井下处 连续混配压裂工艺技术研究

连续混配压裂工艺技术研究

长庆石油勘探局井下技术作业处二○○六年二月一、国内外概况和发展趋势二、稠化剂的开发三、连续混配车的开发四．投产与应用五、连续混配压裂效益评价六、结论连续混配压裂工艺技术研究一、国内外概况和发展趋势20世纪70－90年代，国外公司先后开发了水基和油基的浓缩压裂液LGC√油基LGC具有稳定性好、粘度低、可泵性好的优点ㄨ存在水化速度缓慢的问题

为了弥补水化速度不足的问题，主要靠改进稠化剂的性能及提高配液设备。一、国内外概况和发展趋势90年代末国外配液工艺有了很大的改变将稳定剂、分散剂、压裂用化学剂以液态的形式喷洒在稠化剂干粉上，烘干之后，密封包装压裂施工前，只需将混合物与有机溶剂在配液站或施工现场快速混合均匀即可配成压裂液，然后进行连续压裂施工这种方法配成的压裂液性能较好，配制简单、方便，更适合现场压裂施工，但要求专门的生产设备，在施工时，需混配设备相配合，同时成本很高开发快速水化及低浓度的改性胍胶粉；开发能促使胍胶快速水化的化学添加剂

近年来，国外的压裂混配工艺技术发展很快，并取得了成功，主要集中在两个方面一、国内外概况和发展趋势

2000年以来，国内许多油田投入很大精力作连续水基压裂工艺技术方面的研究，均是基于油基的LGC方面的研究，但目前均处于实验室阶段，难点也在于LGC的水化速度不能满足现场要求。一、国内外概况和发展趋势？一、国内外概况和发展趋势结合国内外压裂液的发展现状，通过调研及室内模拟试验，我们决定从影响压裂液配制质量的稠化剂和现场配液设备二个方面进行研究与开发从2001年起先后研究出了油基浓缩胍胶、特级羟丙基胍胶和速溶胍胶，特别是速溶胍胶的研制成功，给连续混配压裂工艺奠定坚实基础二、稠化剂的开发速溶胍胶CJ2-8增稠剂的开发1、CJ2-8速溶胍胶与CJ2-6羟丙基胍胶指标对比从上表可以看出，CJ2-8与CJ2-6相比，前者水不溶物含量，低了30%～65%，0.4%的基液粘度，低了约8%左右，其它技术指标接近。技术指标CJ2-8CJ2-6外观淡黄色粉末淡黄色粉末细度过120目>90>99水不溶物/%3.5～5.58～100.4%原胶液粘度/mPa∙s36～4239～450.3%原胶液粘度/mPa∙s2124pH值7.07.0交联性能交联好，能挑挂交联好，能挑挂二、稠化剂的开发2、

CJ2-8和CJ2-6溶胀速率对比曲线图：

从上图可以看出：25℃时，高速搅拌1min，CJ2-8比CJ2-6溶胀速率提高了10%～20%，尤其在溶胀前10min优势更为明显；二、稠化剂的开发从上图可以看出CJ2-8与水混合并高速搅拌3min后，粘度值即可达到最高基液粘度值。CJ2-8不同搅拌时间溶胀速率对比曲线图二、稠化剂的开发3、温度的影响从上图可以看出：在不同温度下，高速搅拌1min，CJ2-8比CJ2-6的溶胀速率均高，温度越高，差距越大。CJ2-6在30℃时15min后溶胀速率才能达到80%左右，而液体在连续混配车允许溶胀时间只有4－10min，就算在10min时，其溶胀速率也只有70.8%。CJ2-8在10℃以上高速搅拌后，3min就能达到80%以上溶胀速率。二、稠化剂的开发我们还对CJ2-8增稠剂进行了以下性能的分析研究：

1、交联冻胶的性能评价

2、流变性能

3、破胶性能

4、水不溶物含量与破胶残渣

5、滤失性能

6、破胶液表、界面张力

7、岩心伤害实验

8、分散性能二、稠化剂的开发均能满足压裂施工的要求，和0.3%低浓度液体体系性能相当。二、稠化剂的开发稠化剂的对比试验

为了确定连续混配的稠化剂的类型，先后采用不同的模拟装置对不同的胍胶进行了对比实验：

第一次实验：用羟丙基胍胶、LGC和CJ2-8增稠剂CJ2-8增稠剂LGC羟丙基胍胶溶胀速率%9290.973第二次实验：用羟丙基胍胶、特级羟丙基胍胶、CJ2-8增稠剂和美国胍胶。CJ2-8增稠剂特级羟丙基胍胶羟丙基胍胶胍胶(美国)溶胀速率%88.488.181.672.2

根据以上实验得出：CJ2-8增稠剂和特级羟丙基胍胶均符合要求，CJ2-8增稠剂溶解性能最好，因而确定选用CJ2-8增稠剂作为本项目中的增稠剂。三、连续混配车的开发1、工艺原理三、连续混配车的开发自动调节流量的喷射型混合器；自动调节流量的喷射型混合器是四机赛瓦公司针对配液而专门设计的一种新型混合器。由于压裂液具有很强的粘性，极易粘附在材料上，在设计制造中采用了新的有机材料，成功的解决了配液粘结问题。2．关键技术

失重法实时动态测量稠化剂；

采用失重法实时动态测量稠化剂是根据清水瞬时流量和配液比均匀不断的加入稠化剂，消除局部的不均匀性，提高了配液质量；通过试验又解决了失重法实时动态测量在车上的防振抗干扰难题。

