新型油溶暂堵型无固相修井液的研制_工程实践

摘要

摘要：位于塔里木盆地北部的雅克拉-大涝坝凝析气田经过多年的开采，其储层条件发生了很大的变化。由于原修井液体系固相含量较高，致使气井相继出现污染，储层也受到不同程度的损害

摘要：位于塔里木盆地北部的雅克拉-大涝坝凝析气田经过多年的开采，其储层条件发生了很大的变化。由于原修井液体系固相含量较高，致使气井相继出现污染，储层也受到不同程度的损害。针对该气田储层特点，从增黏剂、降滤失剂、抑制剂和对储层孔喉具有暂堵作用的特殊粒子等入手，以生物聚合物、羟乙基聚合物纤维素类为主处理剂，并辅以降滤失剂、油溶性暂堵剂等开展了一系列实验研究，研制出保护储层的新型油溶暂堵型无固相修井液体系。现场试验表明，新型修井液体系性能优良，流变性易于调整和控制，抗高温能力强，API滤失量小于等于8mL且HTHP滤失量很低，岩心渗透率恢复值超过80%，具有明显的储层保护效果。

关键词：深井；油气层；堵漏剂；渗透性损害；无固相修井液；雅克拉-大涝坝凝析气田

0 引言

位于塔里木盆地北部的雅克拉-大涝坝凝析气田修井作业过程中易发生修井液大量漏失，从而导致黏土膨胀、速敏、微粒运移以及润湿性改变等问题，引起较严重的储层损害。根据已有的测试井资料，污染后表皮系数平均为35左右，其中沙15井的上部气层表皮系数为131.4，这严重影响了单井产能设计和正常生产。为了降低储层损害，在室内研究的基础上，优选出满足雅克拉-大涝坝凝析气田储层的优质无固相修井液，由于新型修井液为无固相修井液体系，从而避免了修井过程中的固相颗粒侵入造成储层孔喉堵塞。另外，该修井液与地层岩性和地层流体匹配好，具有保持井眼稳定的特点，同时密度可调，能够较好地平衡地层压力，在井下温度和压力条件下稳定，滤失量少，有一定携带固相颗粒的能力。

1 新型修井液的原理、配方及技术特点

1.1 技术原理

新型低伤害无固相修井液体系主要由增黏剂、降滤失剂、抑制剂和对储层孔喉具有暂堵作用的特殊粒子^[1]等组成。在修井液体系中加入粒度与储层孔喉相匹配的油溶性暂堵剂，在压差作用下，暂堵剂在地层孔隙入口处形成一层薄的低渗透性屏蔽带，阻止修井液侵入储层^[2]。当油气井投入正常生产后，油溶性暂堵剂在反向压力的作用下，一部分被冲出孔隙，另一部分被产出的凝析油溶解而使储层渗透率得以恢复^[3]，达到保护油气层的目的。

1.2 油溶暂堵型低伤害修井液配方的确定

结合研究区块的储层特点，从增黏剂、降滤失剂、抑制剂和对储层孔喉具有暂堵作用的特殊粒子等入手，以生物聚合物、羟乙基聚合物纤维素类为主处理剂，并辅以降滤失剂、油溶性暂堵剂等开展了一系列的研究工作。

1.2.1缓蚀剂的优选

参照SY/T5390—91钻井液腐蚀性能评价方法，在温度120℃密闭条件下，热滚16h后，测定了包括地层水及咪唑啉(SL-HS2)和聚季铵盐(DG-HS1)、有机磷酸盐(SL-HS3)复合缓蚀剂等在内的3种介质进行了腐蚀速率的测定结果见表1。

初步评价的结果为：地层水的腐蚀速率较高，为1.28g/m²·h，因此，在修井过程中应当采取必要的防腐蚀措施；由表1中结果可知，咪唑啉类的缓蚀剂(DG-HS1)的腐蚀速率最低，故选其作为修井液的组成成分之一。

1.2.2黏土稳定剂的优选

收集到6个厂家18种黏土稳定剂，依据SY5971-94标准《注水用黏土稳定剂性能评价方法》中的离心防膨法，先用膨润土对这些聚合物类黏土稳定剂进行了初步筛选，然后用雅克拉凝析气田的天然岩心粉进行复核评价，最后用页岩膨胀仪测定了黏土稳定剂对雅克拉凝析气田天然岩心粉的防膨率，结果见图1。

由图1可以看出，大港黏土稳定剂即DG-NW1和桓台防膨剂即SL-NW1具有较好的防膨性能，可用于防止储层黏土水化膨胀。其中DG-NW1性能更优异，更适合雅克拉凝析气田储层岩心粉。故选用DG-NW1作为修井液的组成成分之一。

1.2.3表面活性剂的优选

根据拉普拉斯方程，降低侵入液体的油/水界面张力是预防或减少水锁伤害的有效途径。能够降低表面张力的表面活性剂有阴离子型、阳离子型和非离子型3种。储层岩石表面一般带负电荷，容易吸附阳离子表面活性剂。但阳离子表面活性剂容易改变储层岩石的润湿性，降低油相相对渗透率。因此，一般不考虑阳离子型。由于高矿化度地层水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺等离子，容易与阴离子型表面活性剂起反应生成沉淀^[4～5]，在高温下反应更加剧烈。因此，该项研究拟选定用非离子型的HTB作为修井液用的表面活性剂。参照SY/T 5370—1999表面及界面张力测定方法，对HTB进行了最佳加量实验、抗温性试验、与DG-NW1的配伍性试验及与地层水的配伍性试验。通过试验，确定使用非离子表面活性剂HTB为修井液的组分之一。

