州16 區(qū)塊粘土穩(wěn)定劑的篩選研究

邰津，杜平，吳丹，徐一平

（天津新翔油氣技術(shù)有限公司，天津 301700）

外來(lái)液體的侵入是造成低滲透油藏油水井水鎖、水敏、水不配伍等傷害的重要因素之一，粘土物質(zhì)發(fā)生水化膨脹和分散運(yùn)移，從而堵塞地層孔隙，降低地層的滲透性,儲(chǔ)層的滲透能力降低，注水壓力逐漸升高，影響注入能力，甚至注不進(jìn)水，直接影響油田正常生產(chǎn)[1～3]。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

常見(jiàn)的粘土礦物有高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石等，其中蒙脫石由于有大量的可交換陽(yáng)離子而具有很強(qiáng)的膨脹性[4]。 據(jù)州16 區(qū)塊的巖心X—衍射分析資料統(tǒng)計(jì)， Ⅰ油組高嶺石含量為40%～47%， 綠泥石為6%～7%， 伊利石為12%～14%，伊/蒙間層38%～41%，泥質(zhì)總量8.3%～9.7%；Ⅱ油組高嶺石含量為14%，綠泥石為4%，伊利石為11%，蒙皂石71%，泥質(zhì)總量6.3%；Ⅲ油組高嶺石含量為42%， 綠泥石為7%， 伊利石為10%，伊/蒙間層41%，泥質(zhì)總量6.2%。 從這些數(shù)據(jù)可以看出：該區(qū)塊有較高的伊/蒙間層或蒙皂石，具有很大程度的水化膨脹特性，本次試驗(yàn)研究的目的就是篩選出適合該區(qū)塊的高效粘土穩(wěn)定劑。

2 粘土穩(wěn)定劑室內(nèi)評(píng)價(jià)與篩選

2.1 水質(zhì)分析

測(cè)試州16 區(qū)塊的注入水，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 注入水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)表

從分析結(jié)果可以看出： 州16 注入水礦化度低，表面張力高，防膨率低，固體顆粒含量及固體顆粒直徑中值含量均在10mg/L 以下，因此導(dǎo)致這個(gè)區(qū)塊注入能力下降的主要原因?yàn)樽⑷胨鸬恼麄€(gè)地層粘土膨脹運(yùn)移，發(fā)生嚴(yán)重水敏性傷害，使大部分井在注入較短時(shí)間后，就存在注入壓力高、日注量下降快等問(wèn)題。對(duì)于這類井，加入適宜的粘土穩(wěn)定劑，將會(huì)提高整個(gè)區(qū)塊的注水效果。

2.2 粘土防膨?qū)嶒?yàn)

選取八種粘土穩(wěn)定劑產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，編號(hào)分別為XX-01，XX-02，XX-03，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08， 其中XX-01，XX-02，XX-03為無(wú)機(jī)類，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08為有機(jī)類，按照SY/T 5971《油氣田壓裂酸化及注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法》[5]規(guī)定方法進(jìn)行，加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，采用離心法測(cè)定防膨率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 粘土穩(wěn)定劑在不同加藥濃度下的防膨率

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出：這八種粘土穩(wěn)定劑在不同加量下都具有一定的防膨效果，在加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)， 防膨率均可達(dá)到80%以上， 其中XX-06 的效果最為突出，在0.5%的加量下，防膨率可達(dá)76.7%，2%的加量下防膨率高達(dá)98.8%。

2.3 耐水洗率實(shí)驗(yàn)

為了考察粘土穩(wěn)定劑的抗沖刷能力， 按照SY/T5971《油氣田壓裂酸化及注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法》 規(guī)定的方法,在加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%條件下, 測(cè)定八種粘土穩(wěn)定劑的耐水洗率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 粘土穩(wěn)定劑在不同加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的耐水洗率

