清潔環保洗井液的性能評價及現場應用

甄建兵，谷勝群 (中石油華北油田分公司第三采油廠工程技術研究所， 河北 滄州 062450)

王尤富 (湖北省油氣鉆采工程重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

范秀芹，石廣遠

魏紅曼，朱治國 (中石油華北油田分公司第三采油廠工程技術研究所， 河北 滄州 062450)

油井生產過程中，井筒中原油的溫度由下向上逐漸降低，原油中的石蠟、瀝青膠質等將不斷地附著于油管和抽油桿的表壁而逐漸形成有機垢，影響油井的正常生產。油井洗井的直接目的就是清除油管和抽油桿表壁等處的有機垢，確保油井的正常生產；對于一些需要實施堵水或增加射孔等措施的油井洗井時，需要從油井中取出油管和抽油桿，取到地面的油管和抽油桿不污染地面井場是油井洗井需要考慮的又一問題；油井洗井過程中，洗井液不可避免地將進入油層，造成水敏性傷害和水鎖傷害等，從而減小洗井后油井的產油量，因此要求洗井液不僅有好的清除油垢的能力，還要對油層傷害小；洗井現場配制洗井液時，采油工程師們不可避免地與洗井液接觸，因此洗井液中應選用無毒、對人體不造成傷害的藥劑。根據油井洗井的目的以及洗井過程中面臨的上述問題，華北油田第三采油廠近期開發了一種新型的清潔環保洗井液。該洗井液的推廣應用，對提高洗井效果、防止洗井過程中的油層傷害、保護洗井過程中人體的健康和井場地面清潔等諸多方面具有重要的意義。

1 清潔環保洗井液

該新型清潔環保洗井液的化學藥劑包括：主化學藥劑——除油清洗劑(由表面活性劑、分散劑等組成，乳白色粉狀固體)；黏土穩定劑A；助排劑B。化學藥劑均無毒性，對人體健康無傷害。新型清潔環保洗井液由上述化學藥劑和華北油田第三采油廠聯合站處理水配制而成。

2 洗井液性能評價

2.1 洗井液的表面張力

洗井液的表面張力是影響洗井效果的重要因素。洗井液中加入表面活性劑后，表面活性劑通過對原油的乳化分散作用，使黏附在油管壁或抽油桿表面的油垢乳化分散、變形剝離出來，并將其溶于洗井液中攜帶出井筒，達到清洗油管、抽油桿等目的。文獻介紹了測定洗井液表面張力的方法[1～5]。試驗采用懸滴法和最大氣泡法測定了不同質量分數的除油清洗劑配制的洗井液的表面張力，試驗結果見表1。由表1可以看出，當除油清洗劑質量分數小于0.45%時，相同溫度下的清洗劑的表面張力隨著除油清洗劑質量分數的增加而下降，當除油清洗劑質量分數大于0.45%時，清洗劑的表面張力隨除油清洗劑質量分數的增加而增大，除油清洗劑質量分數為0.45%的洗井液具有最低的表面張力，這是由于除油清洗劑中的表面活性劑在洗井液中的吸附達到飽和所致[6]；在相同清洗劑質量分數下，洗井液表面張力隨溫度的增加而降低，這是由于溫度的增加，增大了表面活性劑在洗井液中的吸附量所致。試驗結果分析表明，洗井液中合理的除油清洗劑質量分數是0.45%。

表1 不同除油清洗劑質量分數的洗井液的表面張力的測定結果

表2 洗井液防膨性的評價實驗結果

注：除油清洗劑質量分數為0.45%的洗井液；3g巖心粉在地層水中體積為1.85cm3。

2.2 洗井液的防膨性

試驗的目的是評價洗井液進入油層后是否引起油層巖石的黏土膨脹而造成對油層的水敏性傷害。試驗方法主要步驟是：將油層巖心粉洗油烘干后，過100目篩，稱取3g巖心粉放入10mL具塞量筒中，記下干樣體積，然后向具有相同巖心粉的量筒中分別加入地層水和含黏土穩定劑A(質量分數為0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.1%)的洗井液(0.45%除油清洗劑)至10mL，充分搖勻恒溫50℃靜放24h后，置離心機中在轉速1500r/min下離心分離15min，讀出巖心粉在地層水和洗井液中的體積V1、V2。若V2>V1，則表明洗井液引起巖石黏土膨脹；若V2≤V1，則表明洗井液不引起巖石黏土膨脹。

