將水基泥漿TW-1改造成完井修井液的實(shí)驗(yàn)研究

王平全 王 波,2 魯柳利 楊坤賓 時(shí)海濤

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)與油氣田開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 成都 610500；2.西南石油大學(xué)研究生院， 成都 610500； 3.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院， 成都 610051 )

1 概 論

修井是一項(xiàng)為恢復(fù)油氣井正常生產(chǎn)所進(jìn)行的解除故障、完善井眼條件的工作。對(duì)生產(chǎn)井進(jìn)行修井作業(yè)前，需在井筒灌滿修井液[1-2]。利用修井液產(chǎn)生的靜水柱壓力來防止地層流體向井筒流動(dòng)，其靜水柱壓力應(yīng)大于地層流體向井筒流動(dòng)而導(dǎo)致井涌或井噴的臨界壓力，并能幫助支撐油套管串，防止井壁塌陷，保證施工作業(yè)安全[3-4]。針對(duì)某油田所用水基泥漿TW-1體系抗高溫(150～180 ℃)、防沉降穩(wěn)定性差的情況，對(duì)原井漿TW-1體系進(jìn)行改造，形成抑制性、流變性、造壁性、沉降穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等綜合性能較優(yōu)的配方體系。

2 TW-1體系改造實(shí)驗(yàn)室研究

2.1 TW-1原井漿性能測(cè)試

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取回的水基泥漿進(jìn)行測(cè)試，其性能參數(shù)見表1。

表1 TW-1原井漿性能參數(shù)

注：1.UDM-1體系密度為1.65 gcm3；2.HTHP失水條件：150 ℃30 min，3.5 MPa；3.其他性能測(cè)溫為40 ℃。除密度外，以下其他參數(shù)均同。

實(shí)驗(yàn)測(cè)定TW-1體系黏土含量為5.72%，坂含量較高，該體系熱滾前流變性較好，160 ℃高溫?zé)釢L效果較差，高溫減稠、沉降穩(wěn)定性變差。將TW-1井漿加重至2.00 gcm3，其性能參數(shù)見表2。

表2 TW-1原井漿加重至2.00 gcm3后的性能參數(shù)

表2 TW-1原井漿加重至2.00 gcm3后的性能參數(shù)

熱滾條件AV∕(mPa·s)PV∕(mPa·s)YP∕PaG10″∶G10'∕(Pa·Pa-1)APIB∶APIK∕(mL·mm-1)HTHPB∶HTHPK∕(mL·mm-1)pH沉降穩(wěn)定性010290126.0∕12.52.0∕0.522.6∕5.08.0較好160 ℃∕16 h9073178.0∕23.58.4∕1.040.4∕6.08.0較好

2.2 TW-1體系改造及性能評(píng)價(jià)

2.2.1 用干粉處理劑處理

將各種處理劑以粉劑加入，同時(shí)加入SP-80，其性能參數(shù)見表3。

表3 用干粉處理的TW-1體系原井漿性能參數(shù)

注：UDM-1體系+2%PSC-2+2%SMP-2+2%EFD-2+3%CaCO3+0.3%SP-80，密度為2.00 gcm3。

加入干粉處理劑和0.3%SP-80對(duì)原井漿處理后，再加重至2.00 gcm3，經(jīng)160 ℃16 h熱滾后，老化罐里體系頂部析水4 cm，底部沉積物10 cm厚，玻棒不能自然沉底，最底部沉積嚴(yán)實(shí)、硬，反而失水增大、泥餅增厚，整體熱穩(wěn)定性、沉降穩(wěn)定性變差?？梢姴捎贸Ｒ?guī)方法加入干粉處理劑并不能使原井漿性能得到有效改善。

2.2.2 用膠液處理

將CX-215、PSC-2、SMP-2、EFD-2、CaCO3按不同配比配成膠液，引入MHR-86D，按1份膠液，9份原井漿混合，加重至2.00 gcm3，攪拌1 h后，放入老化罐里老化160 ℃16 h，其不同配比的配方如下：

1#：TW-1井漿+0.3%CX-215+2%PSC-2+2%SMP-2+2%EFD-2+3%CaCO3+0.5%MHR-86D，膠液與UDM-1體系之比為1∶9。

2#：TW-1井漿+0.15%CX-215+2%CX-178+2%CX-179+2%EFD-2+3%CaCO3+0.3%SP-80，膠液與UDM-1體系之比為1∶9。

