在歷年來的儲層改造過程實踐中，勝利油田由于低滲透油藏的邊、底水以及上部高含水水層的存在，帶來了部分措施井壓后高含水，如何有效控制油井措施（壓裂、防砂、堵水）后含水的上升，提高油井產(chǎn)量，成了當務(wù)之急。

　　摘要：本文在充分研究分析目前支撐劑等產(chǎn)品性能基礎(chǔ)上，結(jié)合界面張力理論，根據(jù)油田開采工藝技術(shù)要求，發(fā)明了一種新的單分子膜強疏水界面處理技術(shù)，應(yīng)用開發(fā)出了一種新的多功能選擇性支撐劑，既降低了油的流動阻力又可提高水的流動阻力，從而達到增油疏水的效果，進而實現(xiàn)壓裂、防砂、堵水多功能化，真正做到了“一砂多能”。

　　關(guān)鍵詞：低滲透,選擇性,支撐劑,單分子膜

　　1概述

　　針對這一問題，在充分研究分析目前支撐劑、石英砂、堵劑等各類產(chǎn)品的技術(shù)性能基礎(chǔ)上，結(jié)合表界面張力的理論，根據(jù)油田開采工藝技術(shù)要求，開發(fā)出了一種新的多功能選擇性支撐劑，降低油的流動阻力，同時可以提高水的流動阻力，從而達到增油疏水的效果，實現(xiàn)壓裂、防砂、堵水功能化，真正做到了一砂多能。

　　2選擇性支撐劑的疏水機理

　　國內(nèi)的支撐劑過去多采用天然石英砂，而后發(fā)展成為電熔噴吹鋁礬土的人造支撐劑。作用就是建立一條高導流通道，增加油氣滲流面積，起到油井增產(chǎn)目的。選擇性支撐劑在構(gòu)筑高導流通道的同時，由于與水的表界面張力較大，也起到了很好的疏水作用，做到了由單一的“支撐”向“控水”、“支撐”雙作用的轉(zhuǎn)變。

　　疏水機理：

　　采用“蛋殼”原理（圖1），通過自組裝技術(shù)將疏水性單體自動組裝到砂粒表面，形成單層分子膜；然后分子膜在γ射線作用下進行原位聚合，進而生成具有較大抗壓強度和較強疏水性能的界面膜。由于較強的疏水作用，緊密排列后形成的毛細孔隙產(chǎn)生強大的疏水、阻水作用，因此疏水砂除了具有普通砂所具有的對地層的充填和支撐作用外，還具有優(yōu)良的控水穩(wěn)油作用�？梢酝瑫r作為壓裂-堵水材料、防砂-堵水材料，也可以單獨作為堵水材料來使用。

　�。�1）

　　式中：

　　Pc——驅(qū)動壓差

　　σ——界面張力

　　θ——潤視角

　　r——作用半徑

　　由公式也可以明顯看出對于潤濕相來說，界面張力增加了，潤視角θ小了，所需驅(qū)動壓差隨之增大。

　　3選擇性支撐劑的特點及實驗對比分析

　　選擇性支撐劑與常規(guī)支撐劑的最大不同在于其改變傳統(tǒng)的覆膜砂物理包覆技術(shù)，使選擇性材料與石英砂發(fā)生化學作用，形成有機結(jié)合體，使包結(jié)更穩(wěn)固、強度更高，密度可隨材料反應(yīng)強度調(diào)節(jié)。

