新型無固相修井液的研制及應用＊

張鳳英 鄢捷年 楊 光 王立輝

(1.中國石油大學(北京)石油工程教育部重點實驗室; 2.中海油研究總院; 3.中國石油集團鉆井工程技術研究院)

新型無固相修井液的研制及應用＊

張鳳英1鄢捷年1楊 光2王立輝3

(1.中國石油大學(北京)石油工程教育部重點實驗室; 2.中海油研究總院; 3.中國石油集團鉆井工程技術研究院)

針對雅克拉-大澇壩低滲透凝析氣田儲層特點,研制出了一種新型無固相修井液。性能評價實驗結果表明,所研制的修井液流變性易于調整和控制、抗高溫能力強、濾失量低,巖心滲透率恢復值可達到85%以上。新型無固相修井液在雅克拉-大澇壩凝析氣田修井作業中取得了成功應用;對于低滲透氣田,該修井液是一種較為理想的低傷害修井液。

低滲透氣田 無固相修井液 流變性

低滲透氣田儲層一般具有泥質膠結物含量高、孔喉細小、滲透性差、非均質性嚴重、油氣流動阻力大等特點,儲層對作業流體非常敏感,容易受到損害。在修井作業中低滲透氣田普遍存在修井液漏失問題,儲層污染嚴重。雅克拉-大澇壩凝析氣田是一個典型的低滲透氣田,目前使用的修井液主要是地層水,由于該氣田地層水屬于超高礦化度的氯化鈣水型,總鐵含量超標,因此在修井等作業過程中易造成地層結垢,而且也存在生產管柱(油管、套管)腐蝕問題。目前該氣田用原修井液的井已相繼出現污染問題,根據測試井資料,污染后表皮系數平均為35,其中沙15井上氣層表皮系數高達131.4。為了降低儲層損害,研制出了一種新型無固相修井液。性能評價實驗及現場應用效果表明,所研制的修井液性能優良,與雅克拉-大澇壩凝析氣田地層巖性和地層流體匹配性好,在井下溫度和壓力條件下性能穩定、濾失量少,可避免修井過程中固相顆粒侵入造成的儲層孔喉堵塞。

1 單劑優選及修井液配方確定

在新型無固相修井液研制中,綜合考慮了對修井工具、套管及儲層的保護,重點對緩蝕劑、粘土穩定劑、表面活性劑(助排劑)、高效增粘劑及降濾失劑等主要組分進行了篩選。同時考慮到雅克拉-大澇壩凝析氣田儲層溫度(120℃左右)與修井液在井筒內的實際溫度有一定的差異,參照相應標準,開展了修井液單劑及優化體系的配伍性實驗研究,各組實驗均在溫度120℃的密閉條件下進行。

1.1 緩蝕劑的優選

參照SY/T5390-91鉆井液腐蝕性能評價方法,在溫度120℃的密閉條件下熱滾16h后測定了研究區地層水、咪唑啉(SL-HS2)、聚季胺鹽(DG-HS1)及有機膦酸鹽(SL-HS3)復合緩蝕劑等介質的腐蝕速率,其結果見表1。

表1 地層水及緩蝕劑腐蝕速率測定結果(鋼片表面積為1360.93mm2)

從表1可以看出:地層水的腐蝕速率較高為1.28 g/(m2·h),因此在修井過程中應當采取必要的防腐蝕措施;咪唑啉類緩蝕劑(DG-HS1)的腐蝕速率最低,故選其作為修井液的緩蝕劑。

1.2 粘土穩定劑的優選

根據雅克拉-大澇壩凝析氣田儲層特點和常用的粘土穩定劑特性,初步篩選出DG-NW 1和SL-NW 1兩種粘土穩定劑,依據SY5971-94《注水用粘土穩定劑性能評價方法》用頁巖膨脹儀測定了粘土穩定劑DG-NW 1和SL-NW 1對該凝析氣田天然巖心粉的防膨效果,其結果見圖1。

圖1 粘土穩定劑室內評價結果

由圖1可以看出,粘土穩定劑DG-NW 1和SLNW 1具有較好的防膨脹性能,可用于防止儲層粘土水化膨脹,其中DG-NW 1性能更優異,更適合雅克拉-大澇壩凝析氣田儲層巖心粉,故選用DG-NW 1作為修井液的粘土穩定劑。

1.3 表面活性劑的優選

根據拉普拉斯方程,降低侵入液體的油水界面張力是預防或減少水鎖傷害的有效途徑。能夠降低表面張力的表面活性劑有陰離子型、陽離子型和非離子型3種。儲層巖石表面一般帶負電荷,容易吸附陽離子表面活性劑,但陽離子表面活性劑容易改變儲層巖石的潤濕性,降低油相相對滲透率,因此一般不考慮選擇陽離子型表面活性劑。由于高礦化度地層水中含有Ca2+、M g2+、Sr2+等離子,容易與陰離子型表面活性劑起反應生成沉淀[1-2],在高溫下反應更加劇烈,因此擬選定用非離子型HTB作為修井液用的表面活性劑,并參照SY/T5 370-1 999表面及界面張力測定方法對HTB進行了最佳加量、抗溫性、與DG-NW 1及地層水的配伍性實驗,最終確定使用非離子表面活性劑HTB作為修井液的表面活性劑。

