復雜凝析氣藏氣井入井液體系研究與應用

張鋒　王嘵磊　孫德強　張洪杰　馮棋　馮鈿芳　饒遠

摘要：當前國際油價持續低迷，降本增效、技術創新、技術求發展是一個企業可持續發展的必由之路，新疆油田采氣一廠在所負責開發的準噶爾盆地各氣田中，以技術創新為根本，不斷研發新的氣田高產開發技術，其復雜凝析氣田一一克拉美麗氣田入井液體系研究與應用就是很好的一個實例。凝析氣藏是目前國內外氣藏中最復雜的氣藏之一，而準噶爾盆地的凝析氣藏不僅存在常規氣藏開發方式的復雜，而且存在巖性、巖相的復雜，這里的巖性、巖相種類多，儲層非均質性強。針對上述研究區儲層難點及凝析氣藏開發難點，采氣一廠陸續研制了多種修井液、壓井液、射孔液等入井液，并研究建立了各入井液技術界限，形成體系，為氣井修井液、壓井液、射孔液優選提供應用依據及技術指導。研究得出的入井液體系在準噶爾盆地應用效果非常好，為新疆油田氣田開發創造了好的效益，此入井液液體系對國內外同類油氣田都有一定借鑒和推廣價值。

關鍵詞：凝析氣藏；入井液體系；修井液；射孔液；準噶爾盆地

0前言

壓井液、射孔液是油氣井井下作業時用于平衡地層壓力的入井液體，這里簡稱人井液。這些入井液體既是工作液也是主要的油氣層污染源之一，特別是對于敏感性儲層，造成儲層傷害極大。據資料統計，使用性能不佳的修井液會使油氣井產能普遍降低30%-50%，甚至無法復產。

目前新疆采氣一廠開發克拉美麗火山巖氣田是國內外公認的最為復雜的氣田之一，氣藏儲層巖性復雜、物性差異大，儲層敏感性強、地層壓力系數差異大等問題，給人井液選擇帶來較大的困難。

本研究通過克拉美麗氣藏儲層巖性、物性、敏感性等特征分析，研究入井液儲層傷害機理，并針對不同氣藏特征和不同開發階段儲層保護的需要，通過攻關，研制五種入井液體系：分別是以有機鹽加重、降濾失、回收利用為主體技術研制的無固相有機鹽壓井液；以高吸水樹脂聚合物為主體技術研制的防水鎖樹脂壓井液；以材料篩選與聚合、壓井液合成為主體技術研制的暫堵型凝膠壓井液；以起泡、穩泡技術為主體技術研制的低密度泡沫壓井液；以K鹽加重、陽離子聚合物防膨、陰離子表面活性劑抑制水鎖為主體技術研制的無固相防水鎖射孔液。

根據五種修井液技術特點和適應范圍，研究形成了氣井修井液體系并建立了采氣一廠修井液應用技術界限模版?，F場應用證明，研制的修井液體系基本滿足了目前凝析氣藏和火山巖氣藏的修井、射孔作業需要，累計應用71井次，總體復產率達85%以上，對儲層的保護效果良好。

1克拉美麗氣田開發難點

1.1儲層巖性復雜

儲層巖性種類多，分布范圍廣，主要有粉砂巖、細砂巖、砂巖、砂礫巖和火山巖，且儲集空間類型多樣。孔喉半徑在0.26-20.98um不等，粘土礦物主要以伊一蒙混層為主，最高達83%，平均含量為71%，同時含有伊利石、高嶺石和綠泥石。

1.2儲層物性差異性大

低孔致密、中孔低滲、中孔中滲、高孔高滲等儲層均有發育，滲透率分布范圍0.07-117.4×10-3um2、孔隙度10.7%-21.7%，各氣藏間物性差異較大。

1.3儲層敏感性強

由于克拉美麗氣田火山巖儲層屬雙重孔隙介質，低孔低滲，對于低孔低滲儲層毛管阻力較大，水鎖現象較嚴重；通過研究區主力凝析氣藏儲層敏感性因素分析，儲層主要存在粘土膨脹、水敏和固相堵塞等傷害。

1.4地層壓力系數分布范圍廣、變化大

克拉美麗氣田開發已經有六年以上時間，一體一藏的特征明顯，有的開發氣藏地層能量已經下降，第17氣藏目前地層壓力系數為1.17，而剛投入開發時，最高地層壓力系數達1.55。有的氣藏處于開發初期，壓力較高。1.5氣藏開發方式復雜

