活性盐水完井液体系研究

舒福昌（长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

向兴金（长江大学石油工程学院，湖北 荆州434023）

李蔚萍，肖加敏（荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州434001）

何保生，李玉光，靳 勇（中海石油研究中心，北京100027）

廖仲毅（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海200030）

活性盐水完井液体系研究

舒福昌（长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

向兴金（长江大学石油工程学院，湖北 荆州434023）

李蔚萍，肖加敏（荆州市汉科新技术研究所，湖北 荆州434001）

何保生，李玉光，靳 勇（中海石油研究中心，北京100027）

廖仲毅（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海200030）

针对海上疏松砂岩稠油油藏的储层特点以及普通盐水完井液与稠油存在不配伍问题，优选出表面活性剂HUL加入到普通盐水完井液中，不仅能改善完井液与稠油的配伍性，降低稠油流动阻力，而且能同时降低油－液界面张力。活性盐水完井液性能评价结果表明，该完井液与储层岩石、地层水和稠油均具有较好的配伍性，并具有很好的储层保护效果，可适用于海上疏松砂岩稠油油藏完井作业。

盐水完井液；稠油油藏；表面活性剂；界面张力；配伍性；储层保护

针对海上疏松砂岩稠油油藏的储层特点，结合储层敏感性评价结果和普通盐水完井液与稠油存在不配伍问题，通过表面活性剂复配优选，研究了活性盐水完井液体系。在普通盐水完井液中加入表面活性剂，不仅能改善完井液与稠油的配伍性，降低稠油流动阻力，而且能同时降低油－液界面张力，以达到保护储层的目的，同时也有利于提高油井产能。

1 普通盐水完井液的优点与不足

根据储层敏感性评价结果，NB35－2、SZ36－1、QHD32－6、埕北等油田储层均存在极强水敏、强水敏和中等偏弱水敏等不同程度的水敏，同时储层也存在着因微粒运移造成的储层损害，因此普通盐水完井液可适用于海上疏松砂岩稠油油藏完井作业。普通盐水完井液配方为：天然海水＋0.5%～1.0%溶蚀剂HRS＋2.0%粘土稳定剂 HTW＋2.0%缓蚀剂CA101－3＋盐加重剂。其中粘土稳定剂HTW能防止储层发生水敏性损害；溶蚀剂HRS能最大限度地解除前期工作液对储层造成的损害；缓蚀剂CA101－3能防止井下管柱腐蚀。

图1 普通盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏原油配伍性

普通盐水完井液的优点是不含任何固相，可消除固相对油气层的损害，滤液为一定浓度的盐溶液，对粘土矿物的水化膨胀具有一定的抑制作用，可基本消除水敏损害，油气层保护效果特别好［1］。但是通过试验评价发现，普通盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏的原油存在不配伍问题，即完井液与稠油混合后出现严重的增粘现象（见图1）。这是由于稠油中存在着一些天然的油溶性表面活性剂如环烷酸、胶质、沥青质等［2］，当在稠油中混入普通盐水完井液会形成油包水型乳状液，且乳状液粘度随着完井液比例增大而迅速增大，这是由于乳状液内相体积浓度的增大引起的［3］，完井液比例在40%～60%时粘度达到最大；当普通盐水完井液比例增加到一定程度后，乳状液由油包水型反相成水包油型或稳定性不高而破乳［3］，其粘度显著降低。普通盐水完井液与稠油混合出现的乳化增粘现象，不利于稠油开采，因此必须通过降低油水界面张力，改善普通盐水完井液与稠油的配伍性。

2 表面活性剂优选

为了解决普通盐水完井液和稠油混合出现的乳化增粘问题，同时显著降低油水界面张力，以提高油井产能。在上述普通盐水完井液（KCl加重至1.10g/cm3）中加入表面活性剂，称为活性盐水完井液。对活性盐水完井液与稠油混合后粘度以及油－液界面张力分别进行评价，结果见图2和图3。

由图2和图3可以看出，活性盐水完井液与 QHD32－6－C4井原油混合，随着完井液比例增大，粘度减小，没有出现明显增粘现象，表明活性盐水完井液与稠油是配伍的。这是由于表面活性剂SAA亲水性较强，可通过改变乳状液类型，将原来油包水乳状液转换成不稳定的水包油乳状液，此时完井液为外相，而其粘度远低于稠油粘度。但是表面活性剂SAA对油－液界面张力降低得不够低，当其加量为2%时，油－液界面张力仍大于10mN/m。而表面活性剂HRT却能显著降低油－液界面张力，当其加量为1%时油－液界面张力小于1mN/m。为此，将表面活性剂SAA和HRT进行复配，复配后表面活性剂称为减阻剂HUL，其在盐水完井液中加量为2%。

图2 含1%表面活性剂SAA盐水完井液与QHD32－6－C4井原油的配伍性

图3 表面活性剂加量对油－液界面张力的影响

3 活性盐水完井液性能评价

活性盐水完井液配方：天然海水＋0.5%～1.0%溶蚀剂HRS＋2.0%粘土稳定剂HTW＋2.0%缓蚀剂CA101－3＋2.0%减阻剂 HUL＋KCl（加重至1.10g/cm3）

