納米乳液在低滲透油層保護(hù)中的應(yīng)用研究

金 娜,王志龍 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州434023)

朱春玲 (天津大港油田集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司,天津300272)

朱金南,王佩平 (中石化西南石油局臨盤鉆井公司,山東臨盤251 507)

納米乳液指的是分散液滴粒徑小于500 nm的乳液體系。納米乳液滴對(duì)孔隙中黏土的膨脹及分散具有一定的抑制性能,同時(shí)還具有較強(qiáng)的暫堵作用,能夠在較短時(shí)間內(nèi)在井壁形成具有一定強(qiáng)度的暫堵帶(成膜暫堵帶),從而有效地阻止了鉆井液流體的侵入,可以達(dá)到油層保護(hù)的效果。下面,筆者主要研究了納米乳液與地層水配伍性以及對(duì)鉆井液流變性影響,以及納米乳液鉆井液體系對(duì)巖心的損害評(píng)價(jià)。

1 納米乳液與地層水配伍性的研究

鉆井液與地層流體不配伍主要表現(xiàn)在鉆井液濾液與地層流體混合后因產(chǎn)生沉淀或結(jié)垢,從而堵塞孔隙引起地層傷害。對(duì)于低滲儲(chǔ)層而言,由于孔隙直徑小,其固相顆粒浸入的可能性不大,而濾液在壓差的作用下,是較易進(jìn)入地層孔隙的。一旦與地層水接觸產(chǎn)生沉淀,從而導(dǎo)致滲透率下降,損害油氣層。

因此,研究各種處理劑溶液與地層水的配伍性,一方面可以預(yù)防處理劑的選擇和使用不當(dāng)對(duì)地層造成傷害;另一方面,可以為該地區(qū)的儲(chǔ)層保護(hù)工作提供指導(dǎo)和借鑒。臨盤地區(qū)地層水屬于CaCl2水型,礦化度在20000～30000mg/L之間。臨盤地區(qū)現(xiàn)場常用的鉆井液處理劑主要有以下幾種,分別是納米乳液、FT-1、LS-1、MMH 、SMP-Ⅱ和SJ-1。

根據(jù)臨盤地區(qū)的地層水資料,配制模擬地層水并進(jìn)行過濾。將配好的處理劑溶液過濾后與地層水按1:1的比例混合,混合均勻后在離心機(jī)上以2000r/min的速度離心10min,隨后進(jìn)行觀察,結(jié)果如表1。

由表1可知,納米乳液、MMH以及SMP-Ⅱ水溶液與地層水之間不產(chǎn)生沉淀,LS-1、SJ-1有少量沉淀,FT-1有沉淀,說明納米乳液、MMH和SMP-Ⅱ與地層水有較好的配伍性。

表1 處理劑水溶液與地層水配伍性

2 納米乳液對(duì)鉆井液性能影響的研究

根據(jù)納米乳液與地層水配伍性試驗(yàn)研究結(jié)果的顯示,選用與地層水具有較好配伍性的MMH、SMP-Ⅱ和納米乳液進(jìn)行復(fù)配,同時(shí)也選用抗溫性能較好的SJ-1進(jìn)行復(fù)配。試驗(yàn)過程中按照配方:基漿(4%的標(biāo)準(zhǔn)土漿:4%土+80℃水+5%Na2CO3(以土量計(jì)))+1%MMH正電膠+2%SMP-Ⅱ+3%SJ-1+1%納米乳液,依次加入各種處理劑,每加一種處理劑充分?jǐn)嚢璨y試其流變性和濾失量后,再加入下一藥劑。攪拌2h,密封養(yǎng)化24h以上。

表2和表3給出了相關(guān)性能的測試結(jié)果,從表2、表3可以看出基漿與MMH、SMP、SJ-1以及納米乳液進(jìn)行復(fù)配后具有較好的流變性能和明顯的降濾失效果,其失水由基漿的25.2ml逐級(jí)遞減到6ml,很大程度上減少了濾液侵入儲(chǔ)層,從而可以有效地保護(hù)儲(chǔ)層。另外,由滾前和滾后納米乳液復(fù)配體系的流變性能和高溫高壓失水?dāng)?shù)據(jù)可以看出,該復(fù)配體系具有較好的抗溫性能。

