王改紅，安子軒，閆朝輝

（川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西西安 710018）

目前，國(guó)內(nèi)外可溶橋塞主體材料為鋁基或鎂基可溶合金，其原理為利用Al 或Mg 在一定溫度下的水解反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在鹽水溶液中溶解；鎂基可溶合金具有密度小、比強(qiáng)度高、易熔煉、溶解率高等優(yōu)點(diǎn)[1-5]，隨著溫度升高，可溶橋塞的溶解率提高；Cl-質(zhì)量濃度升高，可溶合金表面的鈍化膜破壞加劇，溶解率相應(yīng)提高。為保證壓裂施工期間橋塞的可靠封隔，通常溶解時(shí)間大于3 d。但由于施工異常及加快投產(chǎn)等需求，需要在盡短的時(shí)間內(nèi)加速橋塞溶解，經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研，目前用于可溶橋塞的溶解液研究較少，國(guó)內(nèi)西南油氣田為解決可溶橋塞在頁巖氣井中溶解速度慢、溶解殘?jiān)嗲掖蟮膯栴}，減少連續(xù)油管通井鉆塞時(shí)的遇卡風(fēng)險(xiǎn)，研制出了以鹽酸和鐵離子緩蝕劑為主的可溶橋塞緩蝕助溶劑[6，7]。

國(guó)內(nèi)外橋塞鉆磨工作液主體為滑溜水（減阻水），一般黏度為8～10 mPa·s。特殊工藝下使用滑溜水和線性膠組合工藝，以便于同時(shí)滿足降低施工泵壓和攜帶鉆屑功能[8-10]。長(zhǎng)慶地區(qū)則普遍采用0.1%～0.2%線性膠作為鉆磨液，受生產(chǎn)成本制約，鉆磨液需要循環(huán)使用，但在反復(fù)利用過程中，線性膠由于受到井筒溫度及鉆磨過程的持續(xù)剪切，導(dǎo)致黏度大幅降低，攜屑性能不穩(wěn)定，摩阻增大，泵壓上升，對(duì)連續(xù)油管和井下工具損傷很大[10]。針對(duì)低壓井、易漏失井等卡鉆風(fēng)險(xiǎn)高的情況，西南石油大學(xué)、新疆油田等單位均開發(fā)了連續(xù)油管泡沫鉆塞技術(shù)，但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道較少[11]。

針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)，室內(nèi)從橋塞溶解率及井內(nèi)管材腐蝕速率出發(fā)，優(yōu)化開發(fā)出井筒橋塞清掃用橋塞溶解液及鉆磨液體系，實(shí)現(xiàn)了橋塞溶解率較常規(guī)橋塞溶解液提高3 倍以上，腐蝕速率降低72%，鉆磨液降阻能力提高15%以上。

1 可溶橋塞溶解液實(shí)驗(yàn)

開展可溶橋塞溶解率測(cè)試及對(duì)P110 套管及管內(nèi)電纜管材的腐蝕速率測(cè)試，以驗(yàn)證橋塞溶解液的助溶性能及對(duì)井內(nèi)管材的緩蝕性能。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405-2019《酸化用緩蝕劑性能試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)》，實(shí)驗(yàn)材料均為長(zhǎng)慶區(qū)塊用可溶橋塞及酸液緩蝕劑。

1.1 溶解劑優(yōu)選

結(jié)合可溶橋塞溶解液技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研，測(cè)試了不同溶解劑配方在60 ℃恒溫浸泡2 h、4 h 前后質(zhì)量，計(jì)算其溶解率，以篩選溶解劑配方?，F(xiàn)場(chǎng)施工可溶橋塞切塊在不同溶解劑配方中溶解4 h 后外觀（見圖1）。溶解率測(cè)試數(shù)據(jù)（見圖2）。

圖1 可溶橋塞切塊在不同溶解劑配方溶解后外觀

圖2 不同溶解劑配方下的溶解率測(cè)試

從圖2 結(jié)果可以看出，2 h 溶解率較高的溶解劑配方為：10%HCl、5%HCl、CH3COOH，溶解率分別為：733.15 g/（m2·h）、453.77 g/（m2·h）、355.29 g/（m2·h），因此，初步優(yōu)選5%HCl、10%HCl 及CH3COOH 為溶解劑。

1.2 腐蝕速率測(cè)試

在上述溶解劑溶液配方中，分別加入緩蝕劑HJF-94，測(cè)試其在60 ℃下對(duì)P110 套管掛片、鎧裝電纜的腐蝕速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

表1 60 ℃下不同溶解液配方下的腐蝕速率測(cè)試結(jié)果

從表1 結(jié)果可以看出，P110 管材在CH3COOH+1.5%緩蝕劑溶解液中，腐蝕速率為2.92 g/（m2·h），電纜的腐蝕速率為3.13 g/（m2·h），僅為10%HCl+1.5%緩蝕劑中的18%，表明該溶解液配方能有效降低井內(nèi)管材腐蝕速率。