氣藏開發方式與油藏不同，且與油藏存在不同的特性，如低粘性、應力損害敏感、潤濕吸附、水鎖等，決定了氣層更易受傷害，儲層一旦受人井流體污染，污染后解除困難。目前氣井主要采用與油井相同的泥漿、鹽水、活性水以及SC-2射孔液進行修井作業，主要存在易濾失，造成水鎖、粘土膨脹傷害及固相顆粒堵塞，部分氣井修井作業完成后，產量大幅降低，甚至難以復產。

2克拉美麗氣田入井液體系研制

2.1各入井液體系研究技術方向

由于處于不同的開發階段，其巖類、物性、敏感性、傷害類型均不一致，對修井液體系的要求也不同。因此，需針對不同氣藏特征，開展修井液關鍵技術研究，形成適合不同儲層特征、不同開發階段儲層保護需要的修井液體系。

從采氣一廠目前開發的氣田情況分析，不同開發階段儲層特征主要表現，共分為高壓力系數儲層、敏感性儲層、高滲、裂縫型儲層、低壓力系數儲層四大類，不同類型的儲層在修井過程中對儲層保護的要求不同。本部分內容重點是根據不同類型儲層對儲層保護的要求，結合現行人井液對氣井作業的適應性分析結果，制定了適應不同儲層特征、儲層保護需要的修井液體系研究技術方向（如表1所示）。

2.2入井液體系研究成果

2.2.1無固相有機鹽壓井液

針對無機鹽加重劑易形成沉淀、堵塞地層特點，本次研究優選JZ-1、JZ-2、JZ-3三種有機酸鹽作為加重劑，其具有溶解度高、無懸浮顆粒、粘度低、結晶點低（-21.6℃）、與含SO4、CO3的地層水配伍性好的特點。并且，可配置密度1.0-2.3g/cm3的壓井液，耐溫180℃，傷害率<10%，可回收利用。

2.2.2防水鎖樹脂壓井液

依據束縛水或殘余水機理，利用丙烯酸衍生物為原料，以過硫酸銨為引發劑生產具有高吸水作用的樹脂，通過合成條件、單體比例、引發劑用量、中和度、反應時間、反應溫度、交聯劑用量等因素的對吸水率的評價研究，研制一種樹脂聚合物，按一定比例與水配置成防水鎖樹脂壓井液。

2.2.3暫堵型凝膠壓井液

通過調節高分子吸水樹脂交聯劑N-亞甲基雙丙烯酰胺的用量，并進行粒徑優選和性能評價，得到大粒徑凝膠堵漏劑。根據顆粒尺寸分布與堆積理論，把樹脂聚合物與不同顆粒凝膠堵漏劑按比例組合，利用不同顆粒的堵塞與骨架支撐雙重作用，形成復合堵漏劑，再將復合堵漏劑與水按一定比例配置成凝膠修井液。其中，密度范圍為1.0-1.20g/cm3，中值粒度>780urn；在高滲透、裂縫型儲層暫堵率>99%，承壓能力>7MPa。

2.2.4低密度泡沫壓井液

通過對其起泡體積、半衰期和泡沫特征進行綜合評價，本次研究優選十二烷基二甲基甜菜堿和椰油酰胺基丙基羥磺酸甜菜堿作為起泡劑，羧甲基纖維素鈉為穩泡劑，并輔以殺菌劑、除氧劑等，通過評價加量對泡沫性能影響，得出每種藥劑最優加量，可配置密度0.5-0.95g/cm3的泡沫壓井液，100℃穩定≥72h，效果良好。

2.2.5防水鎖防粘土膨脹射孔液

根據含氟烷基聚合反應機理，本次研究合成非離子型含氟表面活性劑SX作為防水鎖劑，并且優選環氧氯丙烷和二甲胺為單體，在一定條件下通過開環縮聚反應合成季銨鹽型陽離子聚合物PTA1作為防膨劑，通過加量優化，研制出防水鎖防粘土膨脹射孔液。

3應用效果及經濟效益

截止2014年底，5種修井液在準噶爾盆地氣田累計應用71井次，其中增產措施井43口，其中無固相有機鹽壓井液應用5口，有效3口，產能恢復率平均91.2%；防水鎖樹脂壓井液應用30口，有效28口，產能恢復率平均89.6%；暫堵型凝膠壓井液應用2口，產能恢復率91.2%；氣井射孔液應用6口井，有效3口。

按照效益計算標準，43口增產措施井使用5種修井液比滿足基本性能的壓井液修后多產天然氣4144.2×10m3，多產凝析油2502.2t。每方天然氣價格按2.03元，每噸凝析油按照2661元計算，創效益9078.5萬元。endprint