海上低滲儲(chǔ)層自降解暫堵液研究與應(yīng)用

宋吉鋒， 梁玉凱， 周玉霞， 程利民， 賈輝

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

潿洲RRX油田位于南海北部灣海域，其主力油組平均孔隙度為4.2%～20.3%，滲透率為8.7～83.6 mD，屬于典型低滲儲(chǔ)層。由于孔喉細(xì)小、滲透性差，該區(qū)塊85%井修井后產(chǎn)能大幅下降，現(xiàn)有修井液體系難以滿足儲(chǔ)層保護(hù)要求[1]。為減輕修井造成傷害，多采用聯(lián)作射孔的方式解除污染，這種方式不僅修井費(fèi)用高，對(duì)套管強(qiáng)度也有一定影響。借助軟件模擬及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，明確儲(chǔ)層傷害因素及現(xiàn)有修井液的不足，針對(duì)性地構(gòu)建了一套自降解暫堵液體系，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。

1 儲(chǔ)層潛在傷害因素

1.1 水鎖傷害

潿洲RRX油田修井過(guò)程多采用油田注入水與隱形酸修井液（配方為：1 m3過(guò)濾海水+20 kg/m3黏土穩(wěn)定劑+15 kg/m3絡(luò)合劑+6 kg/m3破乳劑+10 kg/m3緩蝕劑）進(jìn)行洗壓井作業(yè)。上述2 種液體配方中缺少必要防水鎖劑，漏失后因低滲孔喉中的毛管力導(dǎo)致水鎖傷害，堵塞地層無(wú)法排出。通過(guò)水鎖軟件對(duì)潿洲RRX油田目標(biāo)井進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，目標(biāo)井大部分水鎖傷害指數(shù)都小于0.6（中等偏強(qiáng)指標(biāo)），X5和X7井中等偏強(qiáng)～極強(qiáng)水鎖傷害比例為100%，其余井在75%以上，均易產(chǎn)生水鎖傷害。

1.2 水敏傷害

潿洲RRX油田黏土含量為7.6%～20%，含伊利石、高嶺石、綠泥石等黏土礦物，其中伊蒙混層、綠泥石含量較高。通過(guò)水敏軟件對(duì)潿洲RRX油田目標(biāo)井進(jìn)行預(yù)測(cè)，目標(biāo)井水敏指數(shù)均為0.345，水敏傷害程度為中等偏弱。為驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，采用實(shí)際巖心進(jìn)行水敏傷害實(shí)驗(yàn)，實(shí)際巖心驅(qū)替結(jié)果表明水敏傷害指數(shù)為36%，傷害程度為中等偏弱，這與預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致，見(jiàn)表1。

表1 潿洲RRX油田水敏評(píng)價(jià)結(jié)果（8#巖心）

1.3 聚合物堵塞傷害

潿洲RRX油田修井過(guò)程曾使用PRD暫堵液，但由于修井過(guò)程無(wú)替入破膠劑程序，PRD暫堵液破膠效果差。室內(nèi)模擬現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，采用動(dòng)態(tài)污染儀對(duì)巖心進(jìn)行PRD污染，利用掃描電鏡對(duì)巖心進(jìn)行微觀觀察，結(jié)果見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，PRD暫堵液中的高分子聚合物侵入，并殘留在儲(chǔ)層孔喉處造成堵塞，極難排出。

圖1 PRD中聚合物在儲(chǔ)層孔喉處會(huì)發(fā)生堵塞

2 自降解暫堵液體系構(gòu)建

針對(duì)潿洲RRX油田修井漏失易造成水鎖、水敏傷害，修井過(guò)程無(wú)破膠程序，要求開(kāi)發(fā)的修井液能夠有效封堵儲(chǔ)層，避免外來(lái)流體侵入；修井后依靠井底溫度實(shí)現(xiàn)自降解，避免堵塞傷害儲(chǔ)層。

2.1 可降解增黏劑

為實(shí)現(xiàn)前期暫堵后期自降解，可降解增黏劑選擇溫度敏感的天然高分子材料，利用儲(chǔ)層溫度進(jìn)行后續(xù)斷鏈破膠。選用具有良好剪切稀釋性的天然高分子材料黃原膠ES-1為增黏劑，搭配具有豐富支鏈結(jié)構(gòu)的降濾失劑改性淀粉FLO-2進(jìn)一步控制濾失量[2-4]。采用ZNN-D6S型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、ZNS-1型鉆井液失水量測(cè)定儀測(cè)定其流變性能及濾失量，見(jiàn)表2。由表2可知，利用黃原膠與改性淀粉的協(xié)同作用，API濾失量控制在6 mL以內(nèi)，能夠防止作業(yè)過(guò)程中的大量漏失，并且體系經(jīng)過(guò)熱滾后性能穩(wěn)定，滿足井下作業(yè)需要。

