涠洲油田群强水敏储层钻井完井液伤害分析及解堵技术应用

李蔚萍，郑华安，向兴金，梁玉凯，舒福昌

(1.湖北汉科新技术股份有限公司荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州 434000；2.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江 524057)

南海北部湾盆地涠西南凹陷的涠洲油田群存在稳定性极差的W2段灰色泥岩，经过多年的研究和实践，形成了以油基泥浆、水泥浆和甲酸钠隐形酸完井液作为前期工作液模式，采用油基泥浆钻进使得井壁稳定问题得到了很好的解决[1]，但投产后却出现了达不到配产要求、采液指数很低、表皮系数较大等问题。笔者通过对问题较典型的WZ11-1N-A12Sa井钻井完井液可能引起伤害的原因分析，室内模拟评价研制出了针对性强的水基乳液复合解堵液HJD-S和配套工艺。

1　储层伤害分析

1.1　储层概况

涠三段岩性：浅灰色细砂岩、含砾中砂岩与杂色泥岩不等厚互层。泥质含量：W3Ⅱ：14%～22.9%；W3Ⅲ：7%～17.8%；L1Ⅱ：0.3%～24.1%。涠洲组黏土矿物主要以伊蒙混层为主，其次为高岭石、伊利石，基本不含蒙脱石。2010年3月测得WZ11-1N-A12Sa井W3Ⅱ、W3Ⅲ、L1Ⅱ上油组合层压力系数为1.0，属于正常压力系统；井底温度为88.95 ℃。该井储层孔隙度22.6%～29.3%，渗透率2 050～4 323 mD，属高孔特高渗储层。钻完井过程中，入井流体的细小颗粒容易进入储层孔道，形成堵塞，若不及时清除，则会影响产能。从储层原油性质检测结果可知，该井原油品质较好，沥青质含量较低(1.24%～2.09%)、胶质含量中等(6.7%～11.5%)、含蜡高(18.2%～22.6%)。地层水为CaCl2水型，地层水中Ca2+和Mg2+含量分别为548 mg/L和257 mg/L。

1.2　储层伤害评价

涠洲油田分别以油基泥浆、水泥浆和甲酸钠隐形酸完井液作为前期工作液，但投产后出现：涠洲组配产200 m3/d，实产117 m3/d，达不到配产要求；采液指数很低，根据物性计算采液指数为1 000 m3/(d·MPa)，实际测试采液指数为19.71 m3/(d·MPa)；表皮系数较大(产能测试表皮系数为58.7)。

1.2.1钻井液配伍性性能评价

实验配制油基泥浆并压制滤液，用5#玻砂漏斗过滤油基泥浆滤液和现场水泥浆滤液，将油基泥浆滤液与水泥浆滤液、完井液和地层水按不同体积比混合于带刻度的具塞量筒中，激烈摇动2 min，在89 ℃下放置30 min后观察分层现象，拍照，并记录分层后的油水体积，其结果见表1。

表1　钻井液配伍性性能评价结果

从表1可以看出，油基泥浆滤液与水泥浆滤液、完井液和地层水以不同比例混合后，虽然油水分层明显，但水相均出现浑浊，存在不同程度乳化现象。

1.2.2原油配伍性评价

室内评价原油与油基泥浆滤液、完井液的配伍性，将涠洲油田原油与油基泥浆滤液和完井液分别以不同体积比进行混合；在50 ℃恒温水浴锅中恒温、搅匀，用BrookFiled-II+可编程旋转黏度计测定50 ℃时的黏度值，其结果见表2。

