缔合非交联压裂液是近年来兴起的一种物理交联聚合物压裂液，该体系通过静电、氢键和疏水缔合等物理作用，形成稳定的三维网状结构，该体系在不采用化学交联技术的情况下，具有较好的高温携砂性能^[1-3]。压裂液对地层的伤害是影响压裂效果的一个重要因素，关于交联瓜胶压裂液的伤害特性研究较多^[4-6]，而有关缔合压裂液的伤害特性分析较少。为此，本文以高尚堡深层为例，针对低渗透油藏，从微观和宏观上开展室内实验，表征了缔合非交联压裂液对储层的伤害程度、影响因素，为优化低伤害压裂液提供理论依据。

高尚堡深层储层填隙物微结构疏松，多为分散质点状，微结构杂基含量高，易于造成微粒运移损害（图 1）。

图 1(Fig. 1)

图 1 G94-4岩芯微观图

沙河街组以细粒砂岩为主，主要为长石石英砂岩，分选中等，以次棱状和次圆状为主，颗粒支撑，孔隙式胶结，成分成熟度与结构成熟度偏好，杂基充填。孔喉连通性较差，喉道细，以中孔细喉为主，微裂缝不发育（图 2）。

图 2(Fig. 2)

图 2 3 690.11 m岩芯铸体薄片分析结果

对G94-4井、3 690.85 m岩心开展恒速压汞分析，结果如下：

储层渗流能力的大小主要是由喉道控制的（表 1），G94-4沙河街组对渗透率贡献较大的是喉道分布较小的阶段：2 ~ 8 μm；储层平均孔隙半径为129.41 ~ 140.84 m，平均喉道半径2.18 ~ 6.18 m，以中孔细喉为主。喉道是控制储层渗流能力大小的主要因素。外来流体的固相颗粒对喉道造成堵塞，易造成渗流能力的下降。

表 1(Table 1)

表 1 G94-4井沙河街恒速压汞孔喉参数统计表

表 1 G94-4井沙河街恒速压汞孔喉参数统计表 井号 井深/m 孔隙度/% 气测渗透率/ （×10-3 μm2） 平均孔道半径/μm 主流喉道半径/μm 平均喉道半径/μm 最大喉道半径/μm 平均孔喉比 G94-4 3 671.66 19.66 43.3 140.84 6.8 5.23 12.8 65.15 G94-4 3 690.85 13.81 30.42 140.38 7.8 6.18 17.89 58.51 G94-4 3 690.11 12.47 10.86 129.41 2.6 2.18 8.06 106.22

3 404 cm^-1及3 190 cm^-1处为-CO-NH₂中NH键的伸缩振动，2 925 cm^-1及2 858 cm^-1附近的振动为聚合物主链-CH₂的伸缩振动，而在1 682 cm^-1处则出现羰基的伸缩振动吸收峰。这表明稠化剂为聚丙烯酰胺类高分子化合物（图 3）。

图 3(Fig. 3)

图 3 疏水缔合物红外光谱图

采用乌氏黏度计法对不同阳离子浓度下压裂液增稠剂的特性粘度进行测量，得到结果（表 2）。

表 2(Table 2)

表 2 APCF-1的分子量测定结果

表 2 APCF-1的分子量测定结果 样品 溶剂类型 粘均分子量Mη（×104） MLIH-QC06 1 M NaCl 380

由表 2可知：缔合型清洁压裂液稠化剂为一种聚丙烯酰胺类合成聚合物，粘均分子量为380×10⁴。

实验方法^[7-9]：（1）实验岩心（人造岩心、天然岩心洗油烘干）抽空饱和KCl盐水，正向利用KCl盐水测试初始水相渗透率K_w1；（2）按照压裂液配方配置压裂液，并对压裂液体系进行破胶，破胶后取上部清液进行室内实验（离心后取上部清液）；（3）破胶后的压裂液清液反向驱替4-5PV；（4）正向KCl盐水反排，测试反排渗透率K_w2；（5）伤害率=（K_w1-K_w2）/K_w1。由此实验方法，得到结果（表 3、表 4、表 5）。

表 3(Table 3)

表 3 缔合压裂液破胶液粘度对伤害率的影响

表 3 缔合压裂液破胶液粘度对伤害率的影响 人造岩心号 气测渗透率/ （×10-3 μm2） 破胶液表观粘度/mPa·s APS加量/% 伤害率 /% 54 23.6 2.71 0.03 26.7 88 28.5 2.71 0.03 30.8 23 33.7 29.6 0.01 48.5 16 24.1 29.6 0.01 55.3

