平北地區完井液儲層傷害分析

王家航 賈鳳龍 田壯壯 高東亮 陸國琛 馬海燕

(中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司,上海 200120)

凝析氣藏是介于油藏與氣藏間的復雜氣藏[1],指地層溫度大于80℃、地層壓力大于15MPa 時,地下的液態石油變成氣態,在開采時,由于溫度和壓力的下降,氣態石油變成液態石油。我國海上平北地區針對其凝析氣藏區塊內儲層特性及前期選用鉆井液的性能指標,在開發初期選用甲酸鹽完井液與隱形酸完井液作為主要完井液。

甲酸鹽完井液體系內部成分自身帶有甲酸鹽,可降低水活度,能對儲層起到很好的保護作用,且其配方簡單、能抑制微生物的生長,對金屬的腐蝕性小,具有良好的潤滑性[2-3]。隱形酸完井液體系主要由黏土穩定劑、隱形酸螯合劑、緩蝕劑組成,其中隱形酸螯合劑具有極強的水溶性,在水中能釋放出H+,使溶液呈酸性。隱形酸濃度越高,酸性越強[4-7]。隱形酸完井液由于其對高價金屬陽離子的螯合作用,可以減少一般堿性工作液所出現的各種有機、無機的沉淀以及近井壁的屏蔽環。并且,隱形酸完井液的酸性特質可以使地層中一些酸溶性礦物和膠體產生溶蝕反應,有利于改善儲層,提高油層滲透率,從而達到油井增產的效果[8-9]。隱形酸完井液目前已在國內油田得到廣泛的應用[10-12],并取得了良好效果[13]。

但近年來,隨該區塊開發的深入,鉆完井液對儲層污染的問題逐步得到重視,故本文針對目標區塊,參照中華人民共和國石油天然氣行業標準《鉆井液完井液損害油層室內評價方法》中完井液相關評價方法,評價甲酸鹽完井液與隱形酸完井液的儲層傷害情況,并對相關機制進行分析,為下一步完井液體系的優化提供參考。

1 實驗儀器及流程

基于實驗儀器(圖1),設計具體實驗流程為:

圖1 測試儀器示意圖

1.1 實驗準備階段,在中間容器1 中加入煤油,在中間容器2 中加入甲酸鹽完井液或隱形酸完井液。

1.2 打開閥門1 和閥門4,開驅替泵1,用煤油在0.5 倍臨界流量下的流量驅替到穩定流量和穩定壓力,測定巖心對煤油的滲透率。

1.3 關驅替泵1,關閉閥門1 和閥門4,打開閥門2 和閥門3,開驅替泵2,當閥門2 處有完井液流出后,開始用0.4倍臨界流量下驅替完井液,驅夠2 倍的巖心有效孔隙體積后,關驅替泵2,關閉閥門2 和閥門3,浸泡120min。

1.4 打開閥門1 和閥門4,開驅替泵1,正向驅替煤油20 倍巖心有效孔隙體積以上,達到穩定壓力和穩定流量后,測定完井液損害巖心后巖心對油相的滲透率。

2 實驗藥品

甲酸鹽完井液、隱形酸完井液,工業品,中國石油化工集團公司。

3 實驗結果及討論

3.1 甲酸鹽完井液傷害評價

針對1 號巖心和18 號巖心,按照上述實驗方法,研究甲酸鹽完井液對巖心的污染情況(圖2、3)。

圖2 甲酸鹽完井液傷害評價用實驗巖心

圖3 甲酸鹽完井液污染前后巖心滲透率變化

對比分析可知,甲酸鹽完井液的侵入使得巖心滲透率下降,比較兩塊滲透率不同的巖心,受到相同的侵害后,滲透率大的巖心(1 號巖心)受到污染后滲透率下降的幅度更大,分析是在相同污染條件下,滲透率大的巖心完井液侵入更加嚴重,導致滲透率有更大幅度的下降(圖4、表1)。

表1 甲酸鹽完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統接觸角數據

圖4 甲酸鹽完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統接觸角測試

對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發現巖心被甲酸鹽完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被甲酸鹽完井液污染后親水性增強、親油性減弱,分析原因是甲酸鹽完井液內高含量鹽影響所致。

3.2 隱形酸完井液傷害評價

針對12 號巖心和30 號巖心,按照上述實驗方法,研究隱形酸完井液對巖心的污染情況(圖5、6)。對比分析可知,隱形酸完井液的侵入使得巖心滲透率下降,比較兩塊滲透率不同的巖心,受到相同的侵害后,滲透率大的巖心(12 號巖心)受到污染后滲透率下降的幅度更大,分析是在相同污染條件下,滲透率大的巖心完井液侵入更加嚴重,隱形酸與巖心內部有機質發生作用,更嚴重的隱形酸完井液入侵引起巖心內部出現更嚴重的顆粒運移,導致滲透率有更大幅度的下降(圖7、表2)。

圖5 隱形酸完井液傷害評價用實驗巖心

圖6 隱形酸完井液污染前后巖心滲透率變化

圖7 隱形酸完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統接觸角測試

表2 隱形酸完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統接觸角數據

對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發現巖心被隱形酸完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),發現巖心端面被隱形酸完井液污染后親水性增強、親油性減弱,分析原因是隱形酸完井液處理巖心表面后,影響巖心表面有機組分/無機組分的分布,導致巖心表面整體水濕性增強、油濕性減弱。

4 結論

針對目標區塊,評價甲酸鹽完井液與隱形酸完井液對儲層的傷害情況,分析實驗結果可知:

4.1 甲酸鹽完井液的侵入使得巖心滲透率下降,滲透率大的巖心受到污染后滲透率下降的幅度更大。且對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發現巖心被甲酸鹽完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被甲酸鹽完井液污染后親水性增強、親油性減弱。

4.2 隱形酸完井液的侵入使得巖心滲透率下降,滲透率大的巖心受到污染后滲透率下降的幅度更大。且對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發現巖心被隱形酸完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被隱形酸完井液污染后親水性增強、親油性減弱。