新型無固相修井液的研制及應(yīng)用＊

張鳳英 鄢捷年 楊 光 王立輝

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2.中海油研究總院; 3.中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院)

新型無固相修井液的研制及應(yīng)用＊

張鳳英1鄢捷年1楊 光2王立輝3

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2.中海油研究總院; 3.中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院)

針對(duì)雅克拉-大澇壩低滲透凝析氣田儲(chǔ)層特點(diǎn),研制出了一種新型無固相修井液。性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所研制的修井液流變性易于調(diào)整和控制、抗高溫能力強(qiáng)、濾失量低,巖心滲透率恢復(fù)值可達(dá)到85%以上。新型無固相修井液在雅克拉-大澇壩凝析氣田修井作業(yè)中取得了成功應(yīng)用;對(duì)于低滲透氣田,該修井液是一種較為理想的低傷害修井液。

低滲透氣田 無固相修井液 流變性

低滲透氣田儲(chǔ)層一般具有泥質(zhì)膠結(jié)物含量高、孔喉細(xì)小、滲透性差、非均質(zhì)性嚴(yán)重、油氣流動(dòng)阻力大等特點(diǎn),儲(chǔ)層對(duì)作業(yè)流體非常敏感,容易受到損害。在修井作業(yè)中低滲透氣田普遍存在修井液漏失問題,儲(chǔ)層污染嚴(yán)重。雅克拉-大澇壩凝析氣田是一個(gè)典型的低滲透氣田,目前使用的修井液主要是地層水,由于該氣田地層水屬于超高礦化度的氯化鈣水型,總鐵含量超標(biāo),因此在修井等作業(yè)過程中易造成地層結(jié)垢,而且也存在生產(chǎn)管柱(油管、套管)腐蝕問題。目前該氣田用原修井液的井已相繼出現(xiàn)污染問題,根據(jù)測(cè)試井資料,污染后表皮系數(shù)平均為35,其中沙15井上氣層表皮系數(shù)高達(dá)131.4。為了降低儲(chǔ)層損害,研制出了一種新型無固相修井液。性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明,所研制的修井液性能優(yōu)良,與雅克拉-大澇壩凝析氣田地層巖性和地層流體匹配性好,在井下溫度和壓力條件下性能穩(wěn)定、濾失量少,可避免修井過程中固相顆粒侵入造成的儲(chǔ)層孔喉堵塞。

1 單劑優(yōu)選及修井液配方確定

在新型無固相修井液研制中,綜合考慮了對(duì)修井工具、套管及儲(chǔ)層的保護(hù),重點(diǎn)對(duì)緩蝕劑、粘土穩(wěn)定劑、表面活性劑(助排劑)、高效增粘劑及降濾失劑等主要組分進(jìn)行了篩選。同時(shí)考慮到雅克拉-大澇壩凝析氣田儲(chǔ)層溫度(120℃左右)與修井液在井筒內(nèi)的實(shí)際溫度有一定的差異,參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),開展了修井液?jiǎn)蝿┘皟?yōu)化體系的配伍性實(shí)驗(yàn)研究,各組實(shí)驗(yàn)均在溫度120℃的密閉條件下進(jìn)行。

1.1 緩蝕劑的優(yōu)選

參照SY/T5390-91鉆井液腐蝕性能評(píng)價(jià)方法,在溫度120℃的密閉條件下熱滾16h后測(cè)定了研究區(qū)地層水、咪唑啉(SL-HS2)、聚季胺鹽(DG-HS1)及有機(jī)膦酸鹽(SL-HS3)復(fù)合緩蝕劑等介質(zhì)的腐蝕速率,其結(jié)果見表1。

表1 地層水及緩蝕劑腐蝕速率測(cè)定結(jié)果(鋼片表面積為1360.93mm2)

從表1可以看出:地層水的腐蝕速率較高為1.28 g/(m2·h),因此在修井過程中應(yīng)當(dāng)采取必要的防腐蝕措施;咪唑啉類緩蝕劑(DG-HS1)的腐蝕速率最低,故選其作為修井液的緩蝕劑。

1.2 粘土穩(wěn)定劑的優(yōu)選

根據(jù)雅克拉-大澇壩凝析氣田儲(chǔ)層特點(diǎn)和常用的粘土穩(wěn)定劑特性,初步篩選出DG-NW 1和SL-NW 1兩種粘土穩(wěn)定劑,依據(jù)SY5971-94《注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法》用頁(yè)巖膨脹儀測(cè)定了粘土穩(wěn)定劑DG-NW 1和SL-NW 1對(duì)該凝析氣田天然巖心粉的防膨效果,其結(jié)果見圖1。

圖1 粘土穩(wěn)定劑室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果

由圖1可以看出,粘土穩(wěn)定劑DG-NW 1和SLNW 1具有較好的防膨脹性能,可用于防止儲(chǔ)層粘土水化膨脹,其中DG-NW 1性能更優(yōu)異,更適合雅克拉-大澇壩凝析氣田儲(chǔ)層巖心粉,故選用DG-NW 1作為修井液的粘土穩(wěn)定劑。

1.3 表面活性劑的優(yōu)選

根據(jù)拉普拉斯方程,降低侵入液體的油水界面張力是預(yù)防或減少水鎖傷害的有效途徑。能夠降低表面張力的表面活性劑有陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型3種。儲(chǔ)層巖石表面一般帶負(fù)電荷,容易吸附陽(yáng)離子表面活性劑,但陽(yáng)離子表面活性劑容易改變儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性,降低油相相對(duì)滲透率,因此一般不考慮選擇陽(yáng)離子型表面活性劑。由于高礦化度地層水中含有Ca2+、M g2+、Sr2+等離子,容易與陰離子型表面活性劑起反應(yīng)生成沉淀[1-2],在高溫下反應(yīng)更加劇烈,因此擬選定用非離子型HTB作為修井液用的表面活性劑,并參照SY/T5 370-1 999表面及界面張力測(cè)定方法對(duì)HTB進(jìn)行了最佳加量、抗溫性、與DG-NW 1及地層水的配伍性實(shí)驗(yàn),最終確定使用非離子表面活性劑HTB作為修井液的表面活性劑。

