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        高密度低傷害溴化鋅射孔液研制與性能評(píng)價(jià)

        2014-04-04 03:23:54周志亮
        精細(xì)石油化工進(jìn)展 2014年4期
        關(guān)鍵詞:抗溫表面張力巖心

        周志亮,呂 行,李 靖

        (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,武漢 430100)

        隨著射孔技術(shù)的發(fā)展,射孔液對(duì)儲(chǔ)層的傷害受到廣泛的關(guān)注,在國(guó)內(nèi)油田多采用2%~3%KCl水溶液作射孔液。為了減小射孔液對(duì)儲(chǔ)層的傷害,一般射孔液采用鹽類作加重劑,常用甲酸鹽、無(wú)機(jī)鹽、復(fù)合鹽等,而采用溴化鋅作加重劑,國(guó)內(nèi)外很少見(jiàn),這已成為目前深井射孔液研究的重點(diǎn)課題[1-5]。讓字井區(qū)塊、伊通區(qū)塊、德惠區(qū)塊、王府區(qū)塊為吉林油田重點(diǎn)勘探目標(biāo)區(qū)塊,這些區(qū)塊均屬于低滲、低孔的油層,射孔液侵入地層會(huì)帶來(lái)的污染傷害,因此研發(fā)的射孔液要有良好的儲(chǔ)存保護(hù)效果。筆者室內(nèi)研制了以溴化鋅為加重劑的高密度低傷害的射孔液配方,并對(duì)其作了評(píng)價(jià)。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 原料及儀器

        磺化酚醛樹(shù)脂(SMP-Ⅱ)、羧甲基纖維素(HEC)、氯化鉀(KCl)、抗氧劑Na2SO3,四川正蓉實(shí)業(yè)有限公司;超細(xì)碳酸鈣粉(JQYZ)、緩蝕劑(JCI),荊州嘉華科技有限公司;氟碳類表面活性劑(FC-3B),江漢采油院;溴化鋅(ZnBr2),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        GKC水浴鍋、JA2103N電子天平,上海錦屏儀表有限公司;GJS-B12K變速攪拌器,上海通達(dá)儀專用器廠;NB-1泥漿密度儀,上海路達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;ZNN-D6六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),青島海通達(dá)專用儀器有限公司;常溫中壓失水儀,青島海通達(dá)專用儀器有限公司;FANN加熱滾子加熱爐,青島海通達(dá)專用儀器有限公司;HKY巖心流動(dòng)裝置,海安石油科研儀器有限公司。

        1.2 射孔液的配制

        針對(duì)吉林油田的復(fù)雜的儲(chǔ)層特征,室內(nèi)研發(fā)出了密度在1.60~2.35 g/cm3射孔液。其配制過(guò)程為:用鉆井液杯量取定量的水,放在GJS-B12K變速攪拌器上,依次用天平稱量SMP-Ⅱ,HEC,KCl,Na2SO3,JQYZ,FC-3B,JCI,ZnBr2對(duì)應(yīng)水的加量,設(shè)定GJS-B12K變速攪拌器一定轉(zhuǎn)速,藥品按順序加入鉆井液杯中,直到前一藥品完全溶解后,再加入下一藥品,當(dāng)所有藥品完全溶解于水中后,得均一的射孔液。

        2 射孔液性能評(píng)價(jià)

        2.1 防腐性能評(píng)價(jià)

        溴化物鹽的腐蝕性很強(qiáng),同種高密度的溴化鋅溶液的腐蝕性是甲酸銫溶液腐蝕性的8倍,通過(guò)加入緩蝕劑能很好的控制腐蝕速率[5-6]。選用N-80鋼掛片放置在80 ℃條件下進(jìn)行腐蝕性能評(píng)價(jià), 考察48 h后1.8 g/cm3射孔液對(duì)N-80鋼掛片腐蝕程度,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 射孔液對(duì)N-80鋼掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)

        從表1可以看出,加入緩蝕劑的射孔液對(duì)N-80的腐蝕速率明顯降低,當(dāng)緩蝕劑JCI加量為4%時(shí),配制的射孔液防腐性能更好,其腐蝕速率下降明顯,且小于標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率0.076 mm/a,能滿足射孔套管的施工要求。

        2.2 抗溫性能評(píng)價(jià)

        射孔液的抗溫評(píng)價(jià)是通過(guò)FANN加熱滾子爐進(jìn)行,將配好的射孔液放入滾子爐里熱滾16 h后,分別設(shè)定溫度155和165 ℃,取出冷卻后用ZNN-D6六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)和常溫中壓失水儀分別測(cè)其流變性和30 min API濾失量,其結(jié)果見(jiàn)表2。

