何丕祥，胡成亮，熊 英，袁潤成，韓項勇,李 偉

(1.中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島 266580；2.大港油田采油工藝研究院，天津 300280；3.中國石油渤海鉆探第一鉆井公司冀東項目部，天津 300280)

在油田開發(fā)過程中，油井修井作業(yè)必不可少，修井過程中一般都使用修井液，但修井液侵入油層，造成污染堵塞，使油層的滲透性受到損害的現(xiàn)象尤為突出。油層一旦受到損害，恢復(fù)起來相當困難，特別是油層的原始滲透率越低，侵入的濾液越少，從中排出濾液的程度最差，造成的損害也最為嚴重[1]。國內(nèi)各油田都十分重視修井液的研制與優(yōu)選，以油層保護、增效、增產(chǎn)為目標，形成了適用不同地質(zhì)條件的無固相清潔鹽水、聚合物(陽離子聚合物、聚合物鹽水、暫堵型聚合物)、油基、酸基(潛在酸)和乳化液5類修井液體系，實現(xiàn)了從單一技術(shù)向綜合技術(shù)方向發(fā)展。然而，這些修井液各有優(yōu)勢和不足，油基、酸基和乳化液修井液由于受價格的限制未得到規(guī)模應(yīng)用，實際應(yīng)用較多的是無固相清潔鹽水修井液，這類修井液雖無人為加入固相的傷害，且價格較為便宜，但其黏度低攜屑能力差、清洗能力弱、濾失量高、進入油層易與原油乳化、進入低滲層易造成水鎖傷害、無機鹽穩(wěn)定黏土時間短，不能防止后續(xù)作業(yè)的水敏傷害且不適合漏失較嚴重的油層；聚合物類修井液克服了無固相清潔鹽水修井液的一些缺點，但聚合物的選擇至關(guān)重要，且成本是制約其推廣使用的關(guān)鍵[2-5]。針對目前修井液的一些不足，需要研發(fā)具有成本低、不污染環(huán)境、性能穩(wěn)定等優(yōu)點的具有多重油層保護的修井液。

1 體系的研制

1.1 技術(shù)原理

“多重油層保護液”含有多種化學添加劑，其中精選的生物聚合物增黏劑通過快速形成弱凝膠結(jié)構(gòu)，在井壁表面上快速建立起低滲透率封閉薄帶，起到了增黏、降濾失、調(diào)節(jié)流型、提高攜屑能力，作業(yè)后在地層溫度和破膠組分存在下自動破膠，恢復(fù)地層滲透率，且不污染環(huán)境；表面活性組分及助劑配合黏性液體具有更強的清洗炮眼能力，也具有降低界面張力、減小水鎖傷害、提高返排效果的作用；防膨組分可以有效抑制黏土膨脹；破膠組分可以控制生物聚合物的破膠時間，最大限度地避免聚合物對油層造成的傷害。

1.2 組分的優(yōu)選[6]

1.2.1 基液

根據(jù)作業(yè)井的地層壓力或者以往作業(yè)情況，地層壓力虧空地層選用密度為1.0 g/cm3的清水，以往作業(yè)無修井液漏失的情況選用不同密度的鹽水(1.01～1.30 g/cm3)作為基液。因此，選擇不同密度的基液，如自來水或者普通鹽水。

1.2.2 增黏劑

增黏劑用于調(diào)節(jié)修井液的黏度，增加攜砂能力，降低作業(yè)時修井液漏失進入地層，通過文獻調(diào)研，優(yōu)選HYJ(黃原膠)為增黏劑，在清水中加入0.3%HYJ，其黏度在350 mPa·s，在密度為1.15的一價鹽水中，加入0.3%的HYJ，其黏度在280 mPa·s，具有優(yōu)良的增黏效果。

1.2.3 降濾失劑

降濾失組分用于降低修井液體系的濾失，減少濾液進入地層孔隙，預(yù)防發(fā)生水鎖損害或者水敏。對降濾失劑GXD(改性淀粉)、JPT(α-D-乳酸吡喃糖苷)、PAC142(聚陰離子纖維素)在室內(nèi)進行了降濾失效果對比試驗，其中GXD、JPT為生物聚合物，PAC142為合成聚合物聚陰離子纖維素。

表1 降濾失效果對比試驗數(shù)據(jù)Table 1 Filtration effect comparison of the experimental data table

對比試驗表明：3種降濾失劑在淡水和一價鹽水中均有一定的降濾失效果，但是加入生物聚合物GXD的降濾失效果最好，其API濾失量在淡水中為12 mL，在一價鹽水中為16 mL。因此，選擇GXD降濾失劑，配合HYJ增黏劑，具有良好的降濾失性能。