3#：TW-1井漿+0.15%CX-215+3%CX-178+2%EFD-2+3%CaCO3，膠液與UDM-1體系之比為1∶9。

4#：20%PSC-2、20%SMP-2膠液，膠液中含10g EFD-2、15g CaCO3，膠液與TW-1體系之比為1∶9。

5#：用膠液CX-215、SMP-2、EFD-2、CaCO3處理(膠液與原井漿體積比為1∶9)，使其在原井漿中含0.15%CX-215、3%SMP-2、3%EFD-2和3%CaCO3。

不同配方膠液加入后原井漿性能參數(shù)變化見表4。

表4 加入不同配方膠液處理的TW-1體系原井漿性能參數(shù)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)5#配方經(jīng)160 ℃16 h熱滾后，幾乎無析水，玻棒能自然沉底，底部無沉積物，沉降穩(wěn)定性好，流變性、失水造壁性好，處理效果較為滿意。這是因?yàn)橥ㄟ^以上實(shí)驗(yàn)，初步獲得的原井漿改造漿TW-1A配方為：TW-1井漿+0.15%CX-215+3%SMP-2+3%EFD-2+3%CaCO3(其中處理劑用膠液混入)。實(shí)驗(yàn)考察了160 ℃、0～15 d熱放后的流變性、失水造壁性、熱穩(wěn)定性、沉降穩(wěn)定性等性能，其參數(shù)見表5。

表5 TW-1原井漿改造后的TW-1A熱放性能參數(shù)(160 ℃)

在原井漿中加入極少量的抗鹽懸浮穩(wěn)定劑CX-215，再引入抗高溫抗鹽降濾失劑SMP-2、變形粒子封堵劑EFD-2、剛性粒子封堵劑CaCO3后，既保證了沉降穩(wěn)定性，又改善了泥餅質(zhì)量，同時(shí)提高了體系的抗溫性能。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，將體系加重至2.00 gcm3，熱放15 d后體系無析水，玻棒自然沉底，無沉積物，整體流變性、失水造壁性好，熱穩(wěn)定性、沉降穩(wěn)定性好。

3 TW-1A體系改造漿綜合性能評(píng)價(jià)

3.1 TW-1A體系抗污染能力評(píng)價(jià)

對(duì)改造漿TW-1A體系抗鹽能力和抗地層水污染情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表6、表7。

表6 TW-1A體系抗鹽能力評(píng)價(jià)結(jié)果(160 ℃15 d)

表6 TW-1A體系抗鹽能力評(píng)價(jià)結(jié)果(160 ℃15 d)

NaCl加量∕%AV∕(mPa·s)PV∕(mPa·s)YP∕PaG10″∶G10'∕(Pa·Pa-1)APIB∶APIK∕(mL·mm-1)HTHPB∶HTHPK∕(mL·mm-1)pH沉降穩(wěn)定性08574115.0∕8.02.6∕0.519.2∕3.09.0好10868244.5∕7.02.6∕0.519.6∕3.09.0好15918835.5∕7.53.0∕0.519.6∕3.09.0好20908556.0∕9.02.8∕0.518.6∕3.09.0好251029397.5∕12.05.0∕0.525.8∕5.09.0較好30118107119.5∕16.59.5∕0.529.4∕7.59.0較好

考慮到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征，本實(shí)驗(yàn)將TW-1A體系與氯根濃度為13×104mgL的CaCl2溶液按一定比例互溶，在160 ℃下熱放15 d后，CaCl2型地層水對(duì)改造漿性能的影響見表7。

表7 TW-1A體系抗CaCl2能力評(píng)價(jià)結(jié)果(160 ℃15 d)

表7 TW-1A體系抗CaCl2能力評(píng)價(jià)結(jié)果(160 ℃15 d)

VTW-1A∶V20%CaCl2溶液AV∕(mPa·s)PV∕(mPa·s)YP∕PaG10"∶G10'∕(Pa·Pa-1)APIB∶APIK∕(mL·mm-1)HTHPB∶HTHPK∕(mL·mm-1)pH沉降穩(wěn)定性4∶1827395.0∕8.02.5∕0.519.2∕2.59.0好3∶2767334.5∕7.02.6∕0.519.6∕3.09.0較好2∶3585443.5∕6.55.0∕1.021.6∕3.59.0較好1∶4383531.0∕3.510.8∕1.524.8∕3.59.0較差

