水平井滤饼解除技术室内研究及矿场应用

何丕祥

(中国石油大港油田分公司 采油工艺研究院，天津 300280)

在水平井完井过程中，通常采用筛管或裸眼完井，在钻井过程中，由于正压差的存在，钻井液会在井壁上形成一层钻井液滤饼，钻井液滤饼包括外滤和内滤饼，会对地层孔隙造成堵塞，阻止流体从地层向井内渗流。为了消除钻井液滤饼对油层的损害，常规方法是使用酸来溶解钻井液滤饼中的酸溶性加重材料，或采用氧化破解处理液来使聚合物分子量变小，失去桥连和附着作用，从而将致密、坚韧的钻井液滤饼变为松散、破碎结构，使钻井液滤饼及固相易于被流体返排出井外，解除钻井液滤饼对近井地带的堵塞，恢复地层产能。这些技术是解除采用筛管或裸眼完井的水平井近井地带的钻井液滤饼堵塞的有效方法，但仍存在一些不足: 对钻井液滤饼中的原油清洗效果欠佳、对聚合物的破胶效果还不是很理想、对钻井液滤饼溶蚀率不高、施工比较复杂等缺点，基于这些原因，在室内研发了水平井滤饼解除体系，该体系对于水平井滤饼的解除针对性强，施工简单，解除效果更好，能够疏通近井地带的渗透通道，最大限度地保护水平井的产能[1-2]。

1 水平井钻井液滤饼解除技术研究

1.1 滤饼解除液的作用原理

水平井完井以后，井壁周围形成一层钻井液滤饼，为了能够更好的解除钻井液滤饼，室内设计了3种工作液体系，组成GC系列滤饼解除液，首先由清洗破胶工作液对原油和有机正电胶等物质进行清洗，然后使用溶蚀破胶工作液对滤饼中的骨架颗粒进行溶蚀破坏，使整个滤饼松动，同时加入缓蚀剂、铁离子稳定剂等，防止工作液酸蚀管柱和抑制金属离子沉，最后打入一定量的后清洗工作液，把残液替出，同时加入黏土防膨剂和助排剂，抑制黏土的水化膨胀和提高返排效率。

1.2 滤饼解除液的组成

GC滤饼解除液体系由3部分组成：清洗破胶工作液，主要作用是对原油、有机正电胶等吸附物具有良好的清洗效果，对高分子聚合物具有良好的破胶效果，同时兼具抑制防膨性能；溶蚀破胶工作液，主要作用是以溶蚀钻井液滤饼中的黏土、岩屑、暂堵颗粒为主，进一步破胶为辅；后清洗工作液，主要作用是替残液，进一步清洗同时具有较好的返排和防膨效果。

2 水平井滤饼解除工作液的性能评价

2.1 清洗率评价

评价各工作液各配方对原油和有机正电胶的清洗率。

由表1可见，3种工作液在保持对有机正电胶较高清洗率的同时，对原油也具有较高的清洗效果，其中起主要清洗作用的清洗破胶工作液和后清洗工作液，对原油清洗率超过了90%，最高清洗率已经超过了99%(GCQ)。而溶蚀破胶工作液虽然以固相物质溶蚀作用为主，经试验证明，也具有一定清洗效果。

表1 GC系列配方清洗性能评价表

2.2 破胶效果评价

评价GC系列中清洗破胶液和溶蚀破胶液对高分子聚合物的破胶率。

表2 GC系列配方聚合物破胶性能评价表

实验表明：清洗破胶系列(GCQ)工作液的破胶效果都较好，各个配方对流型调节剂和大钾的破胶率都较高，对流型调节剂的破胶率超过了90%，对大钾的破胶率超过了80%。对FLOVIS和改性淀粉也具有一定的破胶作用，破胶率较低的原因是由于这两类聚合物原液的原始黏度较低，虽然破胶后，溶液黏度已经处于很低的水平。GCZ系列工作液，虽然以溶蚀能力为主，但其破胶效果也很好，总体上GC系列各工作液的聚合物破胶性能具有较为良好的效果。