1.4 修井液配方的確定

通過篩選實(shí)驗(yàn),確定使用XC生物聚合物或其他類型高分子聚合物等作為控制修井液流變性能的增粘劑,優(yōu)選抗溫抗鹽的JM P-1作為修井液配方中的降濾失劑,最終確定無固相修井液的配方為:凈化地層水+1%DG-NW 1(粘土穩(wěn)定劑)+ 2%JM P-1(高分子降濾失劑)+0.3%XC(增粘劑)+ 1%PRD(流型調(diào)節(jié)劑)+1%NaCOOH(頁(yè)巖抑制劑) +0.3%HTB(助排劑)+1%DG-HS1(緩蝕劑)。

2 修井液性能評(píng)價(jià)

利用JHCF-1型動(dòng)態(tài)巖心污染損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀(江蘇海安生產(chǎn))、ZNN-D 6S型六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(青島海通專用儀器廠生產(chǎn))和ZNS-1型鉆井液失水量測(cè)定儀(青島同春石油儀器有限公司生產(chǎn)),對(duì)所研制的無固相修井液的流變性、儲(chǔ)層保護(hù)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1 流變性評(píng)價(jià)

所研制的修井液是無固相的,不形成致密的濾餅,主要通過暫堵方法來降低其濾失量。熱滾前后修井液的流變性評(píng)價(jià)結(jié)果(表2)表明,體系的表觀粘度和塑性粘度值在合理數(shù)值范圍內(nèi),動(dòng)切力為1～6 Pa,API濾失量均控制在8 mL以內(nèi),可滿足鉆井工程要求。

表2 新型無固相修井液流變參數(shù)表

2.2 儲(chǔ)層保護(hù)性評(píng)價(jià)

巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6540-2002進(jìn)行,巖心采用雅克拉-大澇壩凝析氣田YK10井儲(chǔ)層巖樣,分別使用地層水及優(yōu)選修井液污染巖心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表3)顯示,在基本未形成濾餅(無固相污染)的情況下,巖心滲透率恢復(fù)值從使用地層水為修井液時(shí)的65.21%提高到89.39%,表明這種新型無固相修井液對(duì)儲(chǔ)層的損害較小,具有很好的保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

表3 儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

所研制的新型無固相修井液在雅克拉-大澇壩凝析氣田YK1井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。該井巖性主要為礫質(zhì)粗粒長(zhǎng)石砂巖、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、砂礫巖及細(xì)砂巖,在施工前針對(duì)該井進(jìn)行了原修井液與新型修井液儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,原修井液的儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值為62%,而新型修井液的儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值為85%。采用反循環(huán)方式小排量注入新型無固相修井液對(duì)YK1井實(shí)施修井作業(yè),修井完井后修井液自噴反排,8 mm油嘴日產(chǎn)液70 m3(含水4.9%),日產(chǎn)氣31×104m3;而同期沙37井使用原修井液修井完井后抽吸11 d才恢復(fù)生產(chǎn)。由此可見,新型無固相修井液可有效解決儲(chǔ)層污染問題。另外,在施工過程中,新型修井液的表觀粘度低于12 m Pa·s,在高溫下無明顯增稠,性能穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

研制出的新型無固相修井液的流變性易于調(diào)整和控制、抗高溫能力強(qiáng)、API濾失量低、巖心滲透率恢復(fù)率達(dá)到85%以上。新型無固相修井液體系,在雅克拉-大澇壩凝析氣田修井作業(yè)中取得了成功應(yīng)用,儲(chǔ)層保護(hù)效果良好,對(duì)其他低滲透氣田修井作業(yè)有借鑒意義。

[1] 張金波,鄢捷年,趙海燕.優(yōu)選暫堵劑粒度分布的新方法[J].鉆井液與完井液,2004,21(5):5-7.

[2] 羅健生,鄢捷年,方達(dá)科,等.潿洲12-1油田中塊低壓儲(chǔ)層保護(hù)研究[J].鉆井液與完井液,2006,23(4):16-20.

(編輯:孫豐成)

Study and application of new non-solids work over fluid

Zhang Fengying1Yan Jienian1Yang Guang2Wang Lihui3
(1.Key Laboratory of Petroleum Engineering of the Ministry of Education,China University of Petroleum,Beijing,102249; 2.CNOOC Research institute,Beijing,100027; 3.CNPC D rilling Engineering Techno logy Research Institute,Beijing,100083)

Based on reservoir characteristics of Yakela-Dalaoba condensate field,a new non-so lids work over fluid has been developed.The results of performance evaluation experiments have show n that the new work over fluid has the easily controlled and ad justed rheological property,higher temperature resistance,lower filtration rate and over85 percent recovery of core permeability.The fluid has been used successfully in work over operation of Yakela-Dalaoba condensate field and demonstrated an ideal low dam age work over fluid for low permeability gas field.

low permeability;non-so lids work over fluid;rheological property

＊國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):50574061)和國(guó)家重大專項(xiàng)研究項(xiàng)目(編號(hào):2009ZX05009-005)的部分研究成果。

張鳳英,女,在讀博士研究生,從事油田化學(xué)及油氣層保護(hù)技術(shù)方面的研究工作。地址:北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào)中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油天然氣工程學(xué)院233信箱(郵編:102249)。電話:010-89733893。

2009-09-28 改回日期:2009-11-03