王爾鈞，魏安超，馬磊，許發(fā)賓（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

李蔚萍，舒福昌，向興金，胡墨杰（荊州市漢科新技術研究所，湖北荊州 434000）

潿洲12－1S油田主要目的層段為古近系始新統(tǒng)晚流沙港組一段（簡稱流一段，符號為E2－3L1）Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ油組，儲集砂體落實，成藏條件優(yōu)越，井控地質(zhì)儲量約951.7×104m3，勘探潛力較大。

2010年5月，在潿洲12－1S油田鉆探了WZ12－1S－1井，該井全井共發(fā)現(xiàn)油氣顯示334.0m，巖性為中砂巖、細砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。對E2－3L1下層序濁積砂體主體部位Ⅴ油組的疑惑層進行了MDT、MiniDST（分別指電纜地層測試和地層測試），均取出油樣。隨后使用斯倫貝謝PJ4512HMX射孔彈pure射孔，穿深0.863m孔徑8.89mm，對3161.0～3180.0m井段進行了DST（鉆桿測試），氣舉后敞開放噴，44MPa負壓測試日產(chǎn)油10.4m3，氣少量。

為了進一步落實潿洲12－1S油田E2－3L1的含油氣性、儲量規(guī)模、儲層物性及產(chǎn)能數(shù)據(jù)，升級該構(gòu)造的地質(zhì)儲量，選擇在該構(gòu)造較低部位部署評價井，該井如果鉆探成功，將成為潿西南油田群產(chǎn)能補充的源泉。針對這樣的地層繼續(xù)使用常規(guī)射孔效果可能仍會不理想。為了提高產(chǎn)能，必須選擇新的增產(chǎn)工藝。

1 常規(guī)鉆完井工藝對儲層的傷害

1.1 鉆完井帶來的地層傷害

由于有害的鉆井液、固井液的侵入對近井周圍的油氣儲層造成損害，使得該地帶的滲透率下降，形成鉆井侵入帶。目前尚沒有公認的確定鉆井侵入帶的精確方法。根據(jù)經(jīng)驗，一般鉆井和完井井壁周圍的侵入帶深度為600～1200mm。鉆井侵入帶的深度是影響射孔效率的重要因素，很多研究人員建立了計算儲層損害模式和數(shù)學模型來預測侵入帶深度，描述其對油井產(chǎn)量的影響。1991年Karakas和Tariq研究了射孔在穿透和未穿透傷害帶情況下的射孔表皮因數(shù)，并且得出結(jié)論，射孔彈穿過傷害深度，則產(chǎn)能比可在很大程度上得到提高［1］。

1.2 射孔壓實帶對地層滲透率的損害

聚能彈射孔產(chǎn)生的損害區(qū)或壓實帶對近井地層滲透率造成嚴重傷害［2］。圖1為射孔核心損害帶示意圖。射孔孔道周圍的巖石結(jié)構(gòu)受到嚴重的破壞，并導致巖石孔隙度和滲透率下降，下降后的滲透率為原來地層滲透率的10%～35%左右，損害區(qū)的厚度大約為6～12.5mm，甚至達25mm［3］。

2 增產(chǎn)工藝選擇

圖1 射孔核心損害帶示意圖

徑向射流工藝是最近幾年在國際上興起的一種油層改造增產(chǎn)的新工藝技術［4］，國外主要應用于煤層氣儲層，國內(nèi)從2009年開始在遼河、大慶、大港、長慶、吉林等陸地油田得到應用，平均單井日增油5t，平均日產(chǎn)油增幅達200%，最高的A21－29井日增油達到10t，均具有較好的增產(chǎn)效果。

結(jié)合潿洲12－1S油田E2－3L1V油組的特點，采用同時具有裸眼完井方法和射孔完井方法優(yōu)點的徑向射流完井方式作為其增產(chǎn)工藝。

3 徑向射流噴射液研究

目前國內(nèi)外均采用清水作為噴射液，雖然平均日產(chǎn)油氣增幅明顯，但與常規(guī)工藝相比，泄油面積較大的徑向射流工藝實際增產(chǎn)遠小于理論增產(chǎn)。徑向射流工藝在海上油田尚屬空白，考慮儲層保護的噴射液體系研究成果則為國內(nèi)首創(chuàng)。

3.1 徑向射流過程中儲層損害因素分析

在實施徑向射流工藝時，噴射液會與儲層巖石、儲層流體相互接觸，因此儲層的物性、流體特征以及儲層的溫壓都可能引起儲層損害，噴射液必須考慮這些因素。

3.1.1 水鎖損害

在油氣層開發(fā)過程中，當鉆井液、固井液、完井液等外來流體侵入儲層后，由于毛細管力作用，地層驅(qū)動壓力不能將外來流體完全排出地層，從而使儲層的含水飽和度增加，油氣相滲透率降低，這種現(xiàn)象稱為水鎖效應［5］。從潿洲12－1S油田儲層孔滲數(shù)據(jù)來看，基本屬于特低孔－中孔特低滲－低滲儲層，滲透率在0.01～32.94mD，因此噴射液必須具備防止水鎖損害的特性。