2.3 溶蚀效果评价

GC系列工作液中，只有溶蚀破胶工作液有固相溶蚀作用，按照评价原用体系固相溶蚀性能的试验方法，与大港油田应用的其他3种滤饼解除液进行了单组份溶蚀性能和钻井液滤饼溶蚀性能评价对比(见表3)。

表3 4种解除液体系溶蚀性能评价表

通过实验对比，GC系列的解除液体系，对正电胶钻井液、聚合物钻井液、甲酸盐钻井液体系的滤饼的溶蚀能力有了较大幅度的提高，并且GC滤饼解除液体系的单组分综合溶蚀效果和滤饼综合溶蚀效果都超过了原用最好的GZ体系。

2.4 辅助性能指标评价

体系的辅助性能表征了体系在施工中的相关性能，测定了GC系列滤饼解除液与油田在用的其他3种处理液的辅助性能，主要是防膨率、界面张力、铁离子稳定能力及腐蚀速率的测定。

通过对比实验可以得出，GC系列工作液防膨效果好，防膨率为96.77%，界面张力低(0.092 mN/m)，铁离子稳定能力强(17.5 mg/ml)，腐蚀速率低(60 ℃：0.337 1 g/m2h；90 ℃：0. 8328 1 g/m2h)，具有较好的辅助性能。

表4 4种工作液辅助性能指标的测定

2.5 岩心渗透率恢复试验

试验方法：将岩心烘干后称重，测量其长度、直径和气相渗透率，然后将岩心用3%氯化钾盐水抽空饱和后，称量其湿重，计算孔隙体系，孔隙度。用3%氯化钾正向驱替测定岩心水相渗透率，将岩心置于污染仪上，用钻井液体系对岩心进行反向的污染。将污染后的岩心用GC系列钻井液滤饼解除体系进行处理，处理后取下岩心，置于流动试验仪中，用3%氯化钾溶液正向驱替，测定处理后岩心的水相渗透率。试验数据见表5。

表5 岩心渗透率恢复试验数据

数据表明，钻井液污染后的岩心经过GC系列钻井液滤饼解除技术体系处理过后，渗透率恢复较好。试验岩心的渗透率恢复率均在90%以上，最高的达到了97.3%。

3 GC系列钻井液滤饼解除技术矿场应用

3.1 施工工序研究

GC系列钻井液滤饼解除技术在施工的过程中，采用段塞式注入的5步工艺，挤注方式为反替。流程如图1所示：

3.2 矿场应用

GC系列水平井滤饼解除液共现场试验的14井次，施工成功率100%，无一井发生漏失等事故。施工中随着工作液的返出，先是带出部分油花，后来有岩屑及钻井液滤饼残渣返出，最后返出液澄清，接近中性。说明工作液一方面清洗掉了井筒及井壁内的原油，另一方面溶蚀了井壁处的钻井液滤饼。施工中泵压逐渐下降，排量逐渐上升，说明随着施工的进行，井筒内及近井壁处堵塞物和吸附物逐渐被解除，渗流通道被打开。

表6 试验井投产初期生产情况表

从表6可以看出，现场试验各井，除了孔店的两口井(孔85-18H2、孔H2)以外，投产初期液量充足，动液面较高，产量也基本都达到或超过了配产要求。表明GC系列滤饼解除液对水平井的滤饼解除具有良好的效果，有效的保护了油气层。

4 结论

1)研发的GC滤饼解除液对于水平井钻井过程中形成的钻井液滤饼清洗效果优，破胶能力好，溶蚀效果强。

2)GC系列滤饼解除液对岩心伤害小，渗透率恢复率大于90%，保护油气层效果佳。

3)矿场先导性试验14口井，试验井施工成功率100%，表明该体系具有良好的应用效果，能够有效的保护水平井的产能，降低钻井液滤饼对产能的影响。