新型表面活性剂在大庆油田低渗透储层的应用

丁 伟， 王 娇， 谢建波

(1.东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆市 163318；2. 东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆市 163318)

新型表面活性剂在大庆油田低渗透储层的应用

丁 伟1， 王 娇1， 谢建波2

(1.东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆市 163318；2. 东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆市 163318)

对大庆低渗透储层机构特征和综合损害机理进行研究, 确定水锁损害是最主要的伤害类型之一。大庆油田龙西地区水锁损害在10.41%～14.29%。通过在室内对水锁损害机理分析，进行了防水锁剂的优选和评价，优选出的表面活性剂DW-3大大的降低了滤液界面张力，具有良好的防水锁效果。防水锁聚合物钻井液在现场试验表明，矿场评价该钻井液体系渗透率恢复值达到88.14%。形成大庆油田低渗透储层防水锁专项技术，达到保护油气藏的目的。

表面活性剂； 低渗透； 水锁损害； 优选； 油气层保护

通过大庆油田龙西地区储层物性、黏土矿物组分、地层水矿化度资料的细致分析，龙西地区岩石的矿物成份主要由石英、长石、岩屑组成，储层岩石胶结物以灰质和泥质为主，含少量硅质。黏土矿物主要以伊/蒙混层、绿泥石和伊利石形式存在；孔隙度普遍小于10%，为低孔低渗低压类型，油层孔渗条件差，由于孔道狭窄，毛细效应十分显著，极易造成水锁损害。防止地层水锁是钻井储层保护的关键[1-4]，通过钻井液中加入两种表面活性剂DW-3(非离子型)及ABW-6 (两性离子型)后，可以有效地降低滤液的表面张力;质量分数为0.20%～0.25%的DW-3能够使得油水界面张力达到超低界面张力数量级(10-3mN/m)。本文主要通过对水锁伤害机理分析，防水锁剂的优选和评价，开展了防水锁技术攻关与研究，形成了低渗透油层保护技术。

1 龙西地区的水锁损害研究

龙西地区扶杨油层属于低渗透储层，由于孔道狭窄，毛细效应显著，渗流阻力增加致使油相渗透率降低，水锁损害严重。特别是当储层渗透率很低或原始含水饱和度低于外来液体侵入形成的束缚水饱和度时，水锁效应会更加明显[5]。

以龙西地区塔284井的储层岩样为例，应用D. B. Bennion等[6]提出的建立在油藏平均渗透率和初始含水饱和度值之上的水锁损害定量评价方法，计算方法如下：

(1)

式中，APTi为水锁指数，无量纲；Ka为储层渗透率，μm2；Swi为储层原始水饱和度，%。

由式(1)可以看出，储层的渗透率和原始水饱和度是决定水锁效应的主要因素。APTi>1.0表示储层水锁效应不明显；APTi为0.8～1.0，表示储层有潜在的水锁效应；APTi<0.8，表示如果水基流体被驱替或自吸入储层，会出现明显的水锁效应。对储层可能出现的水锁效应进行了逐一评价[7]，结果见表1。

表1 大庆油田塔284井岩样水锁损害评价Table 1 Water locking damage evaluation of rock samples Ta-284 wells in Daqing oilfield

由表1可知，平均水锁指数为0.56，这表明如果水基流体被驱替或自吸入储层，有可能出现明显的水锁效应，造成较严重的水锁伤害。因此，对于该地区的水锁损害要进行预防和解除。

2 表面活性剂优选及性能测定

2.1表面活性剂的表面性能测定

采用滴重法测定了常用表面活性剂、聚合物钻井液处理剂水溶液的表面张力[8-10]。将ABW-6(两性离子)和DW-3(非离子型)两种表面活性剂作为首选的钻井液防水锁剂。几种样品表面张力测试结果见表2—3。

由表2—3可知，钻井液中加入两种表面活性剂后，可以有效降低滤液的表面张力，DW-3及ABW-6两种表面活性剂降低滤液表面张力的程度大致相同。在95 ℃高温滚动炉里加热16 h，ABW-6降低表面张力的趋势有所减弱。

表2 滴重法测定表面活性剂和钻井液处理剂的表面张力(20 ℃)Table 2 Surface tension of surfactant and fluid additives using heavy drops (20 ℃)