        表2 射孔液抗溫實(shí)驗(yàn)

        從表2可以看出,該射孔液可抗溫度為155 ℃,不能抗溫165 ℃,在165 ℃熱滾后,其流變性和濾失量都大大地降低。吉林油田的油藏溫度普遍低于120 ℃,因此該射孔液可以滿足吉林油田的抗溫能力。

        2.3 抑制性評(píng)價(jià)

        射孔液配方中加入抑制劑有利于抑制地層中黏土膨脹,減少對(duì)地層的傷害。稱取50 g的6~10目露頭土巖屑(露頭土巖屑為地層與地表泥土之間的巖屑與泥土結(jié)合物,一般選取超過(guò)80%的巖屑的露頭土巖屑),將分別加入不同KCl量的射孔液放入FANN加熱滾子爐中,設(shè)定溫度為85 ℃,滾動(dòng)16 h后,用40目篩子進(jìn)行濕篩,烘干后稱其濕重,并計(jì)算滾動(dòng)回收率,結(jié)果見(jiàn)表3。

        表3 抑制性評(píng)價(jià)結(jié)果

        從表3可以看出,加入3%的KCl后,射孔液的滾動(dòng)回收率有了很大的提高,而當(dāng)KCl加量從3%增加到5%時(shí),射孔液的滾動(dòng)回收率提高不是很大,因此綜合經(jīng)濟(jì)和效果來(lái)看, KCl最佳加量為3%,以此加量配制的射孔液有較強(qiáng)的抑制性,適應(yīng)強(qiáng)水敏的吉林區(qū)塊。

        2.4 表面張力測(cè)定

        在基礎(chǔ)配方確定的情況下,選擇氟碳表面活性劑作體系的表面活性劑,氟碳表面活性劑具有表面活性好、抗溫性能強(qiáng)、抗鹽能力強(qiáng)等特點(diǎn)??疾觳煌恿縁C-3B的射孔液,用QBZY-1全自動(dòng)表面張力儀測(cè)其表面張力,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

        表4 不同加量表面活性劑的表面張力

        從表4中可以看出,在配方中,加入該表面活性劑FC-3B可顯著降低射孔液的表面張力,加量為0.05%即可達(dá)到最佳效果。

        2.5 射孔液對(duì)巖心滲透率傷害評(píng)價(jià)

        采用HKY巖心流動(dòng)裝置按照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)吉林不同區(qū)塊的巖心注入射孔液進(jìn)行傷害評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。

        表5 射孔液對(duì)巖心滲透率傷害評(píng)價(jià)

        從表5可以看出,射孔液對(duì)巖心的傷害率都不大,傷害率最大為4.55%,說(shuō)明該射孔液對(duì)吉林各區(qū)塊具有良好的保護(hù)效果。

        3 結(jié)論

        1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到射孔液的配方為:2%磺酸酚醛樹(shù)脂SMP-Ⅱ+1%羧甲基纖維素HEC+3%抑制劑KCl+2%抗氧劑Na2SO3+1%超細(xì)碳酸鈣粉JQYZ+0.05%表面活性劑FC-3B+4%緩蝕劑JCI+加重劑ZnBr2(密度可調(diào))

        2)該射孔液具有腐蝕性低,耐高溫155 ℃,強(qiáng)抑制性,低表面張力,有良好的儲(chǔ)層保護(hù)效果等特點(diǎn),適合吉林油田4大區(qū)塊。

        3)該射孔液采用溴化鋅為加重劑,并有效地控制了腐蝕問(wèn)題,對(duì)高密度鹽類射孔液具有一定的推廣價(jià)值。

        [1]張紹槐,羅平亞.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M].北京:石油工程出版社,1996:1-21.

        [2]徐同臺(tái),趙敏,熊友明.保護(hù)油氣層技術(shù)[M].北京:石油工程出版社,2001:1-10.

        [3]范榮增,耿東士,王斌.保護(hù)儲(chǔ)層射孔液技術(shù)在吉格、哈南、阿南油田的應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液, 2001, 18(5): 36-38.

        [4]魏軍,郭國(guó)強(qiáng),宋世軍.保護(hù)油氣層射孔液在中原油田的研究與應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液,2003,20(1):11-13.

        [5]郝彬彬.抗高溫高密度無(wú)固相完井液研究[D].大慶:大慶石油學(xué)院,2009.

        [6]陳樂(lè)亮,汪桂娟.甲酸鹽基鉆井液完井液液體系綜述[J].鉆井液與完井液,2003,20(1):31-36.

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