靖邊氣田低壓氣井修井作業暫堵技術實驗研究

張耀剛，沈云波，呂 江，仵海龍，胡 康，任 濤，任發俊，高 崗

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田低壓氣井修井作業暫堵技術實驗研究

張耀剛，沈云波，呂 江，仵海龍，胡 康，任 濤，任發俊，高 崗

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田生產后期修井維護作業中，工作液漏失會造成固相堵塞、潤濕反轉、微粒運移和結垢、產液乳化等問題，將嚴重破壞和傷害儲層，導致排液復產困難，因此優選一種適合靖邊氣田的修井暫堵液顯得尤為重要和緊迫。此科研針對靖邊氣田儲層巖性特征，在對絨囊暫堵液體系理論研究的基礎上，進行了大量的絨囊暫堵液基液配方篩選和處理劑加量優選實驗，研制出了具有良好的鹽穩定性、抗溫性、耐腐蝕性、暫堵能力以及對靖邊氣田儲層低傷害性的絨囊暫堵液體系，同時在此基礎上對暫堵液體系進行室內小樣實驗評價和室外模擬地層環境的暫堵和返排實驗，最終確定了適合靖邊氣田修井作業的暫堵液體系配方，為今后靖邊氣田氣井井下作業工作的開展建立了技術儲備，具有一定的指導意義。

防漏堵漏；漏失；固相堵塞；微粒運移；傷害；暫堵液；暫堵；返排

油氣井鉆井及各種井下作業過程中，入井工作液的漏失會引起井下情況復雜或井下事故，嚴重者還會導致油氣井報廢，經濟損失巨大，資源浪費嚴重。不僅如此，工作液漏失入于油氣層不但會造成油氣生產能力下降，需投入巨大人力物力恢復產量，而且往往是入不敷出，成為永久性損失。其中修井作業中井漏造成儲層傷害造成的后果更為嚴重，主要的傷害方式包括：固相堵塞、潤濕反轉、微粒運移和結垢、產液乳化。目前封堵漏失地層普遍采用的方法：控制漏失通道和減壓。

暫堵修井工藝技術在低壓氣井修井作業中應用，是先壓井再進行井下作業，選用不同性質的工作液暫時封堵地層流體，并防止壓井液大量漏入地層，對油氣層進行保護，又確保平衡地層壓力，保證修井作業過程中的安全。

靖邊氣田經過十多年勘探與開發，地層壓力系數由原來的約1.0下降至0.6左右。隨著開發期延長，由于產水量大，氣井攜液能力降低，氣井無法正常生產甚至被迫關井。同時由于地層產氣中含有H2S與CO2，井下管柱腐蝕嚴重。據調研資料，靖邊氣井生產周期8～10年，井下管柱即出現嚴重腐蝕，有的甚至斷裂。為恢復氣井生產和防止氣井管柱進一步腐蝕，必須進行相應的修井維護作業。

1 絨囊暫堵液處理劑優選研究

絨囊工作液是一種具有優異防漏堵漏能力的新技術。首次作為靖邊氣田氣井修井暫堵液應用，需針對靖邊氣田的地質情況、產液情況、生產工藝進行分析和總結，研究出一種既能保證修井過程中控制地層漏失，又能保證儲層傷害程度最小，承壓能力強、易返排的暫堵液，滿足靖邊氣田生產需求。

1.1 絨囊暫堵液主要及輔助處理劑

絨囊暫堵液體系處理劑包括主要處理劑成核劑、成層劑、強層劑、定位劑及輔助處理劑成膜劑、pH調節劑、高溫穩定劑、殺菌劑、除氧劑、緩蝕劑、抑制劑。

1.2 絨囊暫堵液基液處理劑優選

絨囊暫堵液基液由成層劑、強層劑、定位劑配制而成，故需要對其進行優選。由于無固相絨囊暫堵液基液為淡水，淡水中絕大部分礦物質為鹽，因此成層劑、強層劑、定位劑的優選主要是評價其抗鹽能力，優選抗鹽效果最好的。

1.3 絨囊暫堵液密度調節劑優選

絨囊暫堵液密度調節劑主要是對成核劑和成膜劑進行優選。成核劑的選擇主要是對比其抗鹽能力，優選抗鹽效果最好的成核劑。成膜劑是絨囊體系的專用處理劑，通過將醇類和醚類復配而成。

1.4 絨囊暫堵液其它處理劑優選

絨囊暫堵液其它處理劑包括pH值調節劑、粘土抑制劑、高溫穩定劑、緩蝕劑、除氧劑、殺菌劑、除硫劑、防水鎖劑、助排劑的優選，主要是選擇與絨囊體系配伍且有利于提高其各項性能指標的處理劑。

2 絨囊暫堵液體系研制

2.1 絨囊暫堵液基液配方研制

利用優選出的成層劑、強層劑、增粘劑，配制流變性好、適于絨囊穩定存在的絨囊暫堵液基液。在所選處理劑推薦加量范圍內，成層劑、強層劑、定位劑各選取3～5個加量，配制基液并測定其流變性及濾失量，對基液配方進行優化，確定基液配方。

根據室內實驗結果，選定基液配方中定位劑加量為0.15%～0.40%，強層劑加量為0.15%～0.30%，成層劑加量為1%～2%。

2.2 絨囊暫堵液體系配方研制

使用優選的成核劑、成膜劑、成層劑、強層劑、定位劑、pH調節劑、高溫穩定劑、殺菌劑、除氧劑、緩蝕劑、抑制劑配制絨囊暫堵液并評價其性能（見表1）。

表1 絨囊暫堵液體系性能

實驗結論：絨囊暫堵液體系均具有較好的流變性，體系穩定時間滿足要求。

2.3 絨囊暫堵液與靖邊修井液配漿水配伍性研究

在絨囊暫堵液體系配方加量范圍內，選取不同配方，使用靖邊氣井修井液用配漿水，驗證配漿水與絨囊處理劑間的配伍性。通過實驗知，靖邊氣田區塊內不同淡水水源配漿水對絨囊暫堵液性能影響較小，絨囊暫堵液處理劑與靖邊配漿水配伍性良好。

