暂堵型聚合物凝胶压井液在复杂气藏低压气井中的应用

2017-09-09张锋张洪杰陈晓明孙德强吴彦先方磊汪政明陈伟

科技创新导报 2017年18期

张锋　张洪杰　陈晓明　孙德强　吴彦先　方磊　汪政明　陈伟

摘要：目前凝析气藏国际最为复杂气藏，其复杂在于气体随压力变化相态也在变化，而准噶尔盆地的凝析气藏不仅相态随压力、温度变化而变化，其储层的岩性种类多、变化快，这为气田修井作业造成很大难点。随着气田的开发深入，地层压力逐渐降低，修井作业中压井液漏失量大，储层污染严重，导致气井复产困难。研究出具有暂堵性能的聚合物凝胶压井液。该压井液无固相、稳定性好、防膨率高、抗剪切、低滤失，同时具有良好的防漏、暂堵性能，其封堵率大于99%，突破压力梯度大于13.5 MPa/m。通过多井次现场应用，取得良好的储层保护效果，压井液漏失量明显降低，产量恢复率可以达到90%以上，有效解决了低压、中强水敏、易漏失地层的气井复产难题。

关键词：准噶尔盆地储层保护暂堵性能聚合物凝胶

中图分类号：TE39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0088-02

1 准噶尔盆地气藏储层复杂性及修井存在挑战

1.1 储层复杂性

准噶尔盆地投入开发的12个气藏，储层岩性以粉砂岩、细砂岩、火山岩为主，储层物性低孔致密、中孔低渗、中孔中渗、高孔高渗等均有发育，地层压力系数0.26～1.55。气藏储层敏感性因素主要有粘土膨胀、水敏、速敏、酸敏、碱敏、固相入侵及应力敏感等，通过对储层敏感因素分析，发现研究区储层主要存在粘土膨胀、水敏和固相入侵3个敏感性因素，其中水敏是原始状态处于盐水环境中的地层某些矿物遇淡水或低矿化度水后发生膨胀、分散、脱落和运移，从而减小或堵塞储层喉道，造成储层渗透率下降的可能性及其程度，而固相入侵是指异物（颗粒）堵塞地层，导致地层孔隙度、渗透率降低。

1.2 修井作业存在挑战

在气井修井作业中，压井液、射孔液等在修井过程用到的液体的防水锁性、滤失性、耐温稳定性等性能的优劣直接影响气井产能的恢复程度[1-2]。

但随着天然气持续采出，地层压力系数进一步降低，压井液漏失越来越严重。克拉美丽火山岩气藏属裂缝-孔隙双重介质储层，储集空间复杂，裂缝发育，在滴西18X大修作业中，把聚合物放入水溶液中，聚合物网络吸液溶胀过程产生束缚水，应用束缚水压井液120 m3，漏失量达70 m3，产能恢复率只有57.8%。

由于储层物性较好或存在微裂缝，压井过程中压井液易漏失到地层中，因此，在选用具有暂时封堵这些孔喉通道、微裂缝的压井液时，需确保其不漏失到地层中。然而能够防止细小孔隙漏失的束缚水压井液在低地层压力系数、中高渗透率、特别是裂缝性储层中漏失量大，难以有效暂堵，导致地层伤害大，修后产能下降较大，甚至难以复产。因此，需要研制一种暂堵性能更强、有较强自适应能力、储层伤害率低、适用范围广的压井液，有效解决压力系数低、易漏失储层的气井复产难题，满足气井作业需要。

2 暂堵型聚合物凝胶压井液的研制

2.1 聚合物凝胶堵漏机理

选择可变形的膨胀材料—吸水膨胀型聚合物作为暂堵剂原料，其非离子基团与地层岩石表面形成较强的氢键吸附，阳离子基团能与带负电的岩石表面产生较强的静电吸附作用，提高堵漏材料同地层的胶结能力，增强井壁的抗破能力。

根据颗粒尺寸分析表明，组合的颗粒具有较宽的尺寸分布，在地层孔道中通过架桥、充填作用起到较好的堵塞、防漏作用；同时，由于凝胶颗粒具有很高的弹性和韧性，在一定的外力作用下，能变形并挤入骨架材料架桥形成的较小孔道内，压实充填，产生更好的膨胀堵塞，比特定尺寸的桥堵颗粒封堵的缝隙、孔喉尺寸范围更广、效果更好[1-5]。

2.2 聚合物凝胶合成

优选丙烯酸衍生物、丙烯酰胺衍生物、丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸钠等为原料，将过硫酸铵和亚硫酸钠水溶液聚合，在一定条件下形成具有吸水性能的聚合物；加工成尺寸小于1 mm的颗粒时，吸水性能良好，但加工成大颗粒时其吸水性能变差，所以进行配方改进，通过调节配方中交联剂N-亚甲基双丙烯酰胺用量和浓度，加工得到吸水性能良好的不同颗粒（1～3 mm、3～5 mm、5～7 mm、>10 mm）的聚合物凝膠颗粒。

2.3 聚合物凝胶吸水机理

把聚合物放入水溶液中，聚合物网络吸液溶胀，这是由于聚合物分子链相互形成一种网络结构，吸液会膨胀。

2.4 聚合物凝胶压井液配置

根据颗粒尺寸分布与堆积理论[4]，把不同尺寸的聚合物凝胶颗粒与颗粒尺寸<1 mm的聚合物按比例配置，形成复合堵漏剂。以复合堵漏剂为主体材料，配入初、终凝交联剂，交联时间调节剂以及增强剂等，用大量淡水配制而成聚合物凝胶压井液，配置的压井液半透明、可流动，具有很好的粘性和弹性。

3 暂堵型聚合物凝胶压井液性能评价

通过暂堵型聚合物凝胶压井液的性能评价表明，压井液具有无固相、稳定时间长、防粘土膨胀、抗剪切、低滤失等特点。

3.1 堵漏性能

采用QD-1型堵漏材料试验仪按标准评价压井液对高渗透、大孔道和裂缝型储层的堵漏效果。

在温度60 ℃、80 ℃条件下，暂堵型聚合物凝胶压井液具有很好的封堵效果，其封堵率大于99%，突破压力梯度大于13.5 MPa/m，均高于束缚水压井液。实际评价表明暂堵型聚合物凝胶压井液对不同的砂床具有很好的堵漏效果，其承压能力均大于7.0 MPa，总漏失量较小。

3.2 储层伤害率

用暂堵型聚合物凝胶压井液对人工造缝0.1～0.2 mm的岩心进行流动暂堵及解堵实验，结果由表6可知，暂堵率大于96%，伤害率小于7%，储层伤害率较小。

4 现场应用效果