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        適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系研究

        2022-01-04 09:17:08劉曜赫徐思瑩
        化學與生物工程 2021年12期
        關鍵詞:耐溫性水基表面張力

        鐘 鳴,劉曜赫,徐思瑩

        (1.長江大學石油工程學院,湖北 武漢 430100;2.塔里木油田分公司安全環(huán)保與工程監(jiān)督中心鉆井監(jiān)督室,新疆 庫爾勒 841000;3.塔里木油田油氣運銷部阿克蘇油氣儲運中心,新疆 庫爾勒 841000)

        我國的低滲透油氣資源儲量十分豐富,據(jù)統(tǒng)計,已發(fā)現(xiàn)的低滲透油田的地質儲量約占全國總儲量的25%左右,而低滲透氣田的天然氣儲量所占比例遠高于25%,這說明低滲透油氣資源在我國油氣資源中占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位[1-6]。因此,高效、合理開發(fā)低滲透油氣資源具有重要的現(xiàn)實意義。

        海上某油田位于渤海南部海域,屬于典型的低滲透油藏,儲層滲流空間狹小,連通性較差,巖石容易吸水,水敏損害和水鎖損害程度較強,入井流體的濾液容易侵入地層深部,嚴重影響海上低滲透油田的正常開發(fā)[7-9]。而前期該油田使用的鉆井液體系雖然具有較好的封堵性能,但封堵材料的使用量過多,增大了鉆井施工的成本,且防水鎖效果稍差。因此,作者在分析目標油田前期使用鉆井液體系存在的問題后,通過引入性能優(yōu)良的防水鎖劑、抑制劑和降濾失劑,研制一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系,并在室內對其耐溫性能、防水鎖性能、抑制性能、抗污染性能以及儲層保護性能進行評價,以期為海上低滲透油藏的高效合理開發(fā)提供一定的技術支持。

        1 適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系的構建

        1.1 鉆井液體系的構建思路

        針對低滲透油藏儲層特點,室內構建鉆井液體系應滿足以下幾方面要求:(1)鉆井液體系應具有優(yōu)良的抑制性能,能夠有效抑制鉆井液侵入地層造成粘土膨脹,從而造成堵塞;(2)鉆井液體系應具有優(yōu)良的封堵性能,能有效提高泥餅質量,減少濾液侵入和壓力傳遞;(3)鉆井液體系中應加入一定量的防水鎖劑,能有效降低鉆井液濾液的油水界面張力和氣液表面張力,盡可能降低侵入濾液造成的水鎖效應[10-14]。

        1.2 鉆井液體系的配方

        通過對低滲透油藏鉆井過程中濾液侵入對地層的傷害影響分析,并結合大量室內評價實驗結果,研制了一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系,其配方為:3%海水膨潤土漿+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被劑LV-PAC+0.2%增黏劑XC+3%降濾失劑FLO-HT+3%KCl+3%抑制劑JLX-C+1%潤滑劑HLB+1.5%防水鎖劑HAW-1+3%超細碳酸鈣+重晶石加重至1.5 g·cm-3。

        2 鉆井液體系的綜合性能評價

        2.1 耐溫性能

        按確定的配方配制高效水基鉆井液體系,將其在不同溫度下分別滾動老化16 h,測定鉆井液體系老化前后的流變性能及老化后的濾失量,結果見表1。

        表1 高效水基鉆井液體系的耐溫性能

        由表1可以看出,研制的高效水基鉆井液體系具有較好的耐溫性能,在100~140 ℃下滾動老化后體系的流變性能及濾失量基本無變化,能夠滿足現(xiàn)場施工對鉆井液體系耐溫性能的基本要求。

        2.2 防水鎖性能

        室內使用全自動表-界面張力儀測定高效水基鉆井液體系中加入不同量防水鎖劑HAW-1時濾液的表面張力和界面張力,結果見表2。

        由表2可以看出,不加防水鎖劑HAW-1的空白基漿濾液的表面張力達到60.3 mN·m-1,界面張力達到40.8 mN·m-1,防水鎖性能較差;而加入防水鎖劑HAW-1后,鉆井液濾液的表面張力和界面張力顯著下降,并且隨著防水鎖劑HAW-1加量的增加,鉆井液濾液的表面張力和界面張力逐漸降低,當防水鎖劑HAW-1加量為1.5%時,表面張力、界面張力分別降至27.5 mN·m-1、7.5 mN·m-1;繼續(xù)增加防水鎖劑HAW-1的加量,表面張力和界面張力的降幅不大。因此,防水鎖劑HAW-1的最佳加量為1.5%,此時鉆井液體系具有良好的防水鎖性能。

        表2 防水鎖劑加量對鉆井液濾液表面張力及界面張力的影響

        2.3 抑制性能

        室內通過巖屑滾動回收率實驗評價高效水基鉆井液體系的抑制性能,并與清水、聚磺鉆井液體系和KCl/PLUS鉆井液體系的抑制性能進行對比,實驗巖屑取自目標油田儲層段,實驗溫度為140 ℃,結果見圖1。

        圖1 不同鉆井液體系的抑制性能Fig.1 Inhibition performance of different drilling fluid systems

        由圖1可以看出,目標油田儲層段巖屑在清水中的滾動回收率僅為13.7%,而使用不同類型的鉆井液體系后均能達到較高的滾動回收率,其中使用高效水基鉆井液體系時的滾動回收率最高,達90%以上。表明研制的高效水基鉆井液體系具有良好的抑制性能。

        2.4 抗污染性能

        室內對高效水基鉆井液體系的抗劣質土污染性能進行評價,滾動老化條件為140 ℃×16 h,結果見表3。

        表3 高效水基鉆井液體系的抗污染性能

        由表3可以看出,隨著劣質土加量的增加,高效水基鉆井液體系的表觀黏度、切力及濾失量的變化不大。表明研制的高效水基鉆井液體系具有較強的抗劣質土污染的能力。

        2.5 儲層保護性能

        室內按石油天然氣行業(yè)標準SY/T 6540-2002《鉆井液完井液損害油層室內評價方法》評價高效水基鉆井液體系的儲層保護性能,結果見表4。

        表4 高效水基鉆井液體系的儲層保護性能

        由表4可以看出,兩塊巖心污染后的滲透率恢復值(K1/K0)基本能達到85%左右;而兩塊巖心污染端切片1 cm后滲透率恢復值(K2/K0)均可達到90%左右。說明研制的高效水基鉆井液體系具有良好的儲層保護性能,不會在鉆井過程中對儲層段造成比較嚴重的儲層損害。

        3 結論

        室內研制了一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系,其配方為:3%海水膨潤土漿+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被劑LV-PAC+0.2%增黏劑XC+3%降濾失劑FLO-HT+3%KCl+3%抑制劑JLX-C+1%潤滑劑HLB+1.5%防水鎖劑HAW-1+3%超細碳酸鈣+重晶石加重至1.5 g·cm-3。綜合性能評價結果表明,高效水基鉆井液體系具有良好的耐溫性能、防水鎖性能、抑制性能、抗污染性能以及儲層保護性能,能夠滿足海上低滲透油田鉆井施工過程中對鉆井液性能的要求。

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