表2 潿洲RRX油田修井液流變性測(cè)試結(jié)果

2.2 低界面張力劑

降低修井液表/界面張力能夠有效控制水鎖的發(fā)生[5-7]，利用JZ-200系列界面張力儀對(duì)市售11種不同種類(lèi)表面活性劑的表/界面張力進(jìn)行測(cè)定，濃度為1%，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，氟碳表面活性劑FT-2因其獨(dú)特的表界面特性，1%濃度即可將溶液的表面張力降至20 mN/m以下，較其他種類(lèi)表面活性劑性能優(yōu)異。

2.3 黏土穩(wěn)定劑

抑制黏土水化膨脹能夠有效降低水敏損害[8-9]，采用膨潤(rùn)土、巖心粉對(duì)市售10余種不同種類(lèi)黏土穩(wěn)定劑進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，QY-1黏土穩(wěn)定劑的膨潤(rùn)土防膨率為89.2%，巖心粉防膨率為86.6%，性能優(yōu)于其他產(chǎn)品。QY-1黏土穩(wěn)定劑為陽(yáng)離子有機(jī)聚合物，該穩(wěn)定劑利用正電性官能團(tuán)在黏土表面發(fā)生多點(diǎn)吸附，具有用量少、吸附能力強(qiáng)、受pH值影響小、對(duì)地層適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

表3 不同表面活性劑（濃度均為1%）表/界面張力

表4 防膨劑優(yōu)選結(jié)果

2.4 配方確定

可降解暫堵液體系為無(wú)固相水基溶液，基礎(chǔ)配方為：過(guò)濾海水+（1%～3%）ES-1增黏劑+（0.4%～0.6%）降 濾 失 劑 FLO-2+（2.0%～2.5%）黏土穩(wěn)定劑QY-1+（1.0%～1.5%）低界面張力劑FT-2，可根據(jù)井況實(shí)際壓力系數(shù)進(jìn)行加重，根據(jù)井況添加殺菌劑、防垢劑。

3 可降解暫堵液體系性能評(píng)價(jià)

3.1 封堵能力

采用HPHT砂盤(pán)濾失測(cè)試儀測(cè)定可降解暫堵液不同滲透率砂盤(pán)30 min的漏失量，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，30 min內(nèi)可降解暫堵液的漏失量小于20 mL，漏失速率小于2.5 mL/min，證明體系形成了較好的封堵層，可降低作業(yè)過(guò)程的漏失量。

表5 不同滲透率下可降解暫堵液漏失量

3.2 自降解能力

采用ZNN-D6S型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定可降解暫堵液黏度隨時(shí)間變化的程度，測(cè)定其自降解能力，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，可降解暫堵液在120 ℃下6 d后黏度降低50%，較目前常用PRD暫堵液自降解率提高28%，結(jié)合南海西部5～6 d檢泵周期，可以實(shí)現(xiàn)前期封堵后期自降解返排的設(shè)想。

表6 可降解暫堵液/PRD暫堵液自降解性對(duì)比（120 ℃）

3.3 綜合儲(chǔ)層保護(hù)能力

采用潿洲RRX油田實(shí)際巖心評(píng)價(jià)暫堵液與儲(chǔ)層配伍性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程參照SY/T 6540——2002《鉆完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》，采用地層水飽和巖心后，正驅(qū)煤油測(cè)定滲透率K0，反驅(qū)可降解暫堵液對(duì)巖心進(jìn)行污染后，正驅(qū)煤油至穩(wěn)定，測(cè)定滲透率K1，計(jì)算滲透率恢復(fù)值R，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，可降解暫堵液污染后巖心滲透率恢復(fù)值在85%以上，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與儲(chǔ)層具有良好配伍性。

表7 可降解暫堵液綜合儲(chǔ)層保護(hù)性能

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

自降解暫堵液體系已在潿洲油田應(yīng)用10余井次，儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著。以BX-2井檢泵作業(yè)為例，修井過(guò)程注入可降解暫堵液6 m3，頂替到儲(chǔ)層段后，壓力穩(wěn)定。4 d作業(yè)時(shí)間內(nèi)無(wú)漏失，修井后10 h產(chǎn)能恢復(fù)至修井前，整個(gè)作業(yè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了“零漏失、零污染”，較以往補(bǔ)射孔作業(yè)節(jié)約作業(yè)成本約400萬(wàn)元，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

表8 BX-2井修井前后產(chǎn)油量對(duì)比

5 結(jié)論

1.研發(fā)的可降解暫堵液體系封堵能力強(qiáng)、漏失量低，無(wú)需破膠劑可實(shí)現(xiàn)自破膠，巖心滲透率恢復(fù)值平均在90%以上。

2.可降解暫堵液體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程零漏失、零污染，返排10 h后產(chǎn)能恢復(fù)到修井前，對(duì)于后期低滲儲(chǔ)層修井具有借鑒意義。