　　3.1選擇性支撐劑的特性

　　3.1.1較低的密度

　　由于疏水性砂表面覆膜高分子材料，其密度比相應(yīng)的支撐劑有一定程度的降低。由此帶來的優(yōu)點是：

　�。�1）在同等裂縫體積下，疏水性砂使用量低于其它支撐劑；

　�。�2）攜砂液量相應(yīng)減少，節(jié)約壓裂液費用；

　�。�3）有利于提高砂比；

　�。�4）砂堵風險減小。

　　3.1.2較高的抗壓強度

　　疏水性砂比相應(yīng)未覆膜支撐劑強度高，破碎率大幅度降低。

　�。�1）疏水性砂具有較高的抗壓強度，能用于深井高閉合壓力（60-80MPa）井的壓裂作業(yè)；

　�。�2）疏水性砂的球度、圓度、濁度、耐酸堿性等指標均優(yōu)于相應(yīng)的未覆膜的支撐劑材料。

　　3.1.2優(yōu)越的防返吐和防砂特性

　　砂粒在裂縫中具有一定的粘結(jié)作用，形成整體型過濾層，可以承受周期性的開停井而引起的裂縫交替生產(chǎn)壓差，既可以有效防止支撐劑返吐，又有良好的防砂功效。為此，疏水性砂不但可作為增產(chǎn)壓裂也可作為防砂壓裂使用，減少或消除地層出砂，減少產(chǎn)出流體對地面生產(chǎn)管道設(shè)備的磨蝕，提高安全性。

　　選擇性支撐劑單體破碎后，微粒被完整地包在膜內(nèi)不遷移，保持裂縫已形成的導流能力，提高壓裂有效期。常規(guī)支撐劑破碎后，破碎的細小顆粒遷移到孔隙處，大大的降低了孔隙的滲透能力。

　　3.1.4較好的控水穩(wěn)油能力

　　由于界面具有較強的疏水作用，緊密排列后形成的毛細孔隙產(chǎn)生強大的疏水、阻水作用，可以起到優(yōu)良的控水穩(wěn)油效果。

　　左側(cè)煤油順利通過的杯子中部的支撐劑，沉到了杯子的低部。右側(cè)的清水無法通過支撐劑，則留在支撐劑的上方。

　　3.1.5獨特的防嵌入能力

　　基于接觸應(yīng)力的降低，疏水砂外殼的柔韌特性可以消除或降低支撐劑嵌入程度，保證裂縫的導流能力，提高壓裂有效期。

　　如圖4所示，顆粒接觸點的應(yīng)力降低，常規(guī)支撐劑以點狀接觸，接觸面的直徑小于顆粒直徑10%。選擇性支撐劑顆粒接觸面的直徑是顆粒直徑的25-40%。

　　3.1.6較強的化學惰性

　　耐酸、堿、鹽，可適用于任何高溫油層等。

　　3.2選擇性支撐劑的性能指標

　　3.2.1具有密度低、破碎率低、酸溶解度低的性能

　　3.2.2具有高閉合壓力下高滲透率、高導流能力的特點

　　在低閉合應(yīng)力下，選擇性支撐劑的滲透率和導流能力比陶粒略低一些，但在高閉合應(yīng)力下，二者相差不大。

　　3.2.3對水的流動阻力是油的3倍，阻水效果明顯

　　大慶采油工藝研究院對疏水砂進行室內(nèi)試驗評價，采用的試驗方法：分別用水和煤油作介質(zhì)，進行不同閉合壓力選擇性壓裂砂的滲透率和短期導流能力試驗。

　　實驗結(jié)果見下表2，對水的滲透率為油的滲透率的三分之一，對水的流動阻力是油的三倍，阻水效果明顯。

　　4現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

　　2010年首次在腰英臺油田使用選擇性壓裂砂，2008年全面推廣使用選擇性壓裂砂作為支撐劑。2007年使用選擇性壓裂砂共67井次，占壓裂井次的40.6%，施工成功率達91%，有效率96%，較中陶高8.5%，取得了較好的效果。

　　該項技術(shù)自2007年以來開展的170多井次的試驗表明，與常規(guī)壓裂支撐劑相比，具有提高壓裂加砂能力，降低油井壓后高含水、提高壓后產(chǎn)能的效果。腰英臺油田的160多井次統(tǒng)計表明，較好的解決了裂縫性儲層的有效加砂。平均砂比提高了6.5百分點。施工成功率提高了8.5%，壓后三個月內(nèi)單井增油15%以上，平均含水下降了3.6%。

　　5結(jié)論

　�。�1）選擇性支撐劑通過改變表面張力和油水潤濕性，實現(xiàn)了對油水流動能力的選擇，達到了滲油阻水的雙重作用，具有較好的油水滲透選擇性。

　�。�2）選擇性支撐劑具有較低的破碎率和較好的抗壓耐酸性能。

　�。�3）選擇性支撐劑現(xiàn)場使用增產(chǎn)效果明顯。

　　參考文獻

　　[1]吉德利JL.水力壓裂技術(shù)新發(fā)展[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995.

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