油田压裂液配制质量控制措施及应用分析

摘要：压裂液是压裂工艺技术的重要组成部分，其主要功能是造缝并沿着张开的裂缝输送支撑剂，在影响压裂成败的诸因素中，压裂液及其性能极为重要。在水力压裂过程中，对压裂液的耐温、耐剪切性能有着较高要求，其现场配置过程的管理、控制对压裂液的性能保证和施工效果起着重要作用。在利用现场水对压裂液进行配制时容易出现影响压裂液流变性能、压裂液失效的情况，因此施工前对压裂液进行室内试验评价和配方体系优化，避免不合格压裂液注入地层造成施工失效具有重要意义。压裂液质量控制是压裂现场施工的重要构成，可以有效保证油气藏增产改造的顺利实施。

关键词：压裂液；压裂工艺；质量控制方法；净水剂

压裂液是压裂工艺技术的重要组成部分，其现场配制对于压裂施工效果起着至关重要的作用。通过压裂液原材料抽样检测与施工现场快速检测相结合，同时采取原材料应用方、压裂施工监督方以及第三方检测机构三方共同监督、实验数据相互印证的方法来确保压裂施工所用压裂液的质量，这种“二检结合、三方监督”的压裂液质量控制方法已在大庆油田全面推广。应用现场水进行配液的压裂液质量控制方法拓宽了压裂液配用水的范围，为压裂施工质量控制和降成本提供了技术支撑，现场应用效果良好。

1.压裂液质量控制要求

使用压裂液的目的有两方面：一是提供足够的黏度，利用水力尖劈作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝沿程输送及铺设压裂支撑剂；二是具有驱油增产的作用。一些特殊压裂液可以改变岩石润湿性，几乎无残渣伤害，无需返排，压裂液保留在储层中，焖井后可以把油置换出来。为了满足压裂施工要求，压裂液需要具备以下功能特征：①基液黏度合格，交联胶具有良好的耐温耐剪切性能；②压裂液与油藏配伍，摩阻低，破胶彻底，有利于返排；③压裂液具有良好的流变性能和低滤失性；④可满足长时间、较高温度以及高砂比施工要求。

2压裂液现场质量控制方法

压裂液质量控制工作是一项系统工程，在压裂液配置和施工过程中，严格遵守质量控制原则，对压裂液性能不断改进、完善，配制黏度高、流变性好、滤失小、携砂能力强的压裂液是决定施工成功的关键。

2.1室内压裂液配方体系优化

不同浓度稠化剂对压裂液剪切黏度存在影响，压裂液残渣滞留在裂缝和空隙中，对裂缝导流能力和储层渗透率会造成较大的影响，应优选增稠剂，使用合理的浓度和交联比，在满足施工的条件下，降低粉剂浓度。充分考虑地层因素，利用施工井测井资料和岩心实验数据，分析目的层敏感性，对施工井配方体系进行优化，优选添加剂用量，合理地进行压裂施工。

2.2压裂液原材料质量控制

严格控制稠化剂、添加剂和交联剂原材料质量，做好产品质量把关。在压裂液配制前应通过工艺技术提高各添加剂的连续性和稳定性，提高破胶剂性能，减少地层污染和伤害。施工前做好原材料优选，严格对入库压裂原材料进行质量检测，防止不合格产品进入现场，保证顺利施工。

2.3现场配液用水质量控制

现场配液用水矿化度高，重碳酸根离子、杂质含量多，容易对压裂液流变性产生影响，造成压裂施工风险。为避免这种现象出现，需严格控制现场水水质，发现问题及时做出处理和调整，最大限度降低现场因素对压裂施工的影响。

2.4现场压裂液配制过程质量控制

在施工前期做好用料统计并充分准备好。做好压裂液配制监督，现场严格计量，按照设计要求配好基液，按顺序加入添加剂。在投料时准确计量交联液，进行压裂液实时性能检测。现场抽样检测压裂液小样的pH值、基液黏度、交联黏度及破胶情况。结合现场实际情况，将检测时间控制在1h之内，进行压裂液现场快速检测。施工过程中注意观察交联比是否按要求泵入。施工后确定压裂液的实际用量，观察返排液性能和返排时间，并通知生产经营单位的现场。

