新型无固相修井液的研制及应用＊

张凤英 鄢捷年 杨 光 王立辉

(1.中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室; 2.中海油研究总院; 3.中国石油集团钻井工程技术研究院)

新型无固相修井液的研制及应用＊

张凤英1鄢捷年1杨 光2王立辉3

(1.中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室; 2.中海油研究总院; 3.中国石油集团钻井工程技术研究院)

针对雅克拉-大涝坝低渗透凝析气田储层特点,研制出了一种新型无固相修井液。性能评价实验结果表明,所研制的修井液流变性易于调整和控制、抗高温能力强、滤失量低,岩心渗透率恢复值可达到85%以上。新型无固相修井液在雅克拉-大涝坝凝析气田修井作业中取得了成功应用;对于低渗透气田,该修井液是一种较为理想的低伤害修井液。

低渗透气田 无固相修井液 流变性

低渗透气田储层一般具有泥质胶结物含量高、孔喉细小、渗透性差、非均质性严重、油气流动阻力大等特点,储层对作业流体非常敏感,容易受到损害。在修井作业中低渗透气田普遍存在修井液漏失问题,储层污染严重。雅克拉-大涝坝凝析气田是一个典型的低渗透气田,目前使用的修井液主要是地层水,由于该气田地层水属于超高矿化度的氯化钙水型,总铁含量超标,因此在修井等作业过程中易造成地层结垢,而且也存在生产管柱(油管、套管)腐蚀问题。目前该气田用原修井液的井已相继出现污染问题,根据测试井资料,污染后表皮系数平均为35,其中沙15井上气层表皮系数高达131.4。为了降低储层损害,研制出了一种新型无固相修井液。性能评价实验及现场应用效果表明,所研制的修井液性能优良,与雅克拉-大涝坝凝析气田地层岩性和地层流体匹配性好,在井下温度和压力条件下性能稳定、滤失量少,可避免修井过程中固相颗粒侵入造成的储层孔喉堵塞。

1 单剂优选及修井液配方确定

在新型无固相修井液研制中,综合考虑了对修井工具、套管及储层的保护,重点对缓蚀剂、粘土稳定剂、表面活性剂(助排剂)、高效增粘剂及降滤失剂等主要组分进行了筛选。同时考虑到雅克拉-大涝坝凝析气田储层温度(120℃左右)与修井液在井筒内的实际温度有一定的差异,参照相应标准,开展了修井液单剂及优化体系的配伍性实验研究,各组实验均在温度120℃的密闭条件下进行。

1.1 缓蚀剂的优选

参照SY/T5390-91钻井液腐蚀性能评价方法,在温度120℃的密闭条件下热滚16h后测定了研究区地层水、咪唑啉(SL-HS2)、聚季胺盐(DG-HS1)及有机膦酸盐(SL-HS3)复合缓蚀剂等介质的腐蚀速率,其结果见表1。

表1 地层水及缓蚀剂腐蚀速率测定结果(钢片表面积为1360.93mm2)

从表1可以看出:地层水的腐蚀速率较高为1.28 g/(m2·h),因此在修井过程中应当采取必要的防腐蚀措施;咪唑啉类缓蚀剂(DG-HS1)的腐蚀速率最低,故选其作为修井液的缓蚀剂。

1.2 粘土稳定剂的优选

根据雅克拉-大涝坝凝析气田储层特点和常用的粘土稳定剂特性,初步筛选出DG-NW 1和SL-NW 1两种粘土稳定剂,依据SY5971-94《注水用粘土稳定剂性能评价方法》用页岩膨胀仪测定了粘土稳定剂DG-NW 1和SL-NW 1对该凝析气田天然岩心粉的防膨效果,其结果见图1。

图1 粘土稳定剂室内评价结果

由图1可以看出,粘土稳定剂DG-NW 1和SLNW 1具有较好的防膨胀性能,可用于防止储层粘土水化膨胀,其中DG-NW 1性能更优异,更适合雅克拉-大涝坝凝析气田储层岩心粉,故选用DG-NW 1作为修井液的粘土稳定剂。

1.3 表面活性剂的优选

根据拉普拉斯方程,降低侵入液体的油水界面张力是预防或减少水锁伤害的有效途径。能够降低表面张力的表面活性剂有阴离子型、阳离子型和非离子型3种。储层岩石表面一般带负电荷,容易吸附阳离子表面活性剂,但阳离子表面活性剂容易改变储层岩石的润湿性,降低油相相对渗透率,因此一般不考虑选择阳离子型表面活性剂。由于高矿化度地层水中含有Ca2+、M g2+、Sr2+等离子,容易与阴离子型表面活性剂起反应生成沉淀[1-2],在高温下反应更加剧烈,因此拟选定用非离子型HTB作为修井液用的表面活性剂,并参照SY/T5 370-1 999表面及界面张力测定方法对HTB进行了最佳加量、抗温性、与DG-NW 1及地层水的配伍性实验,最终确定使用非离子表面活性剂HTB作为修井液的表面活性剂。

