李蔚萍，鄭華安，向興金，梁玉凱，舒福昌

(1.湖北漢科新技術(shù)股份有限公司荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北荊州 434000；2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057)

南海北部灣盆地潿西南凹陷的潿洲油田群存在穩(wěn)定性極差的W2段灰色泥巖，經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，形成了以油基泥漿、水泥漿和甲酸鈉隱形酸完井液作為前期工作液模式，采用油基泥漿鉆進(jìn)使得井壁穩(wěn)定問題得到了很好的解決[1]，但投產(chǎn)后卻出現(xiàn)了達(dá)不到配產(chǎn)要求、采液指數(shù)很低、表皮系數(shù)較大等問題。筆者通過對問題較典型的WZ11-1N-A12Sa井鉆井完井液可能引起傷害的原因分析，室內(nèi)模擬評價(jià)研制出了針對性強(qiáng)的水基乳液復(fù)合解堵液HJD-S和配套工藝。

1　儲層傷害分析

1.1　儲層概況

潿三段巖性：淺灰色細(xì)砂巖、含礫中砂巖與雜色泥巖不等厚互層。泥質(zhì)含量：W3Ⅱ：14%～22.9%；W3Ⅲ：7%～17.8%；L1Ⅱ：0.3%～24.1%。潿洲組黏土礦物主要以伊蒙混層為主，其次為高嶺石、伊利石，基本不含蒙脫石。2010年3月測得WZ11-1N-A12Sa井W3Ⅱ、W3Ⅲ、L1Ⅱ上油組合層壓力系數(shù)為1.0，屬于正常壓力系統(tǒng)；井底溫度為88.95 ℃。該井儲層孔隙度22.6%～29.3%，滲透率2 050～4 323 mD，屬高孔特高滲儲層。鉆完井過程中，入井流體的細(xì)小顆粒容易進(jìn)入儲層孔道，形成堵塞，若不及時清除，則會影響產(chǎn)能。從儲層原油性質(zhì)檢測結(jié)果可知，該井原油品質(zhì)較好，瀝青質(zhì)含量較低(1.24%～2.09%)、膠質(zhì)含量中等(6.7%～11.5%)、含蠟高(18.2%～22.6%)。地層水為CaCl2水型，地層水中Ca2+和Mg2+含量分別為548 mg/L和257 mg/L。

1.2　儲層傷害評價(jià)

潿洲油田分別以油基泥漿、水泥漿和甲酸鈉隱形酸完井液作為前期工作液，但投產(chǎn)后出現(xiàn)：潿洲組配產(chǎn)200 m3/d，實(shí)產(chǎn)117 m3/d，達(dá)不到配產(chǎn)要求；采液指數(shù)很低，根據(jù)物性計(jì)算采液指數(shù)為1 000 m3/(d·MPa)，實(shí)際測試采液指數(shù)為19.71 m3/(d·MPa)；表皮系數(shù)較大(產(chǎn)能測試表皮系數(shù)為58.7)。

1.2.1鉆井液配伍性性能評價(jià)

實(shí)驗(yàn)配制油基泥漿并壓制濾液，用5#玻砂漏斗過濾油基泥漿濾液和現(xiàn)場水泥漿濾液，將油基泥漿濾液與水泥漿濾液、完井液和地層水按不同體積比混合于帶刻度的具塞量筒中，激烈搖動2 min，在89 ℃下放置30 min后觀察分層現(xiàn)象，拍照，并記錄分層后的油水體積，其結(jié)果見表1。

表1　鉆井液配伍性性能評價(jià)結(jié)果

從表1可以看出，油基泥漿濾液與水泥漿濾液、完井液和地層水以不同比例混合后，雖然油水分層明顯，但水相均出現(xiàn)渾濁，存在不同程度乳化現(xiàn)象。

1.2.2原油配伍性評價(jià)

室內(nèi)評價(jià)原油與油基泥漿濾液、完井液的配伍性，將潿洲油田原油與油基泥漿濾液和完井液分別以不同體積比進(jìn)行混合；在50 ℃恒溫水浴鍋中恒溫、攪勻，用BrookFiled-II+可編程旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測定50 ℃時的黏度值，其結(jié)果見表2。