3.2 TW-1A體系抑制性評(píng)價(jià)

TW-1A體系線性膨脹性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 TW-1A體系線性膨脹性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

表8 TW-1A體系線性膨脹性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

體 系巖芯線性膨脹率∕%2 h16 h蒸餾水浸泡巖芯15.7038.30TW-1A浸泡巖芯1.522.86

巖芯在蒸餾水中浸泡2 h后的線膨脹率為15.70%，浸泡16 h后線膨脹率為18.93%，而經(jīng)過160 ℃條件下熱放15 d的TW-1A體系浸泡巖芯，2 h后的線膨脹率僅為1.52%，16 h后的線膨脹率僅為2.86%?？梢?，TW-1A體系具有很強(qiáng)的抑制泥頁巖水化膨脹能力，能有效地防止泥頁巖地層因水化膨脹造成的井壁不穩(wěn)定(縮徑)。

3.3 TW-1A體系沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

改造后的TW-1A完井修井泥漿是采用重晶石

加重的，要求其具有良好的結(jié)構(gòu)粘度，從而保證體系具有良好的懸浮穩(wěn)定性和沉降穩(wěn)定性，否則在施工過程中很容易發(fā)生井漏或井噴事故，耗費(fèi)大量的人力和物力，延長完井修井周期及增加完井修井成本[6]。采用泥漿比重計(jì)和沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)儀，考察了TW-1A體系的沉降穩(wěn)定性。

表9 TW-1A體系滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

表9 TW-1A體系滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

配方實(shí)驗(yàn)條件回收質(zhì)量∕g回收率∕%蒸餾水+50 g巖屑160 ℃、16 h14.9829.96TW-1A體系+50 g巖屑160 ℃、16 h48.5097.00

注：1.巖屑為6～10目四川紅層土，回收率為40目回收率；2.TW-1A體系為160 ℃15 d(熱放)后的體系；3.表中結(jié)果均為2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均值。

3.4 TW-1A體系潤滑性評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)以EP極壓潤滑儀為評(píng)價(jià)手段，考察了TW-1A體系經(jīng)高溫160 ℃熱放15 d作用后的潤滑性，其結(jié)果見表10。

表10 TW-1A體系潤滑性能評(píng)價(jià)(160 ℃15 d)

表10 TW-1A體系潤滑性能評(píng)價(jià)(160 ℃15 d)

體系摩阻系數(shù)KTW-1A0.049 8

由表10可知，TW-1A體系的摩阻系數(shù)K僅為0.049 8，低于普通泥漿建議標(biāo)準(zhǔn)K值下限(CNPC就普通泥漿建議標(biāo)準(zhǔn)K為0.05～0.09)，可見，TW-1A體系具有良好的潤滑性能，有助于降低摩阻，抗磨性能良好，能有效防止施工時(shí)井下事故發(fā)生。

4 TW-1A體系儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)TW-1A完井修井泥漿體系對(duì)儲(chǔ)層的損害程度，特選用孔隙度、滲透率與天然巖心相近的人造標(biāo)準(zhǔn)巖心，考察了該體系的滲透率恢復(fù)情況。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得巖心滲透率恢復(fù)情況結(jié)果見表11。

表11 TW-1A體系巖心滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

表11 TW-1A體系巖心滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(160 ℃15 d)

體系污染前ko∕μm2污染后kop∕μm2滲透率恢復(fù)值(kop∶ko)∕%動(dòng)態(tài)模擬條件壓差∕MPa磁力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速∕(r·min-1)時(shí)間∕h溫度∕℃TW-1A16.50×10-313.88×10-384.123.5401150

5 結(jié) 論

將TW-1體系原井漿改造成完井修井液，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢泥漿重復(fù)利用的目的，同時(shí)又得到了一種性能優(yōu)異的完井修井泥漿，并在實(shí)驗(yàn)室對(duì)改造后的泥漿TW-1A進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

(2)用膠液CX-215、SMP-2、EFD-2、CaCO3對(duì)密度為2.00 gcm3的TW-1體系進(jìn)行處理(膠液與原井漿體積比為1∶9)可有效解決該改造漿加重后的沉降穩(wěn)定性和抗高溫能力，改造漿TW-1A可抗160 ℃高溫，熱放15 d后性能變化不大，熱穩(wěn)定也較好。

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