表2　原油与油基泥浆滤液、完井液配伍性评价结果

从表2可以看出，储层原油与油基泥浆滤液混合后，随着油基泥浆滤液混合比例增大，混合黏度降低，没出现乳化增稠现象，具有较好的配伍性。但储层原油与完井液混合出现了增黏现象，这是由于原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]，当在原油中混入完井液会形成油包水型乳状液，且乳状液黏度随着完井液比例增大而增大，这是乳状液内相体积增大引起的，完井液比例在40%～60%时，黏度达到最大；当完井液比例增加到一定程度后，乳状液由油包水型转相成水包油型或稳定性不高而破乳，其黏度显著降低。完井液与原油混合出现的乳化增黏现象，不利于原油开采，这也是原油冷伤害的另一种表现。

1.3　储层堵塞类型

根据对储层物性特征分析和入井流体配伍性评价可知，储层可能存在堵塞损害。

1.3.1水敏引起的黏土膨胀堵塞

涠洲油田涠洲组灰色泥页岩中伊蒙混层矿物含量较高，达到63%～73%不等。而且敏感性分析结果显示该储层为强水敏，说明伊蒙混层矿物中蒙脱石含量较高。当水基完井液渗入地层后，就会使蒙脱石迅速水化膨胀，减小油层孔隙通道；另外黏土水化膨胀后加剧了运移型黏土矿物的分散运移，使堵塞变得更加严重。

1.3.2残余物堵塞

由于固完井后有油基泥浆黏附于套管壁上，又没有使用专门的油基泥浆泥饼清除剂，水基工作液对黏附油基泥浆清除不彻底，而黏附于井壁的油基泥浆性质随时间会发生改变，形成黏性很大的软物质[3]，在完井作业时常被刮落随压井液进入射孔段而堵塞地层。

1.3.3有机垢堵塞

涠洲油田原油中含蜡量较高、胶质含量中等，在地层温度降低的情况下，使得原油黏度增大，一些重质成分的溶解平衡被破坏，从而产生有机沉淀物，有机质在孔喉处结垢析出，形成“冷伤害”[4]，降低油井近井带地层渗透率。

另外，油基泥浆中添加了一些沥青类封堵材料，油基泥浆中细小颗粒可能随滤液进入储层，资料显示，沥青胶体物质长时间在酸性环境中会产生聚沉物，因此，酸性完井液提供的酸性环境可使油基泥浆中的沥青类封堵材料的细小颗粒形成一种淤泥状聚沉物，堵塞地层。

进入储层的油基泥浆滤液与水泥浆滤液完井液、地层水均存在轻微的乳化现象，因此存在乳化堵塞。而且原油与完井液也存在明显的乳化增稠现象。

实践证明原油乳化液造成的最大危害是在原油开采过程中。原油乳化液有其组成特征和流动特性，原油乳化液动力黏度高，能大幅度地增大油层中原油的流动阻力，降低油相渗流能力；乳化液具有较高的携物性能，增大油层孔隙中颗粒运移的能力，加大油流通道的堵塞程度，从而引起油井产量大幅度下降，导致含水升高。

2　解堵液研制

2.1　解堵剂基本组成

水基乳液复合解堵液HJD-S基本组成：海水+复合有机酸+清洗渗透剂+溶剂型有机物+黏土稳定剂+缓蚀剂+铁离子稳定剂+防乳破乳剂，可用KCl调节密度。该体系属水基乳液，与易挥发、易燃、有毒的有机溶剂相比，更安全，成本更低。

2.2　解堵液性能

2.2.1防乳破乳效果评价

在前面与油基泥浆滤液作配伍性评价的水泥浆滤液、完井液和地层水中分别添加优选的解堵剂，进行配伍性评价。

表3　解堵剂对油基泥浆滤液与各种流体之间配伍性改善评价

表4　解堵剂对涠洲油田原油与完井液配伍性改善评价

由表3可以看出,解堵剂对实验流体的配伍性有明显的改善。由表4可以看出，解堵剂的加入使原油与完井液没有出现增黏现象，黏度呈下降趋势，说明解堵剂能明显改善原油与完井液的配伍性。

