孫林,楊彬 (中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津300452)

NHD-G2復(fù)合酸體系在西江油田群的研究及應(yīng)用

孫林,楊彬 (中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津300452)

中國南海東部西江油田群儲層主要以高孔、高滲的疏松砂巖為主,泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,開發(fā)中存在鉆井液的大量漏失,生產(chǎn)中地層微粒運(yùn)移,泥質(zhì)容易在近井壁篩管附近造成堵塞,常規(guī)的酸化解堵體系處理功能非常有限,不能針對復(fù)合傷害的問題,且對疏松砂巖骨架破壞大。針對這些問題,研發(fā)了NHD-G2復(fù)合解堵體系,通過系列試驗(yàn)證明,體系性能優(yōu)良,并在西江24-3油田A4ST1井成功應(yīng)用。

復(fù)合酸;疏松砂巖;鉆井液;泥質(zhì);骨架

西江油田群位于中國南海東部海域珠江口盆地,主要由西江23-1、西江30-2、西江24-3等油田組成,儲層主要以高孔、高滲的疏松砂巖為主,泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,且多采用篩管完井方式,伴隨著海上油田大規(guī)模、高強(qiáng)度的開發(fā)生產(chǎn),鉆井液的大量漏失,以及地層微粒運(yùn)移、泥質(zhì)容易在近井壁篩管附近造成堵塞,造成油井產(chǎn)液量下降和含水率上升。

而常規(guī)的酸化解堵體系處理功能非常有限,只能溶蝕巖石中石英、長石或者黏土等少數(shù)物質(zhì),或者只能處理鉆井液泥漿傷害,并且酸巖反應(yīng)速度快、對骨架破壞大,在該油田群酸化過程中往往以失敗而告終。研究出的多功能NHD-G2體系,能針對西江油田群的鉆井液、泥質(zhì)復(fù)合傷害,實(shí)現(xiàn)復(fù)合解堵。

1 西江油田群的儲層特征及傷害原因

以西江23-1油田為例,它的含油層分布在中新統(tǒng)韓江組下部至珠江組中上部,埋深-1326.0～-1929.9m,含油層段長603.9m。其中主要油層為珠江組的1、3號小層。根據(jù)西江23-1-4井儲層巖心薄片鑒定結(jié)果,巖性主要為細(xì)～中粒長石巖屑砂巖。碎屑顆粒占巖石成分的83%～93%,成分主要為石英(占56%～76%)、長石(占10%～24%)和巖屑(占12%～26%),儲層砂巖一般膠結(jié)疏松,根據(jù)巖心分析和測井解釋結(jié)果,西江23-1油田儲層物性較好,測井解釋油層平均孔隙度22.6%～33.0%,平均滲透率460～3167m D,在珠江口盆地東部油田中屬于中～高孔隙度、中～高滲透率儲集層?？偟膩碚f,西江23-1油田儲集層為三角洲前緣～三角洲平原河口壩和分流河道沉積,膠結(jié)較疏松,儲層物性好。

歸納起來,該類油田傷害原因主要由以下3個方面組成:①西江油田儲層普遍較為疏松,巖性主要為灰色疏松砂巖,夾淺～深灰色泥巖,存在微粒運(yùn)移傷害和注液漏失情況。施工過程中發(fā)現(xiàn),剛注入酸液立即就完全漏失,施工壓力低。根據(jù)西江油田前期實(shí)施酸化作業(yè)記錄顯示,井筒漏失速度達(dá)到73bbl/h,有的井甚至達(dá)到200bbl/h的漏失速度。②泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,易造成近井壁和篩管堵塞。西江油田群部分儲層泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,例如西江23-1油田A8H井儲層油藏部分層位泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)20%。③鉆井液污染嚴(yán)重,西江油田群儲層物性好,鉆井過程極易存在漏失傷害,例如西江24-3油田A23ST1井,2011年3月完井,?6in井眼共漏失油基泥漿181bbl(1bbl=158.9873L),漏失水基泥漿共2000bbl,存在油、水基泥漿中泥質(zhì)、固相顆粒、聚合物和堵漏材料中碳酸鈣、核桃殼粉等混合堵塞。

2 NHD-G2復(fù)合酸體系作用機(jī)理

西江油田群低產(chǎn)原因復(fù)雜,常常為多種原因的復(fù)合堵塞。根據(jù)其特點(diǎn),采用2種主劑,在一定條件下,按照一定比例復(fù)配,同時優(yōu)選合適的防膨劑、沉淀抑制劑、緩蝕緩速劑等,形成NHD-G2復(fù)合酸體系。

該體系集合所有功能特點(diǎn),主要針對西江油田群的復(fù)合傷害,主劑1中包含有機(jī)硅酸成分和有機(jī)長鏈,硅酸根離子能緩慢溶蝕黏土和長石,使體系基本不與巖石中的二氧化硅反應(yīng),具有保護(hù)骨架功能,適合疏松砂巖儲層;有機(jī)長鏈能降解水基泥漿中的聚合物成分;主劑2多步電離出HF,能有效溶解儲層中泥質(zhì)的鋁硅酸鹽成分和水基泥漿中的固體成分,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合解堵功能。

此外,在西江油田群采用多段塞的體系設(shè)計會產(chǎn)生諸多問題:增加施工成本;增加二次沉淀風(fēng)險;在高含水和特高含水開發(fā)的中后期,大量注入液會造出地層排液困難;對于疏松砂巖油藏,多段塞酸化液會對骨架造成大規(guī)模破壞。而NHD-G2復(fù)合酸體系是由單段塞組成,克服了上述問題。