1.3 橋塞溶解液配方確定

測(cè)試了60 ℃下可溶橋塞切塊在CH3COOH+1.5%HJF-94 溶解液中4 h 的溶解率為295.15 g/（m2·h），結(jié)合圖2 溶解率測(cè)試數(shù)據(jù)可知，該溶解液配方的溶解率為5%KCl 常規(guī)橋塞溶解液的4 倍以上。

因此，確定可溶橋塞溶解液配方為：CH3COOH+1.5%HJF-94。

2 橋塞鉆磨液實(shí)驗(yàn)

2.1 鉆磨液用增稠劑的開發(fā)

基于聚合物乳液在水中的增黏原理，設(shè)計(jì)引入AMPS 抗鹽功能單體，按照不同比例復(fù)配OP-10、溶劑油，按一定的合成方法制成了鉆磨液用陰離子聚丙烯酰胺增稠劑XYZM-1，實(shí)現(xiàn)該增稠劑在清水及返排液鹽水中的快速溶解增黏，從而保證鉆磨液體系的攜屑及降阻效果。

2.2 鉆磨液體系配方確定

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)橋塞鉆磨工作液黏度，通過測(cè)試不同XYZM-1 加量下液體黏度以確定橋塞鉆磨液體系配方，黏度測(cè)試數(shù)據(jù)（見表2）。

表2 鉆磨液表觀黏度測(cè)試數(shù)據(jù)

從表2 數(shù)據(jù)可以看出，隨著增稠劑XYZM-1 加量的增加，鉆磨液黏度隨著升高，且當(dāng)XYZM-1 加量為0.6%時(shí)，鉆磨液黏度12 mPa·s，與現(xiàn)場(chǎng)鉆磨液黏度接近，確定鉆磨液配方為：配液水+0.6%XYZM-1。且從表觀黏度測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，隨著XYZM-1 加量的增大，鉆磨液黏度隨之升高，易于滿足現(xiàn)場(chǎng)鉆塞初期對(duì)鉆磨液高降阻性能及鉆磨后期對(duì)鉆磨液高黏攜屑的需求，可有效降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆磨效率[10]。

2.3 鉆磨液體系綜合性能評(píng)價(jià)

2.3.1 降阻性能 鉆磨液需要具備較好的降阻性能，以進(jìn)一步降低液體摩阻提高鉆塞效率。室內(nèi)利用摩阻儀測(cè)定該鉆磨液通過圓管兩端時(shí)的壓差，與清水標(biāo)定數(shù)據(jù)對(duì)比得出相應(yīng)降阻率，降阻率數(shù)據(jù)（見圖3）。

圖3 鉆磨液減阻性能測(cè)試

由圖3 測(cè)試結(jié)果可知，隨著注入排量增加，鉆磨液體系降阻率最高為67.5%，降阻效果較常規(guī)線性膠降阻率提高15%以上。

2.3.2 耐溫耐剪切性能 鉆磨液在現(xiàn)場(chǎng)往往循環(huán)泵注，因此需要其具備良好的耐溫耐剪切性能，室內(nèi)測(cè)試了0.6%XYZM-1 鉆磨液的耐溫耐剪切性，并與現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)0.15%線性膠性能進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)（見圖4）。由圖4可知，60 ℃下持續(xù)剪切60 min 后，0.6%XYZM-1 鉆磨液黏度8.57 mPa·s，0.15%線性膠黏度為4 mPa·s。2.3.3 攜屑性能 采用密度與合金材料密度接近的體積密度為1.85 g/cm3的高密度陶粒支撐劑，進(jìn)行5%、10%、15%砂比下鉆磨液的攜屑性能測(cè)試。室溫下靜置15 min 支撐劑未出現(xiàn)明顯沉降，結(jié)果表明該鉆磨液體系攜屑性能良好。

圖4 鉆磨液體系耐溫耐剪切性能測(cè)試曲線

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

該體系華H-X 平臺(tái)開展4 口井試驗(yàn)，鉆塞69 個(gè)，按0.5%比例直接配液，液體黏度12 mPa·s，施工排量0.8～1.2 m3/min，施工壓力10.0～17.5 MPa；泵壓較常規(guī)鉆磨液降低2～6 MPa，可順利攜帶出井內(nèi)支撐劑和鉆屑，施工順利（見圖5）。

圖5 橋塞鉆磨液現(xiàn)場(chǎng)施工流程圖

4 結(jié)論

（1）開發(fā)出的可溶橋塞溶解液和高效鉆磨液，對(duì)套管管材的腐蝕速率為2.92 g/（m2·h），在60 ℃下可溶橋塞溶解液的溶解率為常規(guī)橋塞溶解液的4 倍以上。

（2）開發(fā)出的橋塞鉆磨液體系，黏度6～30 mPa·s實(shí)時(shí)可調(diào)，低黏滑溜水降阻率67.5%，高黏鉆磨液攜屑能力良好。

（3）可溶橋塞高效鉆磨液開展4 井次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，鉆磨泵壓較常規(guī)低2～6 MPa，液體攜屑性能良好。