張耀剛，沈云波，呂 江，仵海龍，胡 康，任 濤，任發(fā)俊，高 崗

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田低壓氣井修井作業(yè)暫堵技術(shù)實驗研究

張耀剛，沈云波，呂 江，仵海龍，胡 康，任 濤，任發(fā)俊，高 崗

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田生產(chǎn)后期修井維護(hù)作業(yè)中，工作液漏失會造成固相堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)、微粒運移和結(jié)垢、產(chǎn)液乳化等問題，將嚴(yán)重破壞和傷害儲層，導(dǎo)致排液復(fù)產(chǎn)困難，因此優(yōu)選一種適合靖邊氣田的修井暫堵液顯得尤為重要和緊迫。此科研針對靖邊氣田儲層巖性特征，在對絨囊暫堵液體系理論研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的絨囊暫堵液基液配方篩選和處理劑加量優(yōu)選實驗，研制出了具有良好的鹽穩(wěn)定性、抗溫性、耐腐蝕性、暫堵能力以及對靖邊氣田儲層低傷害性的絨囊暫堵液體系，同時在此基礎(chǔ)上對暫堵液體系進(jìn)行室內(nèi)小樣實驗評價和室外模擬地層環(huán)境的暫堵和返排實驗，最終確定了適合靖邊氣田修井作業(yè)的暫堵液體系配方，為今后靖邊氣田氣井井下作業(yè)工作的開展建立了技術(shù)儲備，具有一定的指導(dǎo)意義。

防漏堵漏；漏失；固相堵塞；微粒運移；傷害；暫堵液；暫堵；返排

油氣井鉆井及各種井下作業(yè)過程中，入井工作液的漏失會引起井下情況復(fù)雜或井下事故，嚴(yán)重者還會導(dǎo)致油氣井報廢，經(jīng)濟(jì)損失巨大，資源浪費嚴(yán)重。不僅如此，工作液漏失入于油氣層不但會造成油氣生產(chǎn)能力下降，需投入巨大人力物力恢復(fù)產(chǎn)量，而且往往是入不敷出，成為永久性損失。其中修井作業(yè)中井漏造成儲層傷害造成的后果更為嚴(yán)重，主要的傷害方式包括：固相堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)、微粒運移和結(jié)垢、產(chǎn)液乳化。目前封堵漏失地層普遍采用的方法：控制漏失通道和減壓。

暫堵修井工藝技術(shù)在低壓氣井修井作業(yè)中應(yīng)用，是先壓井再進(jìn)行井下作業(yè)，選用不同性質(zhì)的工作液暫時封堵地層流體，并防止壓井液大量漏入地層，對油氣層進(jìn)行保護(hù)，又確保平衡地層壓力，保證修井作業(yè)過程中的安全。

靖邊氣田經(jīng)過十多年勘探與開發(fā)，地層壓力系數(shù)由原來的約1.0下降至0.6左右。隨著開發(fā)期延長，由于產(chǎn)水量大，氣井?dāng)y液能力降低，氣井無法正常生產(chǎn)甚至被迫關(guān)井。同時由于地層產(chǎn)氣中含有H2S與CO2，井下管柱腐蝕嚴(yán)重。據(jù)調(diào)研資料，靖邊氣井生產(chǎn)周期8～10年，井下管柱即出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，有的甚至斷裂。為恢復(fù)氣井生產(chǎn)和防止氣井管柱進(jìn)一步腐蝕，必須進(jìn)行相應(yīng)的修井維護(hù)作業(yè)。

1 絨囊暫堵液處理劑優(yōu)選研究

絨囊工作液是一種具有優(yōu)異防漏堵漏能力的新技術(shù)。首次作為靖邊氣田氣井修井暫堵液應(yīng)用，需針對靖邊氣田的地質(zhì)情況、產(chǎn)液情況、生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析和總結(jié)，研究出一種既能保證修井過程中控制地層漏失，又能保證儲層傷害程度最小，承壓能力強、易返排的暫堵液，滿足靖邊氣田生產(chǎn)需求。

1.1 絨囊暫堵液主要及輔助處理劑

絨囊暫堵液體系處理劑包括主要處理劑成核劑、成層劑、強層劑、定位劑及輔助處理劑成膜劑、pH調(diào)節(jié)劑、高溫穩(wěn)定劑、殺菌劑、除氧劑、緩蝕劑、抑制劑。

