許偉星，陳 平，汪小宇

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018）

隨著開發(fā)期的延長，長慶區(qū)域氣田地層壓力系數(shù)嚴重下降，很多氣井難以保持正常生產(chǎn)。為了讓氣井提高產(chǎn)量、恢復生產(chǎn)，需進行相應的修井維護作業(yè)。在修井作業(yè)過程中由于井筒內(nèi)的修井液液柱壓力往往遠高于地層壓力，修井液極易漏失進入地層造成儲層傷害；尤其對于含裂縫地層儲層傷害更為嚴重，因而性能優(yōu)良的修井液是完成修井作業(yè)的一個關鍵因素[1-3]。目前，在所有修井液種類中交聯(lián)凝膠型體系在低滲低壓油氣層的修井作業(yè)中得到良好的應用，因其具有較好的造壁性，減少了濾液與地層的接觸從而大大減少地層漏失，儲層傷害較小，具有廣闊應用前景[4-7]。本文旨在研發(fā)一種交聯(lián)凝膠類修井液，在修井作業(yè)前將該修井液注入井筒，其在產(chǎn)層及裂縫縫口形成具有一定強度的交聯(lián)液封堵產(chǎn)層和裂縫；在修井完成后，修井液自動破膠并返排到地面，可有效減少外來液體對儲層的傷害。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

聚丙烯酰胺類材料LH-1，自制；交聯(lián)劑LJ-1，自制；密度調(diào)節(jié)劑WL-1，西安尚研；吸水膨脹樹脂SZ-2，自制；助排劑GP-2，長慶井下。

RS6000 旋轉(zhuǎn)流變儀，德國哈克；HDF-1 高溫高壓濾失儀，青島森欣；K100 表/界面張力儀，德國Kruss；AFS-870 多功能巖心驅(qū)替儀，美國Temco。

1.2 實驗方法

1.2.1 助排劑表面張力測試 使用K100 表面張力儀，采用板法測定助排劑溶液的表面張力。

1.2.2 耐溫及流變性能測試 采用RS6000 旋轉(zhuǎn)流變儀，按照SY/T 5107-2016《水基壓裂液性能評價方法》執(zhí)行。

1.2.3 濾失性能測試 采用HDF-1 高溫高壓濾失儀，按照SY/T 6215-1996《壓裂用降濾失劑性能試驗方法》執(zhí)行。

1.2.4 封堵承壓性能測試 采用多功能巖心驅(qū)替裝置，將修井液從造縫巖心一端縱向驅(qū)替，增加驅(qū)替壓力并觀察液體是否流出。

1.2.5 巖心傷害性能測試 采用巖心驅(qū)替裝置，分別測定在破膠液傷害巖心前后巖心的滲透率，計算巖心傷害率。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 稠化劑及加量優(yōu)選

以耐鹽、耐高溫、可降解聚丙烯酰胺類材料LH-1作為修井液稠化劑。該材料具有高溫降解破膠特性，可在儲層的高溫及含氧條件下自動氧化降解，無需破膠劑，降解原理為：在高溫作用下聚丙烯酰胺所帶有的過氧化物分解產(chǎn)生初級活性自由基，引發(fā)連鎖自動氧化反應導致聚丙烯酰胺連鎖式的裂解。測試不同稠化劑加量時體系的基液黏度、交聯(lián)液性能（交聯(lián)劑為LJ-1，濃度0.5%）以及交聯(lián)液在120 ℃老化24 h 后的黏度。結(jié)果（見表1），可知在稠化劑加量為0.6%時，交聯(lián)液具有較好的流動性能、挑掛性能及抗高溫性能，因而以0.6%作為稠化劑的最優(yōu)加量。

表1 稠化劑性能Tab.1 Properties of thickener

2.2 密度調(diào)節(jié)劑優(yōu)選

在修井作業(yè)中，修井液的密度應該根據(jù)地層壓力而調(diào)整，以建立合適的正壓差，保證修井作業(yè)安全的同時避免修井液漏失。經(jīng)過與稠化劑的配伍性評價，選擇無機鹽WL-1 作為密度調(diào)節(jié)劑。由測試結(jié)果（見表2）可知，WL-1 加量控制在16%以內(nèi)時，即可使得體系密度的調(diào)整范圍為1.0～1.1 g/cm3，滿足長慶氣井修井作業(yè)需求。