1.4 修井液配方的确定

通过筛选实验,确定使用XC生物聚合物或其他类型高分子聚合物等作为控制修井液流变性能的增粘剂,优选抗温抗盐的JM P-1作为修井液配方中的降滤失剂,最终确定无固相修井液的配方为:净化地层水+1%DG-NW 1(粘土稳定剂)+ 2%JM P-1(高分子降滤失剂)+0.3%XC(增粘剂)+ 1%PRD(流型调节剂)+1%NaCOOH(页岩抑制剂) +0.3%HTB(助排剂)+1%DG-HS1(缓蚀剂)。

2 修井液性能评价

利用JHCF-1型动态岩心污染损害评价实验仪(江苏海安生产)、ZNN-D 6S型六速旋转粘度计(青岛海通专用仪器厂生产)和ZNS-1型钻井液失水量测定仪(青岛同春石油仪器有限公司生产),对所研制的无固相修井液的流变性、储层保护性进行评价。

2.1 流变性评价

所研制的修井液是无固相的,不形成致密的滤饼,主要通过暂堵方法来降低其滤失量。热滚前后修井液的流变性评价结果(表2)表明,体系的表观粘度和塑性粘度值在合理数值范围内,动切力为1～6 Pa,API滤失量均控制在8 mL以内,可满足钻井工程要求。

表2 新型无固相修井液流变参数表

2.2 储层保护性评价

岩心流动实验按照行业标准SY/T 6540-2002进行,岩心采用雅克拉-大涝坝凝析气田YK10井储层岩样,分别使用地层水及优选修井液污染岩心。实验结果(表3)显示,在基本未形成滤饼(无固相污染)的情况下,岩心渗透率恢复值从使用地层水为修井液时的65.21%提高到89.39%,表明这种新型无固相修井液对储层的损害较小,具有很好的保护储层的作用。

表3 储层岩心渗透率恢复值评价实验结果

3 现场应用效果

所研制的新型无固相修井液在雅克拉-大涝坝凝析气田YK1井进行了现场应用。该井岩性主要为砾质粗粒长石砂岩、细粒岩屑长石砂岩、砂砾岩及细砂岩,在施工前针对该井进行了原修井液与新型修井液储层岩心渗透率恢复值评价实验。评价结果表明,原修井液的储层岩心渗透率恢复值为62%,而新型修井液的储层岩心渗透率恢复值为85%。采用反循环方式小排量注入新型无固相修井液对YK1井实施修井作业,修井完井后修井液自喷反排,8 mm油嘴日产液70 m3(含水4.9%),日产气31×104m3;而同期沙37井使用原修井液修井完井后抽吸11 d才恢复生产。由此可见,新型无固相修井液可有效解决储层污染问题。另外,在施工过程中,新型修井液的表观粘度低于12 m Pa·s,在高温下无明显增稠,性能稳定。

4 结束语

研制出的新型无固相修井液的流变性易于调整和控制、抗高温能力强、API滤失量低、岩心渗透率恢复率达到85%以上。新型无固相修井液体系,在雅克拉-大涝坝凝析气田修井作业中取得了成功应用,储层保护效果良好,对其他低渗透气田修井作业有借鉴意义。

[1] 张金波,鄢捷年,赵海燕.优选暂堵剂粒度分布的新方法[J].钻井液与完井液,2004,21(5):5-7.

[2] 罗健生,鄢捷年,方达科,等.涠洲12-1油田中块低压储层保护研究[J].钻井液与完井液,2006,23(4):16-20.

(编辑:孙丰成)

Study and application of new non-solids work over fluid

Zhang Fengying1Yan Jienian1Yang Guang2Wang Lihui3
(1.Key Laboratory of Petroleum Engineering of the Ministry of Education,China University of Petroleum,Beijing,102249; 2.CNOOC Research institute,Beijing,100027; 3.CNPC D rilling Engineering Techno logy Research Institute,Beijing,100083)

Based on reservoir characteristics of Yakela-Dalaoba condensate field,a new non-so lids work over fluid has been developed.The results of performance evaluation experiments have show n that the new work over fluid has the easily controlled and ad justed rheological property,higher temperature resistance,lower filtration rate and over85 percent recovery of core permeability.The fluid has been used successfully in work over operation of Yakela-Dalaoba condensate field and demonstrated an ideal low dam age work over fluid for low permeability gas field.

low permeability;non-so lids work over fluid;rheological property

＊国家自然科学基金项目(编号:50574061)和国家重大专项研究项目(编号:2009ZX05009-005)的部分研究成果。

张凤英,女,在读博士研究生,从事油田化学及油气层保护技术方面的研究工作。地址:北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)石油天然气工程学院233信箱(邮编:102249)。电话:010-89733893。

2009-09-28 改回日期:2009-11-03