3压裂液质量控制现场应用

X1井属于松辽盆地中央坳陷区大庆长垣葡萄花构造。配液用水为现场水，为了保证压裂成功，施工前对X1井压裂液配液用水进行了水质检测分析，对不符合条件的现场水进行了净化处理，并开展了压裂液流变性能室内实验，对配方体系进行优化。

3.1实验原理及依据

为了评价现场水对流变及破胶实验的影响，参照《水基压裂液性能评价方法》、《压裂液通用技术条件》以及《压裂用瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶》对压裂液基液、冻胶等性能参数进行评价。

3.2现场水样分析

对现场水样成分进行检测分析，结果如下：现场水样水质浑浊，杂质含量较多；pH值偏酸性，需通过调节水样和压裂液的pH值（pH=9），增强冻胶强度；配液水重碳酸根离子含量是自来水的3.4倍，而且矿化度高，严重影响改性胍胶压裂液的配制，需要对水进行净化。

3.3现场水水质对压裂液性能影响评价

分别用自来水和现场水配制压裂液，并开展室内实验。由流变曲线可以看出，自来水配制压裂液剪切60min，黏度降至170mPa·s，现场水配制压裂液剪切60min，黏度降至62mPa·s。现场水配制的压裂液剪切1h后比自来水配制的压裂液的黏度降低了63.5%，虽然满足行业标准，但现场和室内配液条件有差别，施工风险大。

3.4现场水水质对破胶性能的影响

在现场水配制压裂液中加入0.01%、0.03%、0.05%浓度的破胶剂20h均完全破胶，破胶液黏度为1.8mPa·s，虽然对破胶无影响，但因水样杂质较多，杯底残渣量大。

3.5净水剂筛选

取500mL样品，加入0.05%的净水剂，充分震荡后，放入80℃水浴中，静置2h，观察絮体形貌，取中部清液以蒸馏水为参比用721分光光度计测其透光率。

LHL净水剂、LYS净水剂的处理效果较好，透光率均达到50％，其最佳处理浓度分别为0.5mg/L、4.0mg/L。

LHL净水剂在同等条件下剂量浓度最小，优势明显。故选LHL净水剂进行下步评价实验。

3.6配方优化、压裂液评价

通过优化压裂液配方体系，优选了稠化剂与添加剂，并开展了室内实验。实验结果表明，改性胍胶压裂液各项性能均达到行业标准，性能优良，符合现场施工要求。

1）利用现场水配制压裂液流变性能检测。实验室内对现场水进行净化处理，应用处理后的现场水配制压裂液，冻胶状态良好，在80℃、170S-1条件下剪切90min，冻胶黏度99mPa·s。

2）在应用净化后现场水配制的压裂液冻胶中加入0.01%破胶剂，20h均完全破胶,破胶液黏度为1.74mPa·s。对比观察残渣含量减少，由830.58mg/L降至290mg/L，降低了65%。

3）在对现场水进行净化处理后，现场配制压裂液，即刻取样于现场检测车中快速检测，在80℃、170S-1条件下剪切60min，冻胶黏度81.2mPa·s，流变性能满足施工要求。

3.7巩固措施

建立压裂施工制度规范，形成操作标准，严格按照操作规程和实施细则对压裂液进行质量监督和考核，保证压裂液施工的顺利进行，确保压裂效果。

4压裂液质量控制的效果

通过对X1井现场水进行水质处理和压裂液质量控制，完成了该直井7段增产改造压裂施工，共注入支撑剂1084m3，泵入压裂液9886m3，施工顺利，压后日产油71.26t，为同区块对比井的20.25倍，且X1井压后返排较好，初期返排比例达58%。

5结论与建议

1）对压裂液进行现场质量控制，可以有效提高压裂施工成功率，提高压裂设计水平和施工质量，对压裂施工的顺利进行具有重要意义。

2）压裂液配方体系可根据现场情况进行单井优化，提高压裂设计针对性和有效性。

3）通过对配液用水进行净化处理，优化压裂液配方体系，实现了应用现场水配制压裂液满足施工需要的目的。应用处理后的现场水配制压裂液，拓宽了配制压裂液的用水范围，为降低压裂增产改造施工成本提供了技术保障。

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