3 室內(nèi)評價試驗(yàn)研究

3.1 巖屑溶蝕試驗(yàn)研究

評價酸液體系溶解現(xiàn)場巖屑的能力,在模擬油藏溫度條件下靜止反應(yīng),測定反應(yīng)前后巖屑質(zhì)量的變化,溶蝕率測定公式為[1]:

式中:η為溶蝕率,%;m1為反應(yīng)前巖屑質(zhì)量,g;m2為反應(yīng)后巖屑質(zhì)量,g。

表1為西江23-1油田巖屑溶蝕試驗(yàn)結(jié)果,可見NHD-G2體系溶蝕巖屑效果最佳,在該儲層條件80℃情況下,反應(yīng)60min,溶蝕率可達(dá)34.5%,該體系針對南海東部疏松砂巖、泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的儲層(試驗(yàn)使用西江23-1油田4井深度為1878m處鉆井返出的巖屑,巖屑較松散,泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高),溶蝕效果較好。

表1 西江23-1油田儲層巖屑溶蝕試驗(yàn)

3.2 骨架傷害試驗(yàn)研究

評價酸化體系對巖心骨架的傷害能力,選用不同體系酸液,進(jìn)行巖屑溶蝕試驗(yàn)。稱取4g的工業(yè)石英砂,與工作液體系按照質(zhì)量比為1∶20比例混合,在80℃情況下,反應(yīng)120min,測試反應(yīng)前后的溶蝕率。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示,給出了3種酸在相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下對石英的溶蝕結(jié)果,其中NHD-G2復(fù)合酸對石英的破壞程度最輕。

表2 石英溶蝕試驗(yàn)結(jié)果

3.3 鉆井液解堵試驗(yàn)研究

使用NHD-G2解堵體系,針對鉆井液殘渣(在油藏條件溫度下,48h烘干制得)進(jìn)行溶蝕試驗(yàn),每個樣品稱取殘渣約5g,分別加入100m L水溶液和解堵劑中,將這些混合溶液在80℃水浴中反應(yīng)2h。經(jīng)過試驗(yàn)對比,如圖1(a)所示,為在水中反應(yīng)后,鉆井液殘渣呈現(xiàn)膠狀不溶物,有黏度、小塊狀混合液,與鉆井液原液均勻溶解的狀態(tài)有所區(qū)別;如圖1(b)所示,為在解堵劑NHD-G2中反應(yīng)后,鉆井液殘渣顏色變深,黏度和水一致,無膠狀不溶物,底部僅有少數(shù)極細(xì)顆粒沉淀,說明鉆井液殘渣能在解堵劑NHD-G2中充分溶解。

使用定量濾紙進(jìn)行過濾,水反應(yīng)后的濾液不溶物不能過濾,解堵劑NHDG2反應(yīng)后的濾液過濾很快,并且反應(yīng)完后只剩少許殘渣。

經(jīng)過80℃、2h的水浴加熱,在105℃烘箱中烘干,稱量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示,水對鉆井液殘渣的溶蝕率為0%,而解堵劑NHD-G2的溶蝕率平均能達(dá)到99%。說明該體系針對鉆井液中泥餅、固相等物質(zhì)有很好的溶解效果。

3.4 鋼材腐蝕試驗(yàn)

解堵體系對鋼材腐蝕評價方法,參考標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405—1996[2]。試驗(yàn)結(jié)果見表4,NHD-G2酸液體系對油田常用的N80鋼材的腐蝕速率均較低,不會對油套管造成腐蝕傷害。

圖1 鉆井液殘渣在水中和解堵劑NHD-G2中溶解后對比圖

表3 水和解堵劑NHD-G2對鉆井液殘渣的溶蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 NHD-G2體系腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

NHG-G2復(fù)合酸液體系于2013年8月9日在西江24-3油田A4ST1井成功應(yīng)用。這口井是1口高含水的水平篩管井,水平軌跡在足跟處軌跡偏下,離油水界面最近處僅0.8m,配合鉆桿多點(diǎn)拖動酸化工藝,該井酸化后日產(chǎn)油量從200bbl增加到396bbl,增加近1倍,含水率從94.4%下降至90.6%,增效降水效果非常明顯。

5 結(jié)語

1)西江油田群儲層膠結(jié)疏松,儲層物性好,存在微粒運(yùn)移傷害和注液漏失情況;泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,易造成近井壁和篩管堵塞;存在鉆井液漏失傷害。而研發(fā)的NHD-G2體系主要針對西江油田傷害特點(diǎn),能緩慢溶蝕黏土和長石,使它基本不與巖石中的二氧化硅反應(yīng),具有保護(hù)骨架功能,適合疏松砂巖儲層,能有效溶解儲層中泥質(zhì)的鋁硅酸鹽成分和水基泥漿中的固體成分,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合解堵功能。

2)通過試驗(yàn)評價,NHD-G2體系溶蝕現(xiàn)場巖屑溶蝕率高,對骨架無破壞,溶蝕鉆井液殘渣效果好,對N80鋼材的腐蝕速率低。

[1]SY/T 5358—2010,儲層敏感性流動實(shí)驗(yàn)評價方法[S].

[2]SY/T 5405—1996,酸化作用緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評價指標(biāo)[S].

[編輯] 帥群

TE357.2

A

1000-9752(2014)09-0159-04

2013-12-16

孫林(1983-),男,2006年大學(xué)畢業(yè),工程師,主要從事海上油氣田酸化壓裂方面的研究工作。