3.1 完井液与储层岩石配伍性

在完井作业过程中，完井液不可避免地会侵入储层。如果完井液不能抑制储层中粘土矿物的水化膨胀和微粒运移，必然会导致储层孔喉堵塞，达不到保护储层的目的。室内评价了活性盐水完井液对疏松砂岩稠油油藏储层岩心粉（岩样经抽提洗油后，粉碎过100目筛）的防膨率。结果表明，活性盐水完井液对NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田和埕北油田储层岩心粉的防膨率均大于85%，分别为90.0%、86.7%、91.7%和90.0%，说明活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏储层岩石具有较好的配伍性。

3.2 完井液与地层水配伍性

将活性盐水完井液与地层水用5＃玻砂漏斗过滤后，在具塞三角瓶中按体积比1∶1混合后，用SZD－1型散射光台式浑浊计（上海市自来水公司节水设备总厂）室温下测定浊度值后，放在恒温水浴中70℃密闭加热一定时间，观察是否有沉淀生成，并测其浊度值。结果见表1。

表1 活性盐水完井液与地层水混合后的浊度

由表1可以看出，活性盐水完井液 与 NB35－2 油 田、SZ36－1 油 田、QHD32－6油田、埕北油田储层地层水混合后浊度值均较小且无沉淀发生，表明配伍性较好。

3.3 完井液与稠油的界面特性

室内测定了活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏原油的油－液界面张力。结果表明，活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田原油均具有较低的油－液界面张力，分别为1.028、0.185和0.914mN/m。

3.4 完井液与稠油配伍性

将活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏的原油以不同比例混合，然后在50℃下测得混合液体的粘度，结果见图4。

图4 活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏原油的配伍性

由图4可以看出，活性盐水完井液与疏松砂岩稠油油藏NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田以及埕北油田原油混合，混合液体的粘度随着完井液比例增大而显著降低，说明活性盐水完井液与稠油具有较好的配伍性。因此，活性盐水完井液进入储层可降低稠油流动阻力，有利于提高油井产能。

3.5 活性盐水完井液储层保护性能

依据石油天然气行业标准 《钻井液完井液损害油层室内评价方法》（SY/T6540－2002）进行评价，2块岩心为人造岩心，岩心原始气测渗透率分别为409×10－3μm2和356×10－3μm2。将人造岩心抽真空，用2%标准盐水饱和；在80℃下正向用煤油测定原始渗透率Ko；反向挤入2PV的活性盐水完井液，污染4h；取出岩心，在80℃下正向用煤油测定渗透率Kd。试验测得2块岩心渗透率恢复值（Kd/Ko）分别为108.3%和105.9%，均大于100%，可见活性盐水完井液的储层保护性能良好。

4 结 论

1）针对普通盐水完井液与稠油混合存在乳化增粘不配伍问题，优选出表面活性剂HUL，加入到普通盐水完井液中，不仅能改善完井液与稠油的配伍性，降低稠油流动阻力，而且能同时降低油－液界面张力。

2）确定了适应于渤海疏松砂岩稠油油藏的活性盐水完井液体系配方：天然海水＋0.5%～1.0%溶蚀剂HRS＋2.0%粘土稳定剂HTW＋2.0%缓蚀剂CA101－3＋2.0%减阻剂HUL＋加重剂KCl。

3）活性盐水完井液与储层岩石、地层水和稠油均具有较好的配伍性。

4）活性盐水完井液污染后岩心渗透率恢复值均大于100%，具有很好的储层保护效果。

［1］向兴金，董星亮，岳江河.完井液手册［M］.北京：石油工业出版社，2002.

［2］赵福麟.油田化学［M］.东营：石油大学出版社，2002.

［3］孟江，向阳，魏小林，等.高内相稠油油包水乳状液流变性研究［J］.西南石油大学学报，2007，29（2）：122～124.

Study on Active Brine Completion Fluids

SHU Fu－chang（College of Chemistry and Environmental Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）
XIANG Xing－jin（College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）
LI Wei－ping，XIAO Jia－min（Institute of Jingzhou Hanc New Technology，Jingzhou434001，Hubei，China）
HE Bao－sheng，LI Yu－guang，JIN Yong（CNOOC Research Center，Beijing100027，China）
LIAO Zhong－yi（CNOOC，Shanghai200030，China）

Surfactant HUL was optimized in allusion to the characteristics of the unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs as well as the incompatibility between the common brine completion fluid and heavy oil in offshore oilfields.The surfactant HUL added to brine completion fluid could not only improve the compatibility between the completion fluids and the heavy oil，decrease the flow resistance，but also reduce the oil－fluid interfacial tension.The performance evaluation of the active brine completion fluid shows that the completion fluid has an excellent compatibility with the reservoir rocks，formation water and heavy oil and good reservoir protective property.Therefore，it can be applied in well completion unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs in offshore oilfields.

brine completion fluid；heavy oil reservoir；surfactant；interfacial tension；compatibility；reservoir protection

TE257.6

A

1000－9752（2010）05－0136－03

2010－07－17

国家科技重大专项（2008ZX05024－003－10）。

舒福昌（1966－），男，1989年大学毕业，硕士，副教授，现主要从事油田化学方面的教学与科研工作。

［编辑］ 萧 雨