3.1.2 水敏損害

從評價結(jié)果來看，E2－3L1Ⅴ油組儲層具有中等偏弱－強的水敏，臨界礦化度小于13627.5mg／L；而潿洲油田海域天然海水的礦化度高達33000mg／L。因此，采用海水配制甲酸鉀加重的噴射液可避免水敏損害發(fā)生。

3.1.3 結(jié)垢損害

入井流體與儲層流體不配伍時，兩者相互作用將產(chǎn)生無機物沉淀、有機沉淀等，這些物質(zhì)可在孔喉處聚集沉積堵塞孔喉。常見的無機沉淀有碳酸鈣、碳酸鍶、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鍶等。產(chǎn)生無機沉淀的主要原因有兩個：一是入井流體與地層流體不配伍；二是隨著生產(chǎn)過程中外界條件的變化，地層水中原有的一些化學平衡會遭到破壞，平衡發(fā)生移動而產(chǎn)生沉淀。有機沉淀主要指石蠟、瀝青質(zhì)及膠質(zhì)在井眼附近地帶的沉積，有機沉淀的產(chǎn)生不僅可以堵塞儲層的滲流通道，而且還可能使儲層潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而導致儲層滲流能力下降。

徑向射流時，噴射液與地層水可充分接觸，而噴射液基液為潿洲12－1S油田海域的海水，因此需要評價海水與地層水的結(jié)垢情況。表1為潿洲12－1S油田海域海水組成，從表1的離子組成來看，地層水屬碳酸氫鈉型，地層水中含有成垢陰離子、；而海水屬氯化鎂型，海水中含有成垢陽離子Ca2＋和少量的Sr2＋，兩者混合接觸具有結(jié)無機垢的條件。對潿洲12－1S油田海域海水和地層水以不同比例混配硫酸鹽垢和CaCO3垢飽和指數(shù)進行計算。從軟件預測結(jié)垢可知，硫酸鹽垢飽和指數(shù)均為負值，不具備結(jié)硫酸鹽垢的趨勢；而碳酸鈣垢飽和指數(shù)均大于2，明顯具有結(jié)碳酸鈣垢的趨勢，海水與地層水配伍性欠佳。

表1 潿洲12－1S油田海域海水組成

試驗采用SZD－1型散射光臺式渾濁計，對潿洲12－1S油田海域模擬海水和配制模擬地層水進行配伍性評價，結(jié)果見表2。由表2結(jié)果可見，海水與地層水體積比在5∶5混合時具有明顯的結(jié)垢現(xiàn)象，因此要防止二次沉淀損害儲層。

表2 海水與地層水配伍性評價結(jié)果

3.1.4 乳化堵塞損害分析

E2－3L1Ⅴ油組地面原油屬中質(zhì)原油，具有 “一中三低一高”的特性，即密度中等（0.8597g／cm3），黏度低（5.56mPa·s）、瀝青質(zhì)質(zhì)量分數(shù)低（3.09%）、膠質(zhì)質(zhì)量分數(shù)低（3.12%），蠟的質(zhì)量分數(shù)高（12.31%）特點。而噴射液可與儲層原油接觸，具有形成乳狀液的機會，可能造成乳化堵塞，損害儲層。因此噴射液必須加強防乳破乳措施。

3.2 噴射液儲層保護要求

潿洲12－1S油田徑向射流儲層主要存在水鎖損害、結(jié)垢損害以及乳化堵塞。為了更好地保護儲層，噴射液應具有以下特點：①無固相；②具有較好的防水鎖損害性能；③具有較好的防乳破乳性能；④具有較好的防二次沉淀性能；⑤腐蝕性小，完井作業(yè)過程中不需加防腐劑，不會出現(xiàn)管材腐蝕；⑥抑制性好，有利于防止黏土膨脹損害。

3.3 噴射液體系構(gòu)建

針對前面的儲層損害因素和損害機理分析可知，要構(gòu)建既能滿足儲層保護要求，又能滿足噴射要求的徑向射流甲酸鹽噴射液，主要難點在于以下3種制劑的優(yōu)選：①能溶解于甲酸鉀溶液的無泡防水鎖劑；②能溶解于甲酸鉀溶液的無泡防乳破乳劑；③能溶解于甲酸鉀溶液的無泡防垢劑。

室內(nèi)分別進行了3類制劑幾十種處理劑的起泡性、鹽溶液中的溶解性，以及防水鎖劑的防水鎖性、防乳破乳劑的破乳性和防垢劑的防垢性評價。通過大量的優(yōu)選評價試驗，確定噴射液基本配方：海水＋3%防水鎖劑HFS＋2%防乳破乳劑HFR＋2%防垢劑HFG（配方中百分數(shù)指體積分數(shù)），甲酸鉀加重。