1.2 絨囊暫堵液基液處理劑優(yōu)選

絨囊暫堵液基液由成層劑、強層劑、定位劑配制而成，故需要對其進(jìn)行優(yōu)選。由于無固相絨囊暫堵液基液為淡水，淡水中絕大部分礦物質(zhì)為鹽，因此成層劑、強層劑、定位劑的優(yōu)選主要是評價其抗鹽能力，優(yōu)選抗鹽效果最好的。

1.3 絨囊暫堵液密度調(diào)節(jié)劑優(yōu)選

絨囊暫堵液密度調(diào)節(jié)劑主要是對成核劑和成膜劑進(jìn)行優(yōu)選。成核劑的選擇主要是對比其抗鹽能力，優(yōu)選抗鹽效果最好的成核劑。成膜劑是絨囊體系的專用處理劑，通過將醇類和醚類復(fù)配而成。

1.4 絨囊暫堵液其它處理劑優(yōu)選

絨囊暫堵液其它處理劑包括pH值調(diào)節(jié)劑、粘土抑制劑、高溫穩(wěn)定劑、緩蝕劑、除氧劑、殺菌劑、除硫劑、防水鎖劑、助排劑的優(yōu)選，主要是選擇與絨囊體系配伍且有利于提高其各項性能指標(biāo)的處理劑。

2 絨囊暫堵液體系研制

2.1 絨囊暫堵液基液配方研制

利用優(yōu)選出的成層劑、強層劑、增粘劑，配制流變性好、適于絨囊穩(wěn)定存在的絨囊暫堵液基液。在所選處理劑推薦加量范圍內(nèi)，成層劑、強層劑、定位劑各選取3～5個加量，配制基液并測定其流變性及濾失量，對基液配方進(jìn)行優(yōu)化，確定基液配方。

根據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果，選定基液配方中定位劑加量為0.15%～0.40%，強層劑加量為0.15%～0.30%，成層劑加量為1%～2%。

2.2 絨囊暫堵液體系配方研制

使用優(yōu)選的成核劑、成膜劑、成層劑、強層劑、定位劑、pH調(diào)節(jié)劑、高溫穩(wěn)定劑、殺菌劑、除氧劑、緩蝕劑、抑制劑配制絨囊暫堵液并評價其性能（見表1）。

表1 絨囊暫堵液體系性能

實驗結(jié)論：絨囊暫堵液體系均具有較好的流變性，體系穩(wěn)定時間滿足要求。

2.3 絨囊暫堵液與靖邊修井液配漿水配伍性研究

在絨囊暫堵液體系配方加量范圍內(nèi)，選取不同配方，使用靖邊氣井修井液用配漿水，驗證配漿水與絨囊處理劑間的配伍性。通過實驗知，靖邊氣田區(qū)塊內(nèi)不同淡水水源配漿水對絨囊暫堵液性能影響較小，絨囊暫堵液處理劑與靖邊配漿水配伍性良好。

2.4 抗溫能力評價研究

配制1#、2#號絨囊暫堵液，高溫?zé)釢L評價它們的抗溫能力（見表2）。

表2 不同密度氯化鉀體系無固相微泡完井液熱滾前后性能

由室內(nèi)實驗知，加熱前后絨囊暫堵液密度、塑性粘度、動切力變化程度較小，具有較好的抗溫能力，能夠滿足靖邊氣田氣井修井需要。

2.5 防腐能力評價研究

室內(nèi)采用N80鋼材進(jìn)行掛片實驗，評價暫堵液腐蝕能力（見表3）。

表3 腐蝕性能評價實驗結(jié)果

實驗可知：絨囊暫堵液對N80金屬件的腐蝕速率小于0.076 mm/a，且沒有點蝕，對N80鋼腐蝕性較小，說明絨囊暫堵液在井底環(huán)境中不會對管柱造成腐蝕。

2.6 破膠效果評價研究

模擬靖邊現(xiàn)場施工條件，利用氧化破膠劑及JPC高溫破膠劑在溫度110℃時對氣井內(nèi)部無法向外循環(huán)的絨囊修井液進(jìn)行破膠，觀察破膠效果（見表4）。

表4 絨囊暫堵液破膠效果實驗數(shù)據(jù)