表2　原油與油基泥漿濾液、完井液配伍性評價(jià)結(jié)果

從表2可以看出，儲層原油與油基泥漿濾液混合后，隨著油基泥漿濾液混合比例增大，混合黏度降低，沒出現(xiàn)乳化增稠現(xiàn)象，具有較好的配伍性。但儲層原油與完井液混合出現(xiàn)了增黏現(xiàn)象，這是由于原油中存在著一些天然的油溶性表面活性劑如環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等[2]，當(dāng)在原油中混入完井液會形成油包水型乳狀液，且乳狀液黏度隨著完井液比例增大而增大，這是乳狀液內(nèi)相體積增大引起的，完井液比例在40%～60%時，黏度達(dá)到最大；當(dāng)完井液比例增加到一定程度后，乳狀液由油包水型轉(zhuǎn)相成水包油型或穩(wěn)定性不高而破乳，其黏度顯著降低。完井液與原油混合出現(xiàn)的乳化增黏現(xiàn)象，不利于原油開采，這也是原油冷傷害的另一種表現(xiàn)。

1.3　儲層堵塞類型

根據(jù)對儲層物性特征分析和入井流體配伍性評價(jià)可知，儲層可能存在堵塞損害。

1.3.1水敏引起的黏土膨脹堵塞

潿洲油田潿洲組灰色泥頁巖中伊蒙混層礦物含量較高，達(dá)到63%～73%不等。而且敏感性分析結(jié)果顯示該儲層為強(qiáng)水敏，說明伊蒙混層礦物中蒙脫石含量較高。當(dāng)水基完井液滲入地層后，就會使蒙脫石迅速水化膨脹，減小油層孔隙通道；另外黏土水化膨脹后加劇了運(yùn)移型黏土礦物的分散運(yùn)移，使堵塞變得更加嚴(yán)重。

1.3.2殘余物堵塞

由于固完井后有油基泥漿黏附于套管壁上，又沒有使用專門的油基泥漿泥餅清除劑，水基工作液對黏附油基泥漿清除不徹底，而黏附于井壁的油基泥漿性質(zhì)隨時間會發(fā)生改變，形成黏性很大的軟物質(zhì)[3]，在完井作業(yè)時常被刮落隨壓井液進(jìn)入射孔段而堵塞地層。

1.3.3有機(jī)垢堵塞

潿洲油田原油中含蠟量較高、膠質(zhì)含量中等，在地層溫度降低的情況下，使得原油黏度增大，一些重質(zhì)成分的溶解平衡被破壞，從而產(chǎn)生有機(jī)沉淀物，有機(jī)質(zhì)在孔喉處結(jié)垢析出，形成“冷傷害”[4]，降低油井近井帶地層滲透率。

另外，油基泥漿中添加了一些瀝青類封堵材料，油基泥漿中細(xì)小顆?？赡茈S濾液進(jìn)入儲層，資料顯示，瀝青膠體物質(zhì)長時間在酸性環(huán)境中會產(chǎn)生聚沉物，因此，酸性完井液提供的酸性環(huán)境可使油基泥漿中的瀝青類封堵材料的細(xì)小顆粒形成一種淤泥狀聚沉物，堵塞地層。

進(jìn)入儲層的油基泥漿濾液與水泥漿濾液完井液、地層水均存在輕微的乳化現(xiàn)象，因此存在乳化堵塞。而且原油與完井液也存在明顯的乳化增稠現(xiàn)象。

實(shí)踐證明原油乳化液造成的最大危害是在原油開采過程中。原油乳化液有其組成特征和流動特性，原油乳化液動力黏度高，能大幅度地增大油層中原油的流動阻力，降低油相滲流能力；乳化液具有較高的攜物性能，增大油層孔隙中顆粒運(yùn)移的能力，加大油流通道的堵塞程度，從而引起油井產(chǎn)量大幅度下降，導(dǎo)致含水升高。

2　解堵液研制

2.1　解堵劑基本組成

水基乳液復(fù)合解堵液HJD-S基本組成：海水+復(fù)合有機(jī)酸+清洗滲透劑+溶劑型有機(jī)物+黏土穩(wěn)定劑+緩蝕劑+鐵離子穩(wěn)定劑+防乳破乳劑，可用KCl調(diào)節(jié)密度。該體系屬水基乳液，與易揮發(fā)、易燃、有毒的有機(jī)溶劑相比，更安全，成本更低。

2.2　解堵液性能

2.2.1防乳破乳效果評價(jià)

在前面與油基泥漿濾液作配伍性評價(jià)的水泥漿濾液、完井液和地層水中分別添加優(yōu)選的解堵劑，進(jìn)行配伍性評價(jià)。

表3　解堵劑對油基泥漿濾液與各種流體之間配伍性改善評價(jià)

表4　解堵劑對潿洲油田原油與完井液配伍性改善評價(jià)

由表3可以看出,解堵劑對實(shí)驗(yàn)流體的配伍性有明顯的改善。由表4可以看出，解堵劑的加入使原油與完井液沒有出現(xiàn)增黏現(xiàn)象，黏度呈下降趨勢，說明解堵劑能明顯改善原油與完井液的配伍性。

