水平井濾餅解除技術室內研究及礦場應用

何丕祥

(中國石油大港油田分公司 采油工藝研究院，天津 300280)

在水平井完井過程中，通常采用篩管或裸眼完井，在鉆井過程中，由于正壓差的存在，鉆井液會在井壁上形成一層鉆井液濾餅，鉆井液濾餅包括外濾和內濾餅，會對地層孔隙造成堵塞，阻止流體從地層向井內滲流。為了消除鉆井液濾餅對油層的損害，常規方法是使用酸來溶解鉆井液濾餅中的酸溶性加重材料，或采用氧化破解處理液來使聚合物分子量變小，失去橋連和附著作用，從而將致密、堅韌的鉆井液濾餅變為松散、破碎結構，使鉆井液濾餅及固相易于被流體返排出井外，解除鉆井液濾餅對近井地帶的堵塞，恢復地層產能。這些技術是解除采用篩管或裸眼完井的水平井近井地帶的鉆井液濾餅堵塞的有效方法，但仍存在一些不足: 對鉆井液濾餅中的原油清洗效果欠佳、對聚合物的破膠效果還不是很理想、對鉆井液濾餅溶蝕率不高、施工比較復雜等缺點，基于這些原因，在室內研發了水平井濾餅解除體系，該體系對于水平井濾餅的解除針對性強，施工簡單，解除效果更好，能夠疏通近井地帶的滲透通道，最大限度地保護水平井的產能[1-2]。

1 水平井鉆井液濾餅解除技術研究

1.1 濾餅解除液的作用原理

水平井完井以后，井壁周圍形成一層鉆井液濾餅，為了能夠更好的解除鉆井液濾餅，室內設計了3種工作液體系，組成GC系列濾餅解除液，首先由清洗破膠工作液對原油和有機正電膠等物質進行清洗，然后使用溶蝕破膠工作液對濾餅中的骨架顆粒進行溶蝕破壞，使整個濾餅松動，同時加入緩蝕劑、鐵離子穩定劑等，防止工作液酸蝕管柱和抑制金屬離子沉，最后打入一定量的后清洗工作液，把殘液替出，同時加入黏土防膨劑和助排劑，抑制黏土的水化膨脹和提高返排效率。

1.2 濾餅解除液的組成

GC濾餅解除液體系由3部分組成：清洗破膠工作液，主要作用是對原油、有機正電膠等吸附物具有良好的清洗效果，對高分子聚合物具有良好的破膠效果，同時兼具抑制防膨性能；溶蝕破膠工作液，主要作用是以溶蝕鉆井液濾餅中的黏土、巖屑、暫堵顆粒為主，進一步破膠為輔；后清洗工作液，主要作用是替殘液，進一步清洗同時具有較好的返排和防膨效果。

2 水平井濾餅解除工作液的性能評價

2.1 清洗率評價

評價各工作液各配方對原油和有機正電膠的清洗率。

由表1可見，3種工作液在保持對有機正電膠較高清洗率的同時，對原油也具有較高的清洗效果，其中起主要清洗作用的清洗破膠工作液和后清洗工作液，對原油清洗率超過了90%，最高清洗率已經超過了99%(GCQ)。而溶蝕破膠工作液雖然以固相物質溶蝕作用為主，經試驗證明，也具有一定清洗效果。

表1 GC系列配方清洗性能評價表

2.2 破膠效果評價

評價GC系列中清洗破膠液和溶蝕破膠液對高分子聚合物的破膠率。

表2 GC系列配方聚合物破膠性能評價表

實驗表明：清洗破膠系列(GCQ)工作液的破膠效果都較好，各個配方對流型調節劑和大鉀的破膠率都較高，對流型調節劑的破膠率超過了90%，對大鉀的破膠率超過了80%。對FLOVIS和改性淀粉也具有一定的破膠作用，破膠率較低的原因是由于這兩類聚合物原液的原始黏度較低，雖然破膠后，溶液黏度已經處于很低的水平。GCZ系列工作液，雖然以溶蝕能力為主，但其破膠效果也很好，總體上GC系列各工作液的聚合物破膠性能具有較為良好的效果。