表 4(Table 4)

表 4 缔合压裂液水敏伤害

表 4 缔合压裂液水敏伤害 天然岩心号 气测渗透率/（×10-3 μm2） 伤害率/% A-11 14.99 8.3 A-12 15.19 7.1

表 5(Table 5)

表 5 缔合压裂液长时间返排对伤害率的影响

表 5 缔合压裂液长时间返排对伤害率的影响 天然岩心号 气测渗透率/（×10-3 μm2） Ir / % Ir1 / % A-1 21.63 38.5 52.6 A-5 11.47 41.2 62.1 A-8 11.62 36.3 56.7 注：Ir1为返排12 h后的伤害率

由表 3可知：（1）当APS加量为0.01%时，破胶液表观黏度为2.71 mPa·s，对岩芯的基质伤害率为28.75%，当APS加量为0.03%时，120 ℃破胶2 h，破胶液表观黏度为29.6 mPa·s，对基质伤害率为51.9%。说明破胶液黏度对岩心渗透率伤害率影响较大，该体系破胶剂加入量较大，现场施工过程中，应保证破胶剂的楔形加入量，保证压裂液彻底破胶。

由表 4、表 5可知：通过长时间12 h返排，基质渗透率下降较明显，约下降15% ~ 20%，不考虑水敏伤害的影响，约下降10%以上。说明在长时间驱替过程中，疏松填隙物的“杂基”由于高分子聚合物的吸附，带动“杂基”颗粒运移导致的，即“颗粒运移伤害”。

结合压汞实验结果可知：高分子聚合物主要堵塞对渗透率贡献值较大的孔喉部分（孔喉半径为2 ~ 9 μm），造成大吼喉数量减少，小吼喉数量增加，并且驱替过程中开启了少量的多裂缝，增加了新的油气通道（图 4）。

图 4(Fig. 4)

图 4 岩心的驱替前后孔喉分布

岩心的入口端有大量的残渣及残胶相互缠结呈片状吸附在黏土颗粒表面及堵塞在吼喉中，从而造成基块渗透率下降，岩心中部聚合物呈薄膜吸附在岩石颗粒表面，而出口端的岩石、黏土颗粒表面较干净、光滑（图 5、图 6）。

图 5(Fig. 5)

图 5 缔合型压裂液伤害后岩心微观结构

图 6(Fig. 6)

图 6 缔合型压裂液静态伤害后岩心前、后端微观结构

将缔合型压裂液开展动态滤失实验（表 6），并将伤害后的岩心进行前、中、后端切片，进行扫描电镜实验（图 7）。

表 6(Table 6)

表 6 动态滤失驱替实验

表 6 动态滤失驱替实验 序号 渗透率伤害率 /% 孔隙度/% 克氏渗透率/ （×10-3 μm2） 试验温度 /℃ 1 29.8 12.37 9.9 90 2 35.9 13.74 1.61 90 3 38.7 15.53 13.74 90

图 7(Fig. 7)

图 7 缔合型压裂液动态伤害后岩心前、后端微观结构

由表 6可知：缔合型压裂液36 min未形成明显滤饼，平均动态滤失伤害率为34.8%。

岩心的入口端具有大量的残胶相互缠结吸附在黏土颗粒表面及堵塞在吼喉中，造成基质渗透率下降，岩心出口端的岩石颗粒表面较干净、光滑，说明该压裂液的滤液对基质的浸入深度并不深。

（1）高94断块低孔低渗，孔喉连通性较差，喉道细，以中孔细喉为主，微裂缝不发育，固相颗粒易堵塞喉道，造成渗透率下降，且微结构杂基含量高，易于造成微粒运移损害。

（2）缔合型清洁压裂液稠化剂为一种聚丙烯酰胺类合成聚合物，黏均分子量为380×10⁴，破胶液黏度大小对岩心渗透率伤害率影响较大，该体系破胶剂用量较大，当APS加量为0.03%时，在120 ℃下，2 h彻底破胶，现场压裂施工过程中，需要保证体系平均APS的加入量。

（3）高94断块，通过长时间12 h返排，基质渗透率下降较明显，注水井压后注水过程中，需要控制水的注入速度，防止黏土中的杂基发生运移，尽量降低颗粒运移伤害。

（4）通过核磁共振、压汞实验、扫描电镜表明，高分子聚合物主要堵塞对渗透率贡献值较大的孔喉部分（孔喉半径为2 ~ 9 μm），为降低聚合物伤害，尽量降低聚合物的分子量大小。