2.2.2解堵液对残余油基泥浆泥饼清除效果

室内分别用浸泡API泥饼的方法，进行了解堵液对残余油基泥浆泥饼清除效果评价。解堵液浸泡前后泥饼照片见图1，堵液对油基泥浆泥饼作用效果见表5。其中，空白滤纸7 s滤失量为200 mL；空白滤纸重量m0为1.4 g。

小虫正在看电视，见玉敏回来，说饿死我了。马上将碗筷排上桌，又拿了瓶白酒，斟了两杯。两人举杯，对饮起来。

图1　解堵液浸泡前后泥饼照片

滤失量/(mL·min-1)FLAPI1FLAPI2滤失量变化率/%泥饼重量/gm1m2泥饼失重率/%2.488s漏完42513.67.92.090.7

从表5可以看出，在解堵液各种处理剂的共同作用下，浸泡后的油基泥浆泥饼不仅滤失量变化较大，而且泥饼失重率在90%左右，解堵液对残余油基泥浆泥饼具有较好的清除效果。

2.2.3稳定铁离子能力试验

试验取1 mL或1 g铁离子稳定剂与50 mL水混匀，加入不同量的Fe3+浓度为15 mg/mL的溶液混匀，用2 mol/L NaOH溶液调节pH值为3～4，加Fe3+溶液，重复直到出现沉淀，记录加入的Fe3+溶液，即为该铁离子稳定剂能够稳定的铁离子量。

表6　稳定铁离子能力实验

由表6可以看出，相对于作用温度只能用至66 ℃的乙酸(36%)铁离子稳定剂而言，解堵液中铁离子稳定剂HA-FS3具有非常好的稳定铁离子能力，且抗温能力可达200 ℃。

2.2.4解堵液防腐性能评价

腐蚀试验参照石油天然气行业标准SY/T 5405—1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》进行。测得在89 ℃条件下,24 h,解堵液对N80钢片平均腐蚀速率为0.913 6 g/(m2·h),低于行业指标2～4 g/(m2·h),添加了缓蚀剂的解堵液可满足作业要求。

2.2.5解堵液解堵效果评价

参照石油天然气行业标准SY/T 6540—2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》评价。

表7　堵塞解除模拟效果评价

从岩心驱替评价结果可知，解堵液对油基泥浆和完井液系列污染后的岩心均具有较好的解除效果，对岩心中的矿物有溶蚀作用，渗透率恢复值均大于100%。

3　现场应用

2011年12月18日该解堵技术在WZ11-1N-A12Sa生产井进行现场应用，成功解除了该井涠洲组的堵塞，实现日增油208 m3，并且解堵生产情况一直较平稳，2012年实现增油4.52×104m3，取得了很好的工艺效果和经济效益。

表8　解堵现场应用效果

4　结论

1)油基泥浆解决了涠洲油田群W2段灰色泥岩强水敏储层井壁失稳问题，确保顺利钻进，但却给储层带来了伤害风险。通过分析储层伤害原因，研制出了针对性强的水基乳液复合解堵液HJD-S及配套工艺。

2)室内评价结果表明，该水基乳液型解堵液对油基泥浆滤饼有较好的分散、清洗能力，防破乳能力强，与地层流体、岩石的配伍性好，解堵液对钻完井液污染后的岩心具有较好的解除效果，渗透率恢复值大于100%。

3)解措液成功地解除了该井涠洲组的堵塞，实现日增油208 m3的显著效果，2012年增油量达4.52×104m3，取得了较好经济效益，值得在类似储层推广应用。

[1]王昌军，艾俊哲，王正良，等.涠洲油田油基钻井液黏稠物的形成机理[J].钻井液与完井液，2010(5):25-27.

[2]赵福麟.油田化学[M].东营：石油大学出版社，2002:60-80.

[3]王荐，岳前升，吴彬，等.油基钻井液井筒清洗技术室内研究[J].海洋石油，2008,28(4):73-76.

[4]穆金峰.超深稠油注水井生物解堵研究与应用[J].新疆石油天然气，2010,6(1)：49-51.