3.4 噴射液體系性能評價

在確定噴射液體系基本配方后，室內(nèi)配制噴射液，對其防膨性、防乳破乳性、防水鎖性、與地層水配伍性以及儲層保護性能進行評價。

3.4.1 噴射液防膨性評價

室內(nèi)分別采用離心法和線性膨脹法對噴射液的防膨性進行評價。從離心法評價結(jié)果來看，相對煤油和蒸餾水來說，噴射液的防膨率達86%，具有較好的防膨性，噴射液可有效抑制儲層黏土礦物的水化。

高溫高壓膨脹儀可以更準確地模擬儲層條件下的黏土礦物的膨脹情況，從上面的試驗結(jié)果來看，在儲層條件下，隨著膨脹時間的延長，蒸餾水的膨脹率急劇增大，16h后達到152.8%；而煤油和噴射液變化不大，膨脹率小于2%，具有較好的防膨性。

3.4.2 噴射液防乳破乳性評價

室內(nèi)對比了海水和噴射液與潿洲原油的乳化情況，結(jié)果見表3。從表3試驗結(jié)果可知，原油與海水混合后，完全乳化，在80℃恒溫40min后仍無油水分離現(xiàn)象；而噴射液與原油混合后，在80℃恒溫20min后油水完全分離，沒有乳化現(xiàn)象。由此可見，噴射液具有較好的防乳破乳性能。

表3 噴射液防乳破乳性評價結(jié)果

3.4.3 噴射液防水鎖性評價

室內(nèi)分別進行了蒸餾水、海水以及甲酸鉀加重的不同密度下噴射液氣－液表面張力和油－液界面張力的對比評價，結(jié)果見表4。由表4結(jié)果可知，隨著介質(zhì)密度的增大，氣－液表面張力和油－液界面張力也相應降低；防水鎖劑的引入使得噴射液氣－液表面張力和油－液界面張力大幅度降低，說明噴射液具有較好的防水鎖性能。

表4 噴射液防水鎖性評價結(jié)果

3.4.4 噴射液配伍性評價

室內(nèi)評價了噴射液與地層水的配伍性，從試驗結(jié)果可知，噴射液中引入防垢劑后，與地層水以不同比例混合后濁度值均小于3.0，說明噴射液與地層水具有較好的配伍性。

3.4.5 噴射液儲層保護評價

室內(nèi)評價了噴射液對儲層的保護性能，結(jié)果見表5。從試驗結(jié)果可知，直接用海水污染，則滲透率恢復值只有80.2%，而添加了防水鎖劑、防垢劑和防乳破乳劑3種儲層保護劑的噴射液污染后的巖心滲透率恢復值均在95%以上，說明噴射液具有較好的儲層保護性能。

表5 噴射液儲層保護評價結(jié)果

4 噴射液地面模擬噴射試驗

2012年11月，在上海宏睿公司東營分公司基地進行了甲酸鹽噴射液地面模擬噴射試驗。模擬水泥靶心由500標水泥∶粒徑在0.8～1.2mm沙子∶石膏的質(zhì)量比為1∶0.7∶0.3，靶心采用長50cm、內(nèi)徑為16cm的PVC管內(nèi)灌注成型，養(yǎng)護后該靶心的靶心強度為C300，孔隙度為15%。試驗結(jié)果見圖2和表6。由對比效果可知，對強度相同的水泥靶心，在噴射壓力一定的情況下，甲酸鹽噴射液與清水基本具有同樣的可噴性。

圖2 靶心清水（a）和甲酸鹽噴射液（b）噴射后現(xiàn)象

表6 噴射液噴射效果對比

5 結(jié)論與認識

噴射液充分考慮了儲層保護，地面模擬噴射效果較好，但徑向射流工藝以及配套噴射液在海上油田的適應性還有待現(xiàn)場進一步試驗。

［1］Karakas M S，Tariq M.Semianalytical productivity models for perforated completion ［J］.SPE18247，1991.

［2］Asadi M，Preston F W.Characterization of the crushed zone formed during jet perforation by qualitative scanning electron microscopy and quantitative image analysis ［J］.SPE22812，1991.

［3］張毅，李根生，熊偉，等 .高壓水射流深穿透射孔增產(chǎn)機理研究 ［J］.石油大學學報（自然科學版），2004，28（2）：38～41.

［4］李根生，牛繼磊，劉澤凱，等 .水力噴砂射孔機理研究 ［J］.石油大學學報（自然科學版），2002，26（2）：31～35.

［5］曾偉，陳舒，向海洋 .異常低含水飽和度儲層的水鎖損害 ［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（7）：1～3.