1.2.4低伤害修井液配方的确定

通过筛选实验，确定使用XC生物聚合物或其他类型高分子聚合物等作为控制修井液流变性能的处理剂。并优选了抗温抗盐的磺甲基酚醛树脂(SMP)和油溶性树脂(暂堵剂)作为修井液配方中的降滤失剂。

针对雅克拉-大涝坝凝析气田的岩心特性、储层孔隙、孔喉及渗透率特点，以及对修井液中几种处理剂的优选评价，最终确定低伤害修井液的配方如下：

净化地层水+1%DG-NW1(黏土稳定剂)+2%JMP-1(高分子降滤失剂)+0.3%XC(增黏剂)+1%PRD(流型调节剂)+1%NaCOOH(页岩抑制剂)+0.3%HTB(助排剂)+1%DG-HS1(缓蚀剂)。

1.3 新型修井液体系的技术特点

为了更好地使油溶性暂堵剂较好地分散于新型低伤害修井液体系中，该体系中加入水溶性非离子表面活性剂，可以使油溶性暂堵剂的亲油表面转变为亲水表面。另外可以降低侵入液体的油/水界面张力，从而预防或减少水锁伤害。高效缓蚀剂DG-HS1的加入，可以有效地控制修井液对井筒的腐蚀程度。针对储层高温高矿化度的特点，选用JMP-1作为修井液体系的降滤失剂，用以增强修井液的抗高温和抗盐能力，同时可增强修井液的封堵造壁性能。根据储层特点优选的各处理剂之间具有良好的协同效应，能最大限度地发挥各处理剂的效能。实验结果显示API滤失量和HTHP滤失量都很低，可以满足现场施工的需要。

2 油溶暂堵型低伤害修井液性能评价

2.1 主要实验仪器

JHCF-1型动态岩心污染损害评价实验仪(江苏海安)；ZNN-D6S型6速旋转黏度计(青岛海通专用仪器厂)，ZNS-1型钻井液失水量测定仪(青岛同春石油仪器有限公司)。

2.2 修井液流变性评价

该新型修井液体系是无固相的，不形成致密的滤饼，主要通过暂堵的方法来降低其滤失量。针对该新型修井液体系的流变性研究表明，体系的表观黏度和塑性黏度值在合理数值范围内；动切力为1Pa；热滚前后，API滤失量均控制在8mL以内(表2)，可满足要求。

表2 修井液的流变参数表

实验条件	密度/g·cm^-3	表观黏度/mPa·s	塑性黏度/mPa·s	动切力/Pa	滤失量/mL	pH值
热滚前	1.18	8.00	7.00	1.00	6.00	8.50
热滚后120℃×16h	1.18	11.00	5.00	6.00	7.60	8.50

2.3 修井液损害评价实验

岩心流动实验按照行业标准SY/T 6540—2002进行，岩心采用雅克拉凝析气田YK10井储层岩样，分别使用地层水及优选修井液污染岩心。实验结果显示，在基本上未形成滤饼(无固相污染)的情况下，岩心渗透率恢复值分别从使用现用修完井液时的65.21%提高到82%以上(表3)。所优选的修井液对储层的损害较小，具有很好的保护储层的作用。

表3 储层岩心渗透率恢复值评价实验结果值

岩心号	气测渗透率/10^-3μm²	盐水渗透率/10^-3μm²	污染前油相渗透率/10^-3μm²	污染后油相渗透率/10^-3μm²	渗透率恢复值/%	污染介质
10	18.700	14.100	10.717	6.989	65.210	地层水
15	10.700	7.500	4.826	4.314	89.390	新型修井液

2.4 现场应用效果评价

笔者研究的新型修井液体系在雅克拉凝析气田的YK1井上进行了现场应用。该井岩性主要为砾质粗粒长石砂岩、细粒岩屑长石砂岩、砂砾岩、细砂岩。在施工前针对该井的储层岩心进行了原修井液的基本配方与新型修井液的污染损害评价实验。结果表明，储层岩心的渗透率恢复值由加入前的62%提高到加入后的85%。另外，施工过程中，新型修井液体系的流变性能易于调整和控制，表观黏度不高于12mPa·s，在高温下无明显增稠。

3 结论

1) 针对雅克拉-大涝坝凝析气田特点，研制出的新型低伤害修井液体系，具有油溶暂堵功能，流变性易于调整和控制，抗高温能力强。API滤失量很低，未形成滤饼。修井液的实验室渗透率恢复率达到85%以上，具有明显的储层保护效果。

2) 在雅克拉凝析气田YK1井上的现场修井作业结果表明，新型修井液体系在修井作业中具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营：石油大学出版社，2001.

[2] 李蔚萍，向兴金，舒福昌，等.修井液用新型油溶性暂堵剂DFA的室内性能评价[J].钻井液与完井液，2005，22(2)：

[3] 罗向东，罗平亚.屏蔽式暂堵技术在储层保护中的应用研究[J].钻井液与完井液，1992(2)：48-51.

[4] 张金波，鄢捷年，赵海燕.优选暂堵剂粒度分布的新方法[J].钻井液与完井液，2004，21(5)：5-7.

[5] 罗健生，鄢捷年，方达科，等.涠洲12-1油田中块低压储层保护研究[J].钻井液与完井液，2006，23(4)：16-20.

(本文作者：张凤英¹ 鄢捷年¹ 杨光² 王欣³ 米庆⁴ 1.中国石油大学石油工程教育部重点实验室；2.中海石油研究中心；3.中国石油西南油气田公司；4.中国石油西南油气田公司川中油气矿)