稠油井取換套防鈣侵修井液體系研究

謝建波

中國石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧盤錦 124000

在稠油多輪次吞吐開發后期，作業過程中無法避免套管損害的情況。在取套擴眼以及鉆塞的同時，伴隨著嚴重的鈣侵現象，需停止套銑鉆進；調配或更換修井液，會造成修井液流失，致施工周期延長以及施工成本增加。

在取換套管施工中，套銑修井液性能的好壞直接影響到套銑工作的成敗。配制修井液需要具備的功能：防噴、能確保井下安全施工；能攜帶水泥碎塊、巖屑，確保不卡鉆；使井壁穩定，能防止井壁坍塌；能防鈣侵，修井液性能穩定等。通過室內試驗，現對取換套防鈣侵修井液體系進行研究，改善原有修井液體系，以保證能及時處理鈣侵與黏土侵所造成的復雜情況。優選滿足修井液的性能的各種試劑，并進行性能評價，并驗證修井液配方的現場應用效果。

1 修井液體系配方

修井液主劑是基漿，使用現場自然造漿的修井液，主要是使用膨潤土加水配制成密度1.20 g/cm3，黏度52 s的液體作為基漿。優選抗水泥侵性較強KPAM作主聚物。

通過對修井液體系內防塌劑、降濾失劑及配比的優選[1]，配制出防鈣侵修井液體系的配方，并且建立有效的防鈣侵修井液體系。

1.1 防塌劑的優選

根據遼河油田稠油區塊油層組泥巖段巖屑的研究，選防塌劑FT-342，YGY，SKCM，并對其做滾動回收實驗，結果見表1。

滾動回收試驗結果表1表明，對油層組泥巖的抑制作用最強的是1%SKCM溶液，其能夠使得泥巖所受水泥侵污染的影響變化小。故確定修井液配方中防塌劑為SKCM。

表1 防塌劑溶液的回收率

1.2 降濾失劑優選

降濾失劑來維持修井液的穩定性，實驗選用CMC、SPC、SPNH抗鈣侵濾失藥品進行研究[2-3]，基漿為現場施工過程中使用的修井液，修井液的絮凝劑為KPAM，降濾失劑在90 ℃/8 h時的性能濾失實驗結果見表2。

通過表2可以看出：降濾失性最好的是SPNH，當濾失劑劑量增大到一定值時，失水下降的情況將穩定在一個固定值并且不再有明顯的下降，所以選擇1.0%的SPNH作為修井液的降濾失劑。

表2 降濾失劑性能濾失測定結果

1.3 銨堿混合劑實驗

經過對修井液性能的前期處理，在套銑封固時，鉆井液的性能不容易變化[4-5]。所以在實驗室內設計的純堿(kg)∶銨鹽(kg)∶水(m3)膠液混合劑配比分別為：

1號，配比為16∶30∶1；2號，配比為20∶30∶1；3號，配比為24∶30∶1。

表3 銨堿比的混合劑實驗結果

經過對比試驗發現，配比值最佳的是3號；基漿+3號配比的配方，會使處理后修井液的黏度、切力、失水顯著降低，而且修井液的性能也明顯變好，此配比值非常適合現場實驗。

通過實驗室對不同的處理劑的各種組合研究與選擇，優選出“防鈣侵修井液體系”的配方為：基漿+0.2%～0.25%KPAM+1.5%SKCM+1.0%～1.2%NPAN+1.0%SPNH+0.1%YH-1+1.5%QS-2。