2.4 抗溫能力評價研究

配制1#、2#號絨囊暫堵液，高溫熱滾評價它們的抗溫能力（見表2）。

表2 不同密度氯化鉀體系無固相微泡完井液熱滾前后性能

由室內實驗知，加熱前后絨囊暫堵液密度、塑性粘度、動切力變化程度較小，具有較好的抗溫能力，能夠滿足靖邊氣田氣井修井需要。

2.5 防腐能力評價研究

室內采用N80鋼材進行掛片實驗，評價暫堵液腐蝕能力（見表3）。

表3 腐蝕性能評價實驗結果

實驗可知：絨囊暫堵液對N80金屬件的腐蝕速率小于0.076 mm/a，且沒有點蝕，對N80鋼腐蝕性較小，說明絨囊暫堵液在井底環境中不會對管柱造成腐蝕。

2.6 破膠效果評價研究

模擬靖邊現場施工條件，利用氧化破膠劑及JPC高溫破膠劑在溫度110℃時對氣井內部無法向外循環的絨囊修井液進行破膠，觀察破膠效果（見表4）。

表4 絨囊暫堵液破膠效果實驗數據

實驗證明同加量的兩種破膠劑在溫度110℃破膠條件下2 h后，絨囊修井液密度升高，表觀粘度下降甚至消失，表明兩種破膠劑破膠效果明顯。綜合考慮，建議使用氧化破膠劑。

3 絨囊暫堵液暫堵能力研究

暫堵能力研究包括靜態封堵能力研究與動態封堵能力研究：靜態堵漏實驗，使用DLM-01A型堵漏模擬裝置填砂實驗。動態堵漏實驗，利用高溫高壓動態失水試驗儀，巖心實驗。

3.1 靜態暫堵能力研究

靜態暫堵實驗模擬鉆井液在井筒內靜止時對地層的封堵能力，利用填砂實驗與巖心模擬地層，評價靜止狀態下絨囊暫堵液的封堵能力。

3.1.1 填砂封堵實驗 做填砂防漏堵漏實驗研究時，選擇 20～40、45～60目、80～100目 3組不同粒徑的石英砂作為模擬地層，使用2#配方，評價靜態封堵性能（見表 5）。

3.1.2 巖心封堵實驗 配制絨囊暫堵液，評價靜態巖心封堵能力（見表6）。

表5 靜態填砂封堵試驗數據

表6 靜態巖心封堵實驗數據

由靜態填砂與巖心封堵實驗可知：絨囊暫堵液在靜態下對地層具有較強的封堵能力。

3.2 動態暫堵能力研究

動態暫堵能力實驗模擬鉆井液在井筒內流動時對地層的封堵能力，利用巖心模擬地層，評價動態下暫堵液的封堵能力。巖心封堵實驗：配制絨囊暫堵液，評價動態巖心封堵能力（見表7）。

表7 動態巖心封堵實驗數據

由動態巖心封堵實驗可知：絨囊暫堵液在動態下對地層具有較強的封堵能力。

4 囊暫堵液儲層傷害控制能力研究

絨囊暫堵液返排能力能夠直接體現其對儲層的傷害程度。通過室內巖心損害實驗研究，評價絨囊暫堵液控制儲層傷害能力。助排劑與防水鎖劑能夠提高絨囊暫堵液返排效率，對氣層儲層的傷害程度較小，室內實驗通過分為不加助排劑與防水鎖劑與加入助排劑與防水鎖劑，對比絨囊暫堵液的返排效果。確定能夠有效提高絨囊暫堵液返排時助排劑與防水鎖劑的最佳加量（見表8，表9）。

表8 絨囊暫堵液配方表

表9 絨囊暫堵液性能

從室內實驗結果、成本和滿足現場要求兩方面考慮，防水鎖劑與助排劑加量均選為1.0%。

5 結論

（1）通過大量室內實驗，初步研制出適于靖邊氣井暫堵應用的絨囊暫堵液配方，同時驗證了暫堵液與靖邊氣田修井液的良好配伍性，證實現場修井時可直接使用當地水配置。

（2）通過室內抗溫實驗及腐蝕實驗，證明研制出的暫堵液抗溫能力強，在高溫（120℃）條件下，密度、塑性粘度、動切力變化較小，能夠滿足靖邊修井需要；同時該暫堵液對N80金屬件的腐蝕速率小于0.076 mm/a，且無點蝕情況發生，不會對管柱造成腐蝕。

（3）通過室內靜態和動態暫堵實驗，證明絨囊暫堵液能夠有效封堵靖邊氣田氣井漏失地層。

（4）通過大量巖心實驗，確定達到最佳返排效果時助排劑與防水鎖劑加量，最終形成了適于靖邊氣田應用的暫堵液配方。

（5）通過現場模擬實驗，證明絨囊暫堵液具有較好的暫堵作業，同時在負壓產條件下具有良好的返排能力。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2012.11.021

TE357.12

A

1673－5285（2012）11－0080－04

2012－06－25

張耀剛，男（1971－），工程碩士，2007年7月西安石油大學畢業，天然氣開發工程師，長期從事天然氣開發、生產、管理工作，現任第一采氣廠井下作業科科長。