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        渤海L油田Ed儲層修井過程傷害機理及對策

        2013-05-16 13:10:54程學(xué)峰陳華興唐洪明
        特種油氣藏 2013年2期
        關(guān)鍵詞:修井晶面結(jié)垢

        程學(xué)峰,陳華興,唐洪明,趙 峰

        (1.中國石油大學(xué)(北京),北京 102249;2.中石化石油勘探開發(fā)研究院,北京,100083;3.中海油能源發(fā)展股份有限公司,天津 300452;4.西南石油大學(xué),四川 成都 610500)

        引 言

        渤海L油田Ed儲層平均孔隙度為16.9%,平均滲透率為24.2×10-3μm2,屬于中孔低滲油田。該油田開發(fā)生產(chǎn)過程中的洗、壓井等作業(yè)用水來源于上部Ng組地層水,由于作業(yè)水來自不同層位,因此在修井等作業(yè)過程中可能存在不配伍、地層結(jié)垢等問題[1-4]。為了降低儲層損害,開展了修井過程儲層傷害機理分析,針對性的開發(fā)出了1種低傷害修井液,室內(nèi)評價表明與地層流體配伍性好,儲層傷害程度小于5%。研究結(jié)果為該油田修井液的優(yōu)選提供了直接數(shù)據(jù)和技術(shù)儲備。

        1 儲層傷害原因分析

        渤海L油田Ed儲層滲透率低,物性較差,在修井作業(yè)過程中易受到水鎖損害而降低產(chǎn)液能力。Ed儲層伊/蒙間層含量高達(dá)23%,水敏實驗結(jié)果為強水敏,臨界礦化度為5 800 mg/L。低礦化度流體進入儲層后會引起伊/蒙間層礦物的水化膨脹、分散、運移,同時與伊/蒙間層礦物伴生的自生礦物也會從顆粒表面脫落堵塞孔隙。水源井A16w井Ng組水源水礦化度在12 284 mg/L,漏失后不會造成嚴(yán)重水敏傷害。速敏實驗結(jié)果為弱—中等偏弱速敏,修井液漏失速度過快會造成輕微的速敏損害[5-8]。

        Ed油層地層水為碳酸氫鈉型,水源井A16w井生產(chǎn)的Ng地層水為氯化鈣型,地層水和作業(yè)用水可能不配伍,大量漏失的修井液與地層水混合后可能形成無機垢造成儲層傷害。將Ng組水源水與Ed組地層水按不同比例混合后,采用Stiff和Davis經(jīng)驗(SI)法、Ryznar提出的穩(wěn)定指數(shù)(SAI)法和飽和系數(shù)法進行碳酸鹽結(jié)垢預(yù)測[9-10],儲層溫度分別為50℃和80℃。實驗結(jié)果表明,單一Ng組水源水、單一Ed組地層水結(jié)垢趨勢均為輕微結(jié)垢,二者不同比例混合后,為嚴(yán)重結(jié)垢趨勢;隨著地層水比例、溫度的增加,混合水結(jié)垢趨勢增強。

        圖1為A2井油管內(nèi)壁垢樣及電鏡照片,X-衍射及熒光分析表明鈣質(zhì)垢占95%以上,主要元素成分為C、Ca、O等,少量Mg。鈣質(zhì)垢在油管中結(jié)垢量大,在油管上厚度、分布比較均勻,垢質(zhì)堅硬。定性地說明A2油井修井后,漏失的水源水與Ed油組地層水的混合水樣在井筒中具有較強的結(jié)鈣質(zhì)垢能力。近井地層中有可能也存在鈣質(zhì)垢,加劇儲層的損害。

        圖1 A2井油管內(nèi)壁垢樣及電鏡照片

        2 修井液配方優(yōu)選

        2.1 阻垢劑優(yōu)選

        表1 阻垢劑性能評價結(jié)果

        將A16W井水源水與Ed儲層地層水按1∶7比例混合,在若干500 mL磨口錐形瓶中裝滿混合液體。分成3組放入80℃恒溫水浴箱中恒溫4 h,每1組均加入不同濃度、不同類型的阻垢劑。實驗結(jié)束后,測試各水樣中的結(jié)垢總量,實驗結(jié)果見表1。由表1可知:未加防垢劑混合水樣產(chǎn)生總垢量約為117 mg/L,加入不同濃度的3種阻垢劑后產(chǎn)生的總垢量明顯下降。整體上隨防垢劑濃度升高,結(jié)垢量降低。對于XCF-01,濃度為25 mg/L時防垢效果最佳;對于XCF-02,濃度為100 mg/L時結(jié)垢量降至2.4 mg/L;對于XCF-03,濃度超過25 mg/L后,結(jié)垢量降至3.6 mg/L以下,濃度為100 mg/L時,結(jié)垢量僅為1.6 mg/L,阻垢效果十分明顯。對比3種阻垢劑性能,優(yōu)選XCF-03作為修井液用防垢劑。