2.2.2解堵液對殘余油基泥漿泥餅清除效果

室內(nèi)分別用浸泡API泥餅的方法，進(jìn)行了解堵液對殘余油基泥漿泥餅清除效果評價(jià)。解堵液浸泡前后泥餅照片見圖1，堵液對油基泥漿泥餅作用效果見表5。其中，空白濾紙7 s濾失量為200 mL；空白濾紙重量m0為1.4 g。

小蟲正在看電視，見玉敏回來，說餓死我了。馬上將碗筷排上桌，又拿了瓶白酒，斟了兩杯。兩人舉杯，對飲起來。

圖1　解堵液浸泡前后泥餅照片

濾失量/(mL·min-1)FLAPI1FLAPI2濾失量變化率/%泥餅重量/gm1m2泥餅失重率/%2.488s漏完42513.67.92.090.7

從表5可以看出，在解堵液各種處理劑的共同作用下，浸泡后的油基泥漿泥餅不僅濾失量變化較大，而且泥餅失重率在90%左右，解堵液對殘余油基泥漿泥餅具有較好的清除效果。

2.2.3穩(wěn)定鐵離子能力試驗(yàn)

試驗(yàn)取1 mL或1 g鐵離子穩(wěn)定劑與50 mL水混勻，加入不同量的Fe3+濃度為15 mg/mL的溶液混勻，用2 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為3～4，加Fe3+溶液，重復(fù)直到出現(xiàn)沉淀，記錄加入的Fe3+溶液，即為該鐵離子穩(wěn)定劑能夠穩(wěn)定的鐵離子量。

表6　穩(wěn)定鐵離子能力實(shí)驗(yàn)

由表6可以看出，相對于作用溫度只能用至66 ℃的乙酸(36%)鐵離子穩(wěn)定劑而言，解堵液中鐵離子穩(wěn)定劑HA-FS3具有非常好的穩(wěn)定鐵離子能力，且抗溫能力可達(dá)200 ℃。

2.2.4解堵液防腐性能評價(jià)

腐蝕試驗(yàn)參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405—1996《酸化用緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評價(jià)指標(biāo)》進(jìn)行。測得在89 ℃條件下,24 h,解堵液對N80鋼片平均腐蝕速率為0.913 6 g/(m2·h),低于行業(yè)指標(biāo)2～4 g/(m2·h),添加了緩蝕劑的解堵液可滿足作業(yè)要求。

2.2.5解堵液解堵效果評價(jià)

參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6540—2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價(jià)方法》評價(jià)。

表7　堵塞解除模擬效果評價(jià)

從巖心驅(qū)替評價(jià)結(jié)果可知，解堵液對油基泥漿和完井液系列污染后的巖心均具有較好的解除效果，對巖心中的礦物有溶蝕作用，滲透率恢復(fù)值均大于100%。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

2011年12月18日該解堵技術(shù)在WZ11-1N-A12Sa生產(chǎn)井進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，成功解除了該井潿洲組的堵塞，實(shí)現(xiàn)日增油208 m3，并且解堵生產(chǎn)情況一直較平穩(wěn)，2012年實(shí)現(xiàn)增油4.52×104m3，取得了很好的工藝效果和經(jīng)濟(jì)效益。

表8　解堵現(xiàn)場應(yīng)用效果

4　結(jié)論

1)油基泥漿解決了潿洲油田群W2段灰色泥巖強(qiáng)水敏儲層井壁失穩(wěn)問題，確保順利鉆進(jìn)，但卻給儲層帶來了傷害風(fēng)險(xiǎn)。通過分析儲層傷害原因，研制出了針對性強(qiáng)的水基乳液復(fù)合解堵液HJD-S及配套工藝。

2)室內(nèi)評價(jià)結(jié)果表明，該水基乳液型解堵液對油基泥漿濾餅有較好的分散、清洗能力，防破乳能力強(qiáng)，與地層流體、巖石的配伍性好，解堵液對鉆完井液污染后的巖心具有較好的解除效果，滲透率恢復(fù)值大于100%。

3)解措液成功地解除了該井潿洲組的堵塞，實(shí)現(xiàn)日增油208 m3的顯著效果，2012年增油量達(dá)4.52×104m3，取得了較好經(jīng)濟(jì)效益，值得在類似儲層推廣應(yīng)用。

[1]王昌軍，艾俊哲，王正良，等.潿洲油田油基鉆井液黏稠物的形成機(jī)理[J].鉆井液與完井液，2010(5):25-27.

[2]趙福麟.油田化學(xué)[M].東營：石油大學(xué)出版社，2002:60-80.

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