實驗證明同加量的兩種破膠劑在溫度110℃破膠條件下2 h后，絨囊修井液密度升高，表觀粘度下降甚至消失，表明兩種破膠劑破膠效果明顯。綜合考慮，建議使用氧化破膠劑。

3 絨囊暫堵液暫堵能力研究

暫堵能力研究包括靜態(tài)封堵能力研究與動態(tài)封堵能力研究：靜態(tài)堵漏實驗，使用DLM-01A型堵漏模擬裝置填砂實驗。動態(tài)堵漏實驗，利用高溫高壓動態(tài)失水試驗儀，巖心實驗。

3.1 靜態(tài)暫堵能力研究

靜態(tài)暫堵實驗?zāi)M鉆井液在井筒內(nèi)靜止時對地層的封堵能力，利用填砂實驗與巖心模擬地層，評價靜止?fàn)顟B(tài)下絨囊暫堵液的封堵能力。

3.1.1 填砂封堵實驗 做填砂防漏堵漏實驗研究時，選擇 20～40、45～60目、80～100目 3組不同粒徑的石英砂作為模擬地層，使用2#配方，評價靜態(tài)封堵性能（見表 5）。

3.1.2 巖心封堵實驗 配制絨囊暫堵液，評價靜態(tài)巖心封堵能力（見表6）。

表5 靜態(tài)填砂封堵試驗數(shù)據(jù)

表6 靜態(tài)巖心封堵實驗數(shù)據(jù)

由靜態(tài)填砂與巖心封堵實驗可知：絨囊暫堵液在靜態(tài)下對地層具有較強的封堵能力。

3.2 動態(tài)暫堵能力研究

動態(tài)暫堵能力實驗?zāi)M鉆井液在井筒內(nèi)流動時對地層的封堵能力，利用巖心模擬地層，評價動態(tài)下暫堵液的封堵能力。巖心封堵實驗：配制絨囊暫堵液，評價動態(tài)巖心封堵能力（見表7）。

表7 動態(tài)巖心封堵實驗數(shù)據(jù)

由動態(tài)巖心封堵實驗可知：絨囊暫堵液在動態(tài)下對地層具有較強的封堵能力。

4 囊暫堵液儲層傷害控制能力研究

絨囊暫堵液返排能力能夠直接體現(xiàn)其對儲層的傷害程度。通過室內(nèi)巖心損害實驗研究，評價絨囊暫堵液控制儲層傷害能力。助排劑與防水鎖劑能夠提高絨囊暫堵液返排效率，對氣層儲層的傷害程度較小，室內(nèi)實驗通過分為不加助排劑與防水鎖劑與加入助排劑與防水鎖劑，對比絨囊暫堵液的返排效果。確定能夠有效提高絨囊暫堵液返排時助排劑與防水鎖劑的最佳加量（見表8，表9）。

表8 絨囊暫堵液配方表

表9 絨囊暫堵液性能

從室內(nèi)實驗結(jié)果、成本和滿足現(xiàn)場要求兩方面考慮，防水鎖劑與助排劑加量均選為1.0%。

5 結(jié)論

（1）通過大量室內(nèi)實驗，初步研制出適于靖邊氣井暫堵應(yīng)用的絨囊暫堵液配方，同時驗證了暫堵液與靖邊氣田修井液的良好配伍性，證實現(xiàn)場修井時可直接使用當(dāng)?shù)厮渲谩?/p>

（2）通過室內(nèi)抗溫實驗及腐蝕實驗，證明研制出的暫堵液抗溫能力強，在高溫（120℃）條件下，密度、塑性粘度、動切力變化較小，能夠滿足靖邊修井需要；同時該暫堵液對N80金屬件的腐蝕速率小于0.076 mm/a，且無點蝕情況發(fā)生，不會對管柱造成腐蝕。

（3）通過室內(nèi)靜態(tài)和動態(tài)暫堵實驗，證明絨囊暫堵液能夠有效封堵靖邊氣田氣井漏失地層。

（4）通過大量巖心實驗，確定達(dá)到最佳返排效果時助排劑與防水鎖劑加量，最終形成了適于靖邊氣田應(yīng)用的暫堵液配方。

（5）通過現(xiàn)場模擬實驗，證明絨囊暫堵液具有較好的暫堵作業(yè)，同時在負(fù)壓產(chǎn)條件下具有良好的返排能力。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2012.11.021

TE357.12

A

1673－5285（2012）11－0080－04

2012－06－25

張耀剛，男（1971－），工程碩士，2007年7月西安石油大學(xué)畢業(yè)，天然氣開發(fā)工程師，長期從事天然氣開發(fā)、生產(chǎn)、管理工作，現(xiàn)任第一采氣廠井下作業(yè)科科長。