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出：XX-01，XX-02，XX-03 為無(wú)機(jī)產(chǎn)品，防膨率隨著水洗倍數(shù)的增加不斷降低，只能暫時(shí)防止粘土的膨脹，當(dāng)?shù)貙訔l件變化時(shí)，該類粘土穩(wěn)定劑發(fā)生陽(yáng)離子交換，使粘土恢復(fù)至原來(lái)的水敏狀態(tài)，因此對(duì)防止粘土膨脹效果不明顯。XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08為有機(jī)類，具有良好的耐沖刷能力，在水洗之后仍基本保持原有的防膨率,XX-06 效果最為突出， 耐水洗率在0.5%加量下可以達(dá)到90.2%，在2%加量下可以達(dá)到100%。 綜合考慮，選定XX-06 粘土穩(wěn)定劑做下面的動(dòng)態(tài)防膨評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

2.4 動(dòng)態(tài)防膨評(píng)價(jià)

參考SY/T5358《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》[6]， 用天津新翔油氣技術(shù)有限公司的YS-1 型巖心動(dòng)態(tài)靜態(tài)敏感性流動(dòng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)防膨評(píng)價(jià)試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置及流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 YS-1 型巖心動(dòng)態(tài)靜態(tài)敏感性流動(dòng)試驗(yàn)裝置及流程圖

1）流程準(zhǔn)備。 保證儲(chǔ)液容器、各種泵入液體充足，不足及時(shí)添加。

2）巖心的安裝。從燒杯中取出預(yù)先飽和好的巖心，放入夾持器膠套內(nèi)，裝上夾持器堵頭，頂緊巖心。

3）加環(huán)壓密封巖心。 所加環(huán)壓保持在巖心兩端壓差的1.5 倍左右。

4）加溫。接通電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，然后打開(kāi)面板上恒溫箱風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)，最后打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)（可在其控溫儀上設(shè)定需加熱的溫度，一般設(shè)定為52℃）。

5）排空。擰松巖心夾持器進(jìn)液端的排空螺母，開(kāi)啟天平以及平流泵的電源開(kāi)關(guān)，在平流泵操作面板上設(shè)定好流量（一般為0.5mL/min），啟動(dòng)平流泵開(kāi)始排空，直至排出的液體穩(wěn)定無(wú)氣泡。

6）采集數(shù)據(jù)。 排空完畢擰緊排空螺母，開(kāi)始采集巖心滲透率數(shù)據(jù)。 按照事先安排好的數(shù)據(jù)采集表格進(jìn)行采集（一般是每2pv 對(duì)壓差△P 以及流量Q 進(jìn)行采集）。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為： 選取該區(qū)塊的兩塊天然巖心,1 號(hào)巖心先通地層水， 再通注入水，2 號(hào)巖心先通地層水，再通2%XX-06 粘土穩(wěn)定劑溶液，最后通注入水。

根據(jù)測(cè)試， 滲透率變化曲線圖如圖2 和圖3所示。

圖2 1 號(hào)巖心滲透率變化

圖3 2 號(hào)巖心滲透率變化

由圖2 和圖3 可以看出：1 號(hào)巖心傷害率48.9%，2 號(hào)巖心經(jīng)過(guò)2%的XX-06 粘土穩(wěn)定劑溶液處理后，可以很好的保持巖心的滲透率，巖心傷害率為15.6%，說(shuō)明XX-06 粘土穩(wěn)定劑對(duì)該區(qū)塊具有優(yōu)異的防膨性能及耐沖刷性能。

3 結(jié)論

針對(duì)州16 區(qū)塊的工況條件， 選用XX-06 粘土穩(wěn)定劑，該產(chǎn)品具有較好的抑制粘土水化膨脹能力， 隨著加量增加對(duì)粘土膨脹的抑制性越好，具有很強(qiáng)的耐沖刷能力，且對(duì)地層巖心傷害率較小，推薦礦場(chǎng)應(yīng)用。