表2 密度調(diào)節(jié)Tab.2 Density regulation

2.3 屏蔽劑材料優(yōu)選

針對含壓裂裂縫地層的修井液漏失情況，在修井液中加入一定量屏蔽劑，在漏失處通過堆積架橋形成屏蔽暫堵帶，從而提高修井液的封堵性能[8，9]。選擇可降解的吸水膨脹樹脂SZ-2 作為屏蔽劑，其具有高溫降解特性，降解原理為：在高溫及地層水高礦化度的作用下樹脂發(fā)生水解反應，水解產(chǎn)物最終溶于水中。從封堵效果及經(jīng)濟角度考慮，其加量范圍選擇為0.3%～0.5%。吸水后的膨脹顆粒狀態(tài)（見圖1），左圖的吸水倍數(shù)為1:100，右圖的吸水倍數(shù)為1:200。

圖1 吸水后的膨脹顆粒Fig.1 Expansive particles after water absorption

2.4 助排劑優(yōu)選

助排劑的加入有助于破膠液及時返排、降低儲層傷害。對助排劑進行評價優(yōu)選，由結(jié)果（見表3）可知最優(yōu)助排劑為GP-2，優(yōu)選濃度為0.25%。

表3 助排劑優(yōu)選Tab.3 Cleanup additive optimization

通過以上實驗研究，最終確定修井液體系的配方為0.6%LH-1+0.5%LJ-1+0～16%WL-1+0.3%～0.5%SZ-2+0.25%GP-2，接下來對該體系進行性能評價。

2.5 流變性能評價

根據(jù)實驗測得該修井液體系在100 ℃下以170 s-1剪切速率剪切90 min 后黏度仍有180 mPa·s，具有較好的耐溫耐剪切性能，滿足施工要求。

2.6 濾失性能評價

測試了修井液在80～100 ℃下的靜態(tài)濾失性能，結(jié)果（見表4）?？芍撔蘧后w系的靜態(tài)濾失系數(shù)較低，具有良好降濾失性能。

表4 修井液靜態(tài)濾失性能Tab.4 Static filtration property of workover fluid

2.7 封堵承壓性能評價

從驅(qū)替實驗結(jié)果可知，當驅(qū)替壓力≤9 MPa，巖心未出液；當驅(qū)替壓力達10 MPa 時，修井液從巖心流出。可知在修井作業(yè)過程中，只有當修井液承受的液柱壓力與地層壓力的差值超過9 MPa 時，修井液體系才會失效、流入裂縫損害儲層（見表5）。說明該修井液可在修井作業(yè)過程中提供較高的平衡壓力，在保證施工安全的同時不會漏失進入地層。

表5 承壓實驗Tab.5 Pressure-bearing test

2.8 破膠性能

該修井液體系具有高溫自動降解破膠的特點，測試了其破膠性能（見表6），可知該體系在70～90 ℃下可在5～6 d 內(nèi)徹底破膠，破膠液黏度＜10 mPa·s，從而有效返排。

表6 破膠性能Tab.6 Gel breaking property

2.9 巖心傷害性能

以修井液破膠液對現(xiàn)場取回的長慶某致密氣藏區(qū)塊巖心進行傷害性能評價，由巖心損害結(jié)果（見表7）可知，破膠液對巖心滲透率傷害率均小于20%，具有較高的儲層保護性能，滿足現(xiàn)場需求。

表7 巖心損害Tab.7 Core damage

3 結(jié)論

研發(fā)了一套針對低壓氣井修井用的自降解低傷害修井液體系。該修井液體系密度范圍為1.0～1.1 g/cm3；在100 ℃、170 s-1剪切速率下剪切90 min 后黏度仍保持在180 mPa·s；在80～100 ℃修井液具有良好降濾失性能；在100 ℃下修井液封堵承壓能力達9 MPa；修井液破膠性能良好且破膠液對巖心的傷害率小于20%。該體系具有“能壓住、不漏失、易破膠、低傷害”的特點，可滿足長慶區(qū)域低壓氣井對修井液的需求，具有廣闊的應用前景。