表2 納米乳液復(fù)配體系的性能測試

表3 納米乳液復(fù)配體系的抗溫性能

3 巖心損害評(píng)價(jià)試驗(yàn)

為了研究該體系對(duì)儲(chǔ)層傷害的程度,從而進(jìn)行室內(nèi)巖心損害評(píng)價(jià)試驗(yàn)。下面筆者通過室內(nèi)模擬鉆進(jìn)過程中鉆井液對(duì)巖心的污染來評(píng)價(jià)鉆井液體系對(duì)地層的傷害程度,進(jìn)而評(píng)價(jià)鉆井液與地層的配伍情況及優(yōu)選鉆井液配方。動(dòng)、靜態(tài)損害實(shí)驗(yàn)的采用的泥漿體系如下:

1﹟基漿+1%MMH正電膠+2%SMP-Ⅱ+3%SJ-1

2﹟基漿+1%MMH正電膠+2%SMP-Ⅱ+3%SJ-1+1%納米乳液

3.1 靜態(tài)損害試驗(yàn)

靜態(tài)損害試驗(yàn)是在驅(qū)替壓力0.7MPa、模擬地層溫度條件下對(duì)巖心損害30min,然后通過對(duì)泥漿進(jìn)行評(píng)價(jià) (采用巖心為人造巖心),試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。從靜損害試驗(yàn)結(jié)果來看,與沒有加入納米乳液的鉆井液體系相比較,納米乳液鉆井液體系對(duì)巖心的損害程度低,具有較高的滲透率恢復(fù)值,該體系的平均恢復(fù)值為93%,屬于低傷害。

3.2 動(dòng)態(tài)損害試驗(yàn)

動(dòng)態(tài)損害試驗(yàn)是在驅(qū)替壓力3.5MPa,模擬地層溫度和鉆井液循環(huán)過程的條件下對(duì)巖心傷害2.5h(采用巖心為天然巖心)。然后通過分析損害程度試驗(yàn)數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)該納米乳液復(fù)配體系對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。從動(dòng)態(tài)損害試驗(yàn)結(jié)果來看,納米乳液鉆井液體系對(duì)巖心的損害程度低,具有較高的滲透率恢復(fù)值,其恢復(fù)值在80%左右。截去污染端的試驗(yàn)結(jié)果表明,其損害主要發(fā)生在淺表層,這種淺表層的損害在射孔過程可以消除的范圍以內(nèi)。在截去污染端1～2cm以后,其滲透率恢復(fù)值在90%以上。

表4 巖心靜損害試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

該納米乳液鉆井液體系在臨盤地區(qū)現(xiàn)場得到應(yīng)用,實(shí)際應(yīng)用情況如表6所示。

表5 動(dòng)損害滲透率恢復(fù)情況

表6 現(xiàn)場應(yīng)用效果情況

由現(xiàn)場應(yīng)用效果來看,該納米乳液鉆井液體系能有效的將月遞減產(chǎn)油率控制在25%左右,完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

5 結(jié) 論

1)納米乳液與地層水配伍性的研究表明,納米乳液與地層水作用后不產(chǎn)生任何沉淀,與地層配伍性較好。

2)納米乳液復(fù)配體系性能的測試與評(píng)價(jià)表明,納米乳液復(fù)配體系具有良好的流變性能、明顯的降濾失性能以及較好的抗溫性能。

3)巖心損害評(píng)價(jià)試驗(yàn)表明,MMH納米乳液對(duì)巖心的傷害程度低,具有較高的滲透率恢復(fù)值,其恢復(fù)值在90%左右。

4)現(xiàn)場應(yīng)用效果顯示,該納米乳液鉆井液體系在生產(chǎn)過程中能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo),具有一定的使用價(jià)值。

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