表2是洗井液對油層巖石防膨性的評價試驗結果。由表2可知，未加入黏土穩定劑A的洗井液，3g巖心粉在洗井液中的體積大于在地層水中的體積，說明未加入黏土穩定劑A的洗井液進入油層后將引起巖石黏土膨脹，降低油層巖石的滲透率，洗井后油井產量下降；加入黏土穩定劑A(質量分數大于0.01%)的洗井液，3g巖心粉在洗井液中的體積均小于在地層水中的體積，說明加入黏土穩定劑A(質量分數大于0.01%)的洗井液，均不引起油層巖石黏土膨脹和巖石滲透率的降低，黏土穩定劑A具有壓縮巖石中黏土的作用。由表2還可以看出，加入黏土穩定劑A(質量分數大于0.05%)的洗井液，相同質量的巖心粉在洗井液中的體積達到最小，說明0.05%質量分數的黏土穩定劑A壓縮巖石中黏土的作用達到最大。試驗結果分析表明，洗井液中合理的黏土穩定劑A的質量分數是0.05%。

2.3 洗井液的水鎖傷害

油井洗井完成后，滯留在油層孔隙中的洗井液產生毛細管阻力，當洗井液流至油層中狹小的孔喉時，形成水鎖效應，對原油流入井底產生附加阻力，造成對油層的傷害，降低油井的產量。因此，油井作業過程中，在防止洗井液水敏性傷害的同時，還要防止洗井液的水鎖損害。

按照文獻[7]介紹的水鎖傷害評價試驗方法,試驗測定了不同質量分數助排劑B的洗井液(0.45%除油清洗劑、0.05%黏土穩定劑A)水鎖傷害，試驗結果見表3。由表3可以看出，當助排劑B的質量分數小于0.06%時，洗井液的水鎖傷害隨助排劑B質量分數的增加而下降;當助排劑B的質量分數大于0.06%時，洗井液的水鎖傷害隨助排劑B質量分數的增加而增大。助排劑B質量分數為0.06%的洗井液具有最小的水鎖傷害，這是由于助排劑B質量分數為0.06%的洗井液具有最低的表面張力所致。試驗結果分析表明，洗井液中合理的助排劑B的質量分數是0.06%。

表3 洗井液水鎖傷害評價實驗結果

3 現場應用

2018年，華北油田第三采油廠利用以上介紹的清潔環保洗井液進行了300口油井的洗井。現場油井洗井結果表明，新型清潔環保洗井液洗井效果好，能清除油管、抽油桿壁面的油垢，油管內、外壁面清潔。現場洗井效果統計結果表明，洗井合格率達99%，98%的油井洗井后能恢復油井洗井前的產量。

4 結論與認識

1)除油清洗劑質量分數影響洗井液的表面張力，質量分數為0.45%除油清洗劑的洗井液具有最低的表面張力，新型清潔環保洗井液中合理的除油清洗劑質量分數是0.45%。

2)加入0.05%質量分數的黏土穩定劑A的洗井液，不引起油層巖石的黏土膨脹，有較好的壓縮巖石中黏土的作用，進入油層的洗井液不造成油層的水敏傷害。

3)助排劑B能有效降低洗井液的水鎖傷害，新型清潔環保洗井液中合理的助排劑B質量分數是0.06%。

4)現場油井洗井結果表明，新型清潔環保洗井液洗井效果好，能清除油管、抽油桿壁面的油垢，油井洗井后能恢復油井洗井前的產量。