注：样品中数值为质量分数。

表3 加入表面活性剂后钻井液滤液的表面张力(20 ℃)Table 3 Surface tension of adding surfactant fluid (20 ℃)

注：样品中数值为质量分数。

2.2防水锁剂的界面性能测定

采用TX-500型旋滴界面张力仪对非离子型DW-3表面活性剂的油/水界面张力进行测定[11-13]，计算公式如下:

(2)

式中：γ为界面张力，mN/m；Δρ为油水密度差，g/cm3；D为无因次油滴最大直径；t为每转所用时间，ms。

对DW-3不同质量分数的油水界面张力进行了测量，结果如图1所示，结果表明在考察质量分数为0.20%～0.25%的DW-3能够使得油水界面张力达到超低界面张力数量级(10-3mN/m)，由此可以看出，随着质量分数增加其界面张力逐渐降低，且在40min内就能达到平衡。

3 现场应用

设计龙西地区塔30井使用加入新型表面活性剂DW-3的聚合物钻井液施工。钻进过程中，井壁稳定，携岩性强，取心顺利，起下钻各种作业都很正常，未发生与钻井液有关的复杂事故。二开平均井径扩大率8.3%，固井质量优质[14-15]，钻井液性能见表4。

图1 DW-3动态界面张力

Fig.1DynamicinterfacialtensionofDW-3

表4 塔30井二开钻井液性能表(20 ℃)Table 4 Two open drilling performance Ta-30 well(20 ℃)

使用己完钻的塔30井的储层岩心，进行了保护储层效果评价，具体情况见表5。

表5 保护储层钻井液体系矿场评价表Table 5 Mines evaluation to protect the reservoir fluid system

从表5中数据可以看出，优化配方的渗透率恢复值可达88.14%，可以满足该地区储层保护的要求。

4 结论

(1) 预测和实测表明该地区储层强水敏，低渗透和特低渗透，防止地层水敏和水锁是钻井储层保护的关键，同时防止固相堵塞也是储层保护的重要工作。

(2) 钻井液中加入两种表面活性剂DW-3(非离子型)及ABW-6 (两性离子型)后，可以有效降低滤液的表面张力;对DW-3不同质量分数的油水界面张力进行了测量，结果表明在考察质量分数为0.20%～0.25%的DW-3能够使得油水界面张力达到超低界面张力数量级(10-3mN/m)。

(3) 现场应用井径规则，施工顺利，取得了很好的油保效果。在KCl-聚合物钻井液中加入质量分数0.2%的DW-3后，明显的降低水锁损害，渗透率恢复值达到85%以上，对提高勘探效率起到非常好的作用。

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(编辑 宋官龙)

New Type Surfactant in Low Permeability Reservoirs of Daqing Oilfield

Ding Wei1, Wang Jiao1, Xie Jianbo2

(1.CollegeofChemicalEngineering,NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China；2．CollegeofPetroleumEngineering,NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China)

The low permeability reservoir characteristics and overall damage mechanism in Daqing were studied, water blocking damage is one of the most important type of injury. By reservoir damage mechanism analysis, Daqing oilfield Longxi area water blocking damage between 10.41%～14.29%. Therefore, this paper mainly through water lock damage mechanism indoor, preferred and evaluation of waterproof lock agent. Optimizing and evaluating anti-water lock agent indoors, anti-water lock agent DW-3 greatly reduce the filtrate interfacial tension. Anti-water lock drilling fluid, which was used in field test shows that: Pilot evaluated the permeability recovery value of drilling fluid system reached 88.14%. Formed the special technology of anti-water lock in Daqing oilfield, achieved the purpose of protecting reservoirs.

Surfactant; Low permeability; Damage of water lock; Optimize; Reservoir protection

1006-396X(2014)01-0071-04

2013-04-28

：2013-06-04

中国石油大庆油田公司 “古龙西地区储层损害机理及保护措施研究” 资助项目(Dq-1204003 201-js-318)。

丁伟(1964-)，男，博士，教授，从事油田高分子化合物的合成与性能研究；E-mail:dingwei@dqpi.edu.cn。

TE357.43

： A

10.3969/j.issn.1006-396X.2014.01.014