2．关键技术三、连续混配车的开发三、连续混配车的开发高效水合技术，液位自动控制；

高效水合技术很好地解决从现场配液到与混砂车相连边配边压的问题,在短时间混合后可获得稳定的粘度。液位自动控制，保证各储液罐内的液位都保持在一个适宜的高度，维持一定的水合时间；大排量连续配液，保证出口粘度达到85%以上，是该项目的另一个关键技术。2．关键技术三、连续混配车的开发计算机控制系统由工业计算机、软件、控制元件、传感器和电器元件组成。工作时，计算机根据设定的清水流量，粉水配液比，调整相应的水量、粉量，维持配液比设定值。控制系统还包括:数据记录下粉精度控制1#、2#、3#液添泵控制1#、2#、3#罐液位控制3.计算机自动控制系统三、连续混配车的开发配液流量：1.0-3.0m3/min配液浓度：0.2%-0.6%(粉水重量比)加料精度：±1%溶液累计精度：±2%出口粘度：水温为20℃时，0.4%的CJ2-8增稠剂，溶涨不低于85%；自动控制系统:根据设定的指令自动将水、胍胶粉和液体添加剂按设定比例自动混合；根据混砂车的要求，实时改变配液流量，并能够实现与计算机通讯；4.主要技术指标四、投产与应用2005年8月中旬，连续混配车接回后，先进行预验收，在贺旗基地进行设备性能的检测，标校流量计，整改了12项问题。2005年8月下旬，利用连续混配车对压裂液体进行了现场配液试验和压裂施工试验，干粉、添加剂与清水均实行自动化控制。四、投产与应用实验1：羟丙基胍胶试验（理论浓度：0.3%；实际浓度：0.3%）排量显示m3/min1.5温度℃28干粉显示Kg/min4.5混合时间min8’10"水温℃19起始干粉重量kg99末始干粉重量kg15.8总液量m327.7序号延续时间开始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s16.518181819.52121溶胀速率%78.62基液粘度mPa.s16.5181818212121溶胀速率%78.63基液粘度mPa.s21212121242424溶胀速率%884基液粘度mPa.s22.5242424242425.5溶胀速率%88.2四、投产与应用实验2：CJ2-8增稠剂试验（理论浓度：0.3%；实际浓度：0.3%）排量显示m3/min1.4温度℃26干粉显示Kg/min4.2混合时间min7’36"水温℃19.5起始干粉重量kg96.8末始干粉重量kg10.8总液量m328.6序号延续时间开始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s9999999溶胀速率%1002基液粘度mPa.s10.510.510.512121212溶胀速率%87.53基液粘度mPa.s13.513.513.513.513.513.513.5溶胀速率%100四、投产与应用实验3：特级胍胶试验（理论浓度：0.3%；实际浓度：0.3%）排量显示m3/min3温度℃18干粉显示Kg/min9.01混合时间min4’07"水温℃17.5起始干粉重量kg99末始干粉重量kg15.8总液量m327.7序号延续时间开始1min2min3min10min30min1hr1基液粘度mPa.s13.51515151515溶胀速率%902基液粘度mPa.s151818181818溶胀速率%83.33基液粘度mPa.s2122.522.522.522.522.5溶胀速率%93.34基液粘度mPa.s2425.525.525.525.525.5溶胀速率%94.1四、投产与应用1．现场配液试验

为了确保边配边压一次成功，先在西峰油田进行了6口井的配液试验，分别用排量1.5m3和排量3m3选用不同的胍胶配制液体820m3，检验设备性能，检测液体质量，设备性能达到要求，配液质量满足不同排量的边配边压施工要求。四、投产与应用2．连续混配压裂试验西44-034井(0.35％CJ2-8增稠剂)施工排量2.2m3/min温度℃18加砂35m3入地液量110m3液添比例1.3％交联比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交联性能良好可以挑挂四、投产与应用四、投产与应用2．连续混配压裂试验榆83井(0.45％CJ2-8增稠剂)施工排量2.8m3/min温度17℃加砂28m3入地液量160m3液添比例2％交联比100：1.2pH值8.510min基液粘度34mPa.s20min基液粘度36mPa.s30min基液粘度36mPa.s交联性能良好可以挑挂四、投产与应用四、投产与应用榆83井压裂施工连续混配车现场装料四、投产与应用榆83井连续混配压裂施工现场四、投产与应用

连续混配压裂技术通过在西峰油田6口井配液试验和2口气井、7口油井的连续混配压裂施工，累计配液2000多立方米，工艺流程、机械设备和自动控制系统工作可靠，运转平稳，能够连续配制基液，配置的压裂液质量高，可以根据生产要求，随时对工作参数进行调节，各项技术指标均满足设计要求，达到了预期目的。五、连续混配压裂效益分析

常规油井压裂规模单层加砂20m3配置液体120m3化工料费用2520元配液设备及人工费用1800元液体费用1770元清罐费用840元节约单层压裂，用连续混配工艺施工比常规配液施工节约的费用为6930元五、连续混配压裂效益分析

2005年井下处累计配液26.16万方，压裂2159次。若全面推广连续混配压裂技术节约费用6930×2159

＝1496.2万元五、连续混配压裂效益分析

1．连续混配压裂工艺不存在液体腐败的问题，施工结束后也不存在剩余压裂液的处理，避免造成环境污染。2．压裂液性能可根据施工情况临时可调，包括浓度和数量，从而提高了压裂施工的弹性和灵活性。社会效益五、连续混配压裂效益分析3．降低劳动强度，利于保证员工的健康。不需要清洗储液罐，减少现场配