        利用顯微鏡對加入不同濃度XCF-03后的混合水樣中結(jié)垢顆粒大小和濃度進行定性和半定量觀察,結(jié)果見圖2。未加阻垢劑時,薄片上結(jié)垢顆粒密集分布,加入XCF-03后,結(jié)垢量明顯減少,結(jié)垢顆粒零散分布,局部才可見到少量結(jié)垢顆粒,當(dāng)濃度為100 mg/L時,鏡下結(jié)垢顆粒幾乎不可見。綜合判斷阻垢劑最佳濃度為25~50 mg/L。

        圖2 XCF-03濃度與成垢顆粒特征對比照片

        2.2 防膨劑優(yōu)選

        圖3 不同水樣浸泡后鈉土晶面間距對比

        由于無機鹽防膨劑具有耐高溫、貨源廣等特點,適于L油田修井液使用,故本次重點評價A16w井水源水(清水)+0.5%KCl的防膨效果。將鈉土分別浸泡水源水和水源水+0.5%KCl混合液體,在儲層溫度(80℃)密閉加溫2 h后經(jīng)離心機離心2 h,對比鈉土在不同液體中的膨脹率[11]。圖3為經(jīng)過不同液體浸泡的鈉土的X-射線衍射曲線,通過對比不同處理方式后鈉土的d(001)晶面間距來判斷其膨脹率,基本原理就是晶面間距越小,蒙脫石的膨脹性越小。未經(jīng)任何處理的鈉土干粉晶面間距d=14.057 6,單一清水浸泡后鈉土晶面間距d=18.672 5,清水+0.5%KCl浸泡鈉土后晶面間距d=16.676 8,說明在清水中加入0.5%KCl可以進一步抑制黏土的膨脹性。

        2.3 儲層保護效果

        根據(jù)防垢劑、防膨劑性能評價結(jié)果,推薦L油田修井液的配方為:A16w井水源水+25~50 mg/L阻垢劑XCF-03+0.5%KCl。對此配方進行儲層適應(yīng)性評價,結(jié)果見表2。由表2可知,推薦的修井液對儲層的損害程度小于15%,性能優(yōu)良。優(yōu)選傷害程度小于5%的配方體系,即為A16w井水源水+25 mg/L阻垢劑 XCF-03+0.5%KCl。圖4為實驗后巖心縱向剖面圖。由圖4可知,僅用A16w井水源水進行修井,會在巖心近端面處形成大量微細(xì)的結(jié)垢顆粒,采用優(yōu)選后的修井液,則實驗后巖心無明顯結(jié)垢物,說明推薦的修井液具有良好的儲層保護效果。

        表2 修井液對Ed儲層損害動態(tài)評價結(jié)果

        圖4 實驗后巖心縱剖面電鏡照片(上圖為15號巖心,下圖為18號巖心)

        3 結(jié)論

        (1)渤海L油田Ed儲層屬于低滲儲層,用A16W井水源水修井存在修井液與地層水不配伍產(chǎn)生鈣質(zhì)垢、修井液漏失導(dǎo)致的速敏、水敏礦物蒙脫石引起的水敏等傷害。

        (2)阻垢劑XCF-03在濃度25~50 mg/L時具有良好的阻垢效果,修井液中加入0.5%KCL具有防膨效果。優(yōu)選的修井液配方為A16W井水源水+2 mg/L XCF-03+0.5%KCl,對儲層滲透率的損害程度小于5%。同時在修井過程中,盡量降低漏失量,將速敏對儲層損害程度降到最低,還可加入適量的低滲助排劑,縮短修井反排周期。

        [1]張紹槐,羅平亞.保護儲集層技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996:52-61.

        [2]李蔚萍,等.針對SZ3621油田的堵漏返排型修井液體系研究[J].鉆井液與完井液,2007,24(6):32-35.

        [3]張紹彬,任山,向麗,等.低壓氣井低傷害修井液的應(yīng)用研究[J].天然氣工業(yè),2002,22(3):25-27.

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