2.3 溶蝕效果評價

GC系列工作液中，只有溶蝕破膠工作液有固相溶蝕作用，按照評價原用體系固相溶蝕性能的試驗方法，與大港油田應用的其他3種濾餅解除液進行了單組份溶蝕性能和鉆井液濾餅溶蝕性能評價對比(見表3)。

表3 4種解除液體系溶蝕性能評價表

通過實驗對比，GC系列的解除液體系，對正電膠鉆井液、聚合物鉆井液、甲酸鹽鉆井液體系的濾餅的溶蝕能力有了較大幅度的提高，并且GC濾餅解除液體系的單組分綜合溶蝕效果和濾餅綜合溶蝕效果都超過了原用最好的GZ體系。

2.4 輔助性能指標評價

體系的輔助性能表征了體系在施工中的相關性能，測定了GC系列濾餅解除液與油田在用的其他3種處理液的輔助性能，主要是防膨率、界面張力、鐵離子穩定能力及腐蝕速率的測定。

通過對比實驗可以得出，GC系列工作液防膨效果好，防膨率為96.77%，界面張力低(0.092 mN/m)，鐵離子穩定能力強(17.5 mg/ml)，腐蝕速率低(60 ℃：0.337 1 g/m2h；90 ℃：0. 8328 1 g/m2h)，具有較好的輔助性能。

表4 4種工作液輔助性能指標的測定

2.5 巖心滲透率恢復試驗

試驗方法：將巖心烘干后稱重，測量其長度、直徑和氣相滲透率，然后將巖心用3%氯化鉀鹽水抽空飽和后，稱量其濕重，計算孔隙體系，孔隙度。用3%氯化鉀正向驅替測定巖心水相滲透率，將巖心置于污染儀上，用鉆井液體系對巖心進行反向的污染。將污染后的巖心用GC系列鉆井液濾餅解除體系進行處理，處理后取下巖心，置于流動試驗儀中，用3%氯化鉀溶液正向驅替，測定處理后巖心的水相滲透率。試驗數據見表5。

表5 巖心滲透率恢復試驗數據

數據表明，鉆井液污染后的巖心經過GC系列鉆井液濾餅解除技術體系處理過后，滲透率恢復較好。試驗巖心的滲透率恢復率均在90%以上，最高的達到了97.3%。

3 GC系列鉆井液濾餅解除技術礦場應用

3.1 施工工序研究

GC系列鉆井液濾餅解除技術在施工的過程中，采用段塞式注入的5步工藝，擠注方式為反替。流程如圖1所示：

3.2 礦場應用

GC系列水平井濾餅解除液共現場試驗的14井次，施工成功率100%，無一井發生漏失等事故。施工中隨著工作液的返出，先是帶出部分油花，后來有巖屑及鉆井液濾餅殘渣返出，最后返出液澄清，接近中性。說明工作液一方面清洗掉了井筒及井壁內的原油，另一方面溶蝕了井壁處的鉆井液濾餅。施工中泵壓逐漸下降，排量逐漸上升，說明隨著施工的進行，井筒內及近井壁處堵塞物和吸附物逐漸被解除，滲流通道被打開。

表6 試驗井投產初期生產情況表

從表6可以看出，現場試驗各井，除了孔店的兩口井(孔85-18H2、孔H2)以外，投產初期液量充足，動液面較高，產量也基本都達到或超過了配產要求。表明GC系列濾餅解除液對水平井的濾餅解除具有良好的效果，有效的保護了油氣層。

4 結論

1)研發的GC濾餅解除液對于水平井鉆井過程中形成的鉆井液濾餅清洗效果優，破膠能力好，溶蝕效果強。

2)GC系列濾餅解除液對巖心傷害小，滲透率恢復率大于90%，保護油氣層效果佳。

3)礦場先導性試驗14口井，試驗井施工成功率100%，表明該體系具有良好的應用效果，能夠有效的保護水平井的產能，降低鉆井液濾餅對產能的影響。