑制实验开展Slickwo在线清洁压裂液岩心伤害实验，所用岩心为Y区域岩
| 岩心编号 | 压裂液类型 | 气体渗透率/1 | 伤害率/% | |
|---|---|---|---|---|
| 伤害前 | 伤害后 | |||
| 1 | 1.2% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B | 1.28 | 1.15 | 10.16 |
| 2 | 1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B | 1.07 | 0.91 | 14.95 |
从数据可以明显看出，Slickwo在线清洁压裂液体系，岩心损害率在15%以下，对储层的伤害率低，可有效的保护储层。
称取0.5 g膨润土置于离心管中，加入待测溶液，摇动混合均匀，静置2 h后，使用电动离心机1500 r/min离心15 min，计算防膨率，结果见
| 溶 液 名 称 | 防膨率/% |
|---|---|
| 1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B破胶液 | 80 |
| 1.2% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B破胶液 | 76 |
实验表明，Slickwo在线清洁压裂液防膨率为80%，可防止在储层改造过程中粘土矿物的膨胀运移堵塞人工裂缝。
利用岩心驱替法，对该区块山1层、盒8层岩心进行伤害实验测定压裂液进入地层后对储层造成的伤
| (1) |
式中：——渗透率损害率，%；——岩心挤压裂液滤液前的基质渗透率，；——岩心挤压裂液滤液损害后的渗透率，。
实验数据表明，Slickwo在线压裂液对该区域山1层、盒8层岩心的渗透率损害率均在15%以下，具备很好的储层适应性（
| 岩心 | 损害前渗透率/mD | 损害后渗透率/mD | 渗透率损害率 /% |
|---|---|---|---|
| 山1层 | 0.36 | 0.33 | 8 |
| 盒8层 | 0.23 | 0.20 | 13 |
该体系在Y区域现场应用，以Y05-2井进行应用说明，该井采用Slickwo在线清洁压裂液改造山1层、盒8层，设计压裂液配方为1.5% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B。其中山1层射孔井段为2490.0~2492.0 m、盒8层射孔井段为2302.0~2304.0 m，压裂施工曲线如
图6 Y05-2井山1层施工曲线
Fig. 6 Construction curve of Layer 1of Shanxi Formation in Well Y05-2
图7 Y05-2井盒8层施工曲线
Fig. 7 Construction curve of Layer 8 of Shihezi Formation in Well Y05-2
由
由射孔段显示盒8层埋深较山1层较浅，现场施工前置液阶段通过混砂车液添泵将压裂液配方1.1% Slickwo-A+0.2% Slickwo-B配方，由
该井压后一次性放通排液，最终返排率42.21%，采用该区常用的一点法求产方式，无阻流量33388
（1）室内实验表明Slickwo在线清洁压裂液溶解性较好，溶解时间2 min时，液体体系均可达到最大黏度且保持稳定。流变实验显示两种配方压裂液均能在达到目标温度后保持一定的剪切稳定性能，且120 ℃下的体系黏度保持在50 mPa·s以上。。
（2）破胶实验显示，破胶液表面张力为24 mN/m，残渣含量较低具有防水锁、低伤害的特点，防膨实验显示该体系防膨率达70%以上，岩心伤害率保持在10%左右。
（3）现场应用表明，在满足携砂性能的前提下，可适当调整配方中A剂的比例，以此来降低施工过程中的摩阻。
（4）针对该区域较深的井因地层温度的影响，通过现场应用可适当调整配方中A剂的比例以此来提高液体携砂性能，同时优化破胶剂加量保证液体的破胶时间，更大程度的降低对储层的伤害性。
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