1.4 修井液配方的確定

通過篩選實驗,確定使用XC生物聚合物或其他類型高分子聚合物等作為控制修井液流變性能的增粘劑,優選抗溫抗鹽的JM P-1作為修井液配方中的降濾失劑,最終確定無固相修井液的配方為:凈化地層水+1%DG-NW 1(粘土穩定劑)+ 2%JM P-1(高分子降濾失劑)+0.3%XC(增粘劑)+ 1%PRD(流型調節劑)+1%NaCOOH(頁巖抑制劑) +0.3%HTB(助排劑)+1%DG-HS1(緩蝕劑)。

2 修井液性能評價

利用JHCF-1型動態巖心污染損害評價實驗儀(江蘇海安生產)、ZNN-D 6S型六速旋轉粘度計(青島海通專用儀器廠生產)和ZNS-1型鉆井液失水量測定儀(青島同春石油儀器有限公司生產),對所研制的無固相修井液的流變性、儲層保護性進行評價。

2.1 流變性評價

所研制的修井液是無固相的,不形成致密的濾餅,主要通過暫堵方法來降低其濾失量。熱滾前后修井液的流變性評價結果(表2)表明,體系的表觀粘度和塑性粘度值在合理數值范圍內,動切力為1～6 Pa,API濾失量均控制在8 mL以內,可滿足鉆井工程要求。

表2 新型無固相修井液流變參數表

2.2 儲層保護性評價

巖心流動實驗按照行業標準SY/T 6540-2002進行,巖心采用雅克拉-大澇壩凝析氣田YK10井儲層巖樣,分別使用地層水及優選修井液污染巖心。實驗結果(表3)顯示,在基本未形成濾餅(無固相污染)的情況下,巖心滲透率恢復值從使用地層水為修井液時的65.21%提高到89.39%,表明這種新型無固相修井液對儲層的損害較小,具有很好的保護儲層的作用。

表3 儲層巖心滲透率恢復值評價實驗結果

3 現場應用效果

所研制的新型無固相修井液在雅克拉-大澇壩凝析氣田YK1井進行了現場應用。該井巖性主要為礫質粗粒長石砂巖、細粒巖屑長石砂巖、砂礫巖及細砂巖,在施工前針對該井進行了原修井液與新型修井液儲層巖心滲透率恢復值評價實驗。評價結果表明,原修井液的儲層巖心滲透率恢復值為62%,而新型修井液的儲層巖心滲透率恢復值為85%。采用反循環方式小排量注入新型無固相修井液對YK1井實施修井作業,修井完井后修井液自噴反排,8 mm油嘴日產液70 m3(含水4.9%),日產氣31×104m3;而同期沙37井使用原修井液修井完井后抽吸11 d才恢復生產。由此可見,新型無固相修井液可有效解決儲層污染問題。另外,在施工過程中,新型修井液的表觀粘度低于12 m Pa·s,在高溫下無明顯增稠,性能穩定。

4 結束語

研制出的新型無固相修井液的流變性易于調整和控制、抗高溫能力強、API濾失量低、巖心滲透率恢復率達到85%以上。新型無固相修井液體系,在雅克拉-大澇壩凝析氣田修井作業中取得了成功應用,儲層保護效果良好,對其他低滲透氣田修井作業有借鑒意義。

[1] 張金波,鄢捷年,趙海燕.優選暫堵劑粒度分布的新方法[J].鉆井液與完井液,2004,21(5):5-7.

[2] 羅健生,鄢捷年,方達科,等.潿洲12-1油田中塊低壓儲層保護研究[J].鉆井液與完井液,2006,23(4):16-20.

(編輯:孫豐成)

Study and application of new non-solids work over fluid

Zhang Fengying1Yan Jienian1Yang Guang2Wang Lihui3
(1.Key Laboratory of Petroleum Engineering of the Ministry of Education,China University of Petroleum,Beijing,102249; 2.CNOOC Research institute,Beijing,100027; 3.CNPC D rilling Engineering Techno logy Research Institute,Beijing,100083)

Based on reservoir characteristics of Yakela-Dalaoba condensate field,a new non-so lids work over fluid has been developed.The results of performance evaluation experiments have show n that the new work over fluid has the easily controlled and ad justed rheological property,higher temperature resistance,lower filtration rate and over85 percent recovery of core permeability.The fluid has been used successfully in work over operation of Yakela-Dalaoba condensate field and demonstrated an ideal low dam age work over fluid for low permeability gas field.

low permeability;non-so lids work over fluid;rheological property

＊國家自然科學基金項目(編號:50574061)和國家重大專項研究項目(編號:2009ZX05009-005)的部分研究成果。

張鳳英,女,在讀博士研究生,從事油田化學及油氣層保護技術方面的研究工作。地址:北京市昌平區府學路18號中國石油大學(北京)石油天然氣工程學院233信箱(郵編:102249)。電話:010-89733893。

2009-09-28 改回日期:2009-11-03