技術領域

本發明涉及一種基于流變儀測試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法。

背景技術

壓裂液是水力壓裂改造油氣層過程中的工作液，起著傳遞壓力、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。壓裂液及其性能是影響壓裂成敗的重要因素，對大型壓裂來說這個因素更為突出。壓裂液及其性能對能否造出一條足夠尺寸的，有足夠導流能力的填砂裂縫是有密切關系的。在壓裂施工的各項費用中，壓裂液要占1/2或更多，使用恰當性能的壓裂液也是提高壓裂經濟效益的重要途徑。

壓裂液是一個總稱，按照在不同階段注入井內的壓裂液所起的作用，壓裂液組成分為以下3類：

(1)前置液：即不含支撐劑的壓裂液，用于形成和延伸地層裂縫，為支撐劑進入地層建立必要的空間，同時可以降低地層溫度以保持壓裂液粘度；

(2)攜砂液：用于進一步延伸裂縫，將支撐劑帶入壓裂裂縫預定位置，充填裂縫而形成高滲透支撐裂縫帶。攜砂液實質是一種混有支撐劑的壓裂液，用量很大，視地層情況、液體性能和改造規模而定；

(3)頂替液：用于將井筒內攜砂液全部頂入地層裂縫，避免井底沉砂。

對于占液量絕大部分的前置液及攜砂液都應具備一定的造縫能力并使壓裂后的裂縫壁面及填砂裂縫有足夠的導流能力，這樣它們必須具備如下的性能要求：

(1)濾失少：這是造長縫、寬縫的重要性能。壓裂液的濾失性主要取決于它的粘度與造壁性，粘度高則濾失少。在壓裂液中添加降濾失劑能改善造壁性，大大減少濾失量。

(2)懸砂能力強：壓裂液的懸砂能力主要取決于粘度，壓裂液只要有足夠高的粘度，砂子即可完全懸浮，這對砂子在縫中的分布是非常有利的。

(3)摩阻低：壓裂液在管道中的摩阻越小，則在設備功率一定的條件下利用來造縫的有效功率越多。摩阻過高不僅降低了設備的利用效率，甚至由于井口壓力過高而限制了施工。

(4)熱穩定性和抗剪切穩定性：保證液體不能由于溫度升高或在機械剪切作用下而使粘度大幅度降低。

(5)配伍性：壓裂液進入地層后與地層中的巖石礦物接觸，不應起不利于油氣滲濾的物理或化學反應，例如不要引起粘土膨脹或發生沉淀而堵塞地層。這種配伍性的要求是非常重要的，往往有些低滲地層壓裂后效果不佳，有部分原因就是由于配伍性不好造成的。

(6)破膠快速、徹底：保證壓裂液施工后能快速返排，提高施工效率。

(7)殘渣含量低：降低壓裂液殘渣對地層的傷害。

(8)貨源廣便于配制，成本適中，經濟上切實可行。

目前，國內外廣泛使用的壓裂液體系可分為水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。從50年代初到60年代初是以油基壓裂液為主，而在60年代初，以胍爾膠稠化劑的問世，標志著現代壓裂液化學的誕生。70年代，由于胍爾膠化學改性(如羥丙基胍爾膠HPG，羥基羧甲基胍爾膠CMHPG)的成功，以及交聯體系的完善(由硼、銻發展到有機鈦、有機鋯)，水基壓裂液迅速發展，在壓裂技術中得到廣泛應用；80年代隨著致密氣藏的開采和部分低壓油井壓后返排困難等問題的增加，泡沫壓裂液技術又在現場得到大規模應用，部分取代了水基壓裂液，80年代另一個顯著的發展是采用了控制交聯時間，或者說延遲交聯反應的水基壓裂液；90年代壓裂液的發展轉向“清潔”無傷害的表面活性劑膠束壓裂液體系。目前，國內外壓裂液體系仍是以水基壓裂液為主(占65％)，泡沫壓裂液(占30％)，油基壓裂液、乳化壓裂液(占5％)共存的局面。

泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成：可供選擇的氣相主要有空氣、氮氣及二氧化碳等。考慮到油氣井作業的安全性，氣相一般為10％～70％的二氧化碳或氮氣，以氣泡的形式分散在整個連續相中。液相通常含有表面活性劑或其它穩定劑，以減少相分離。液相可以用水，水-甲醇混合物、凝膠水或凝膠油。它與地層接觸的液體少，處理液返排很快，一般不需要進行抽吸作業。適用于油井和氣井、低壓和水敏性地層，適用的最高井底溫度可達150℃。

泡沫壓裂液具有靜液柱壓力低、濾失量小、攜砂性能好、助排能力強、對地層傷害小等優點，因而在世界各油氣田廣泛用它作為低壓低滲、漏失及水敏性地層的壓裂液。由于其具有的攜砂性能好、濾失量小的優點，在高滲透地層壓裂中也得以應用。同時泡沫壓裂液又具有助排能力強等優點，因此用于低滲、低壓儲層時，一般表現出極好的壓后返排性能。泡沫壓裂液的流變特性不能精確測量，因而進行現場質量控制和壓力分析比較困難。

發明內容