2 修井液體系室內評價

2.1 滾動回收試驗

室內選擇了研發防鈣侵井液、KCL修井液、有機硅修井液、抗水泥侵修井液4組配方體系進行基本性能測定進行，通過利用滾動回收試驗用來評價其抑制性能，試驗效果見圖1。

由圖1可知，根據試驗數據顯示：回收率最高的是優選出的防鈣侵體系，因為該配方體系對易水化的巖樣抑分散能力比較強。

圖1 不同配方滾動回收試驗

2.2 頁巖膨脹率實驗

利用NP-03型頁巖膨脹儀將防鈣侵體系、有機硅體系、氯化鉀體系以及抗水泥侵體系濾液的膨脹量分別測定出來，結果見圖2。

圖2 頁巖膨脹率實驗

試驗結果表明：膨脹率最低的是防鈣侵修井液體系頁巖，井壁穩定性最好。

2.3 抗水泥污染性能評價實驗

將現場密度為1.20 g/cm3，黏度為52 s自然造漿的修井液作為基液，并對整個體系抗水泥污染性能進行評價，試驗得出數據見表4。

表4 抗水泥污染性能評價對比試驗結果

由表4可見，水泥侵時防鈣侵修井液體系的黏切力適中，性能比較穩定。經過抗水泥污染性能評價測試發現，防鈣侵修井液體系的黏切力在水泥侵時表現適中，抗水泥污染性能也比較穩定。

2.4 修井液體系機理

修井液體系中的防塌劑SKCM和NPAN膠液相互協同作用[6]能夠有效地控制黏土水化。絮凝劑KPAM對流動形式很好地抑制了泥巖的吸水性與分散作用，有利于井壁穩定；能夠較好地控制黏度，即需要維持黏度比較低的狀態；保持動塑比(使其在0.5～0.7之間)，這樣才會使剪切稀釋性較強、流變型被控制的較好、能夠有較好的觸變性，利用SPNH和NPAN膠液控制失水；泥餅質量高，固相含量小，減輕固相的入侵，可以有效保護儲集層。

3 現場應用

通過防鈣侵修井液在遼河油田歡喜嶺采油廠試驗1口取套井進行現場實驗，結合在施工過程中套銑封固段及非封固段修井液維護，現場使用情況見表5，泥漿性能見表6。

表5 現場實驗

表6 防鈣侵修井液和原體系性能對比

由以上實驗結果表明，防鈣侵修井液體系性能在常溫下相對比較穩定，且效果良好。

利用原來的修井液與優化后的修井液體系分別污染的巖心，測試其滲透率恢復值，試驗結果見表7。

表7 儲層巖心滲透率恢復值評價

對比實驗結果發現：在巖心滲透率低、黏土礦物成分復雜的條件下，原來的的修井液滲透率的恢復值能夠增加至78.01%～83.23%，平均81.18%；而利用優化后的修井液進行損害實驗，滲透率恢復值可以達到90.03%～93.38%，平均91.99%。能夠滿足該地區儲層保護的要求。

4 結論

1)針對稠油井取換套工程地質現狀，擇優選出抗水泥侵性較強的主聚物KPAM、降濾失劑SPNH和NPAN、防塌劑SAKH和暫堵劑QS-2。確定防鈣侵修井液配方為：基漿+0.2%～0.25%KPAM+1.0%SKCM+1.0%～1.2%NPAN+1.0%SPNH+0.1%YH-1+1.5%QS-2。

2)對防鈣侵修井液體系進行性能評價，得出防鈣侵修井液體系配方的降濾失性能、抗污染的能力、抗鈣侵能力很強、并且抑制包被能力也被大大提高。在現場實施效果明顯良好，該修井液體系能滿足取換套的要求。

3)通過對防鈣侵修井液體系的研究和應用表明，優選的防鈣侵修井液體系可通過一般的井控設備,能夠得到很好地控制；濾失量很小、其性能受影響變化較小、有更好的流動性；可以有效保護儲集層，水泥并不能對其有很大的影響，使得修井液更加穩定。

[1] 丁彭偉,鄢捷年.新型MEG鉆井液體系的研究[J].石油天然氣學報,2005,27(6):750-754.

[2] SHANNA M M, WNDERLIEH R W. The altemation of rock properties due to interactions with drilling fluld components[J].SPE,1987(1):127-143.

[3] 薛立國. NJ-1抗溫抗鈣聚合物降濾失劑的研制與應用[D]. 上海：中國石油大學(華東).2005.

[4] 莊巖. 低密度抗高溫水包油泡沫鉆井液研究[D]. 中國石油大學(華東). 2008.

[5] 孫金聲,林喜斌，張斌，等.國外超低滲透鉆井液技術綜述[J].鉆井液與完井液,2005,25(1):35-37.

[6] 劉謙渭,劉長松,賈連壁，等.中原油田油水井套管損壞機理分析及防治技術[J].斷塊油氣田.1998，5(5):49-53.