1.2.4 防水鎖組分

表面活性劑的主要作用是為了降低界面張力，減小由濾液濾失造成的水鎖傷害，同時改變其潤濕性，有利于作業(yè)后返排。室內(nèi)通過對T80(聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯，吐溫80)、OS-15(脂肪醇聚氧乙烯醚，平平加)、NNR(N.N-雙羥乙基烷基酰胺)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、Oπ-10(壬基-酚基-聚乙氧基醚)等多種表面活性劑的界面張力測定，其中NNR界面張力為0.18 mN/m，因此選擇NNR為防水鎖組分。

1.2.5 穩(wěn)定劑的選擇

為防止細菌引起聚合物發(fā)生腐敗變質(zhì)現(xiàn)象，選擇WD-1(TBHQ叔丁基對苯二酚)為體系的穩(wěn)定劑。

1.2.6 “多重油層保護液”配方研究

根據(jù)選擇的各種添加劑和多重油層保護修井液性能要求，進行組合優(yōu)選試驗，確定多重油層保護液體系配方，試驗結(jié)果見表2。

表2 體系配方研究Table 2 Study on system formula

通過試驗，形成了基本配方：基液+0.3%～0.4%HYJ+1%～2%GXD+0.03%～0.05%NNR+0.01%～0.03%WD-1。

2 油層保護液室內(nèi)評價[7-12]

2.1 密度、黏度、濾失量評價

選擇不同基液配置的多重油層保護液進行密度、黏度和濾失量的性能評價。

密度和濾失量的測定采用標準GB/T 16783.1—2006《石油天然氣工業(yè) 鉆井液現(xiàn)場測試 第1部分：水基鉆井液》中的方法，黏度采用馬氏漏斗黏度計測定。

結(jié)果表明，該油層保護液能夠達到預(yù)期指標要求，密度在1.00～1.25 g/cm3可調(diào)，黏度在83～258 mPa·s之間，濾失量可控制在15 mL以下，滿足施工作業(yè)和保護油層的需要。

2.2 抑制性、返排性能、破膠性能評價

對多重油層保護液的抑制性、返排性能和破膠性能進行評價，抑制性評價采用離心法，返排性能采用測定其界面張力的方法，破膠性能主要研究黏度變化。

試驗結(jié)果表明：不同配方體系的防膨能力都比較強，防膨率都大于90%，因此不會因體系本身造成黏土礦物膨脹，而且界面張力低、破膠率高(80%以上)，利于返排，不會引起聚合物堵塞。

表3 密度、黏度、濾失量評價Table 3 Evaluation of density, viscosity and filter vector

表4 抑制性、返排性能、破膠性能評價Table 4 Evaluation of inhibition, flowback performance and gel breaking performance

2.3 穩(wěn)定性與地層配伍性

對不同密度下的配方進行穩(wěn)定性評價，即測定120 ℃下熱滾24 h后體系黏度的保留率；同時，分別取水型為NaHCO3和CaCl2的地層水，與各個配方等體積混合，觀察體系與地層水的配伍情況。試驗情況見表5。

表5 體系穩(wěn)定性及與地層水配伍性能評價結(jié)果Table 5 Stability of the system and evaluation results of compatibility with formation water

試驗結(jié)果表明：該入井液黏度在120 ℃下熱滾24 h依然具有較高黏度，保留率可達85%以上，穩(wěn)定性好。配伍性試驗可以看出清水和一價鹽水體系與各種水型的地層水配伍性好。

2.4 滲透率恢復(fù)率評價[13-16]

滲透率恢復(fù)率表征油層保護效果，滲透率恢復(fù)率越高，表明油層損害小，油層保護效果好。按SY/T 6540—2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法中工作液的評價方法測定滲透率恢復(fù)率。選擇兩塊巖心，進行滲透率恢復(fù)率測定評價。試驗結(jié)果見表6。

表6 巖心流動試驗數(shù)據(jù)Table 6 Core flow test data

試驗結(jié)果表明，該入井液滲透率恢復(fù)率均大于90%，表明對地層傷害小，能夠有效地保護油氣層。

3 現(xiàn)場試驗效果

該修井液保護液在大港油田現(xiàn)場先后應(yīng)用了80多井次，主要分布在港東、港中、唐家河、板橋油田等地區(qū)，層位有明化、館陶、東營和沙河街，井深在1200～3337 m。分別應(yīng)用于檢泵、沖砂、補層、下電泵提液等作業(yè)中，作業(yè)后平均恢復(fù)期3.1 d，平均恢復(fù)率98.5%，均取得了良好的油層保護效果。下面選了2口典型井進行分析。

3.1 東6-15K井

該井屬NgⅡ-2油組，埋深1896.2～1898.9 m，發(fā)現(xiàn)有砂埋油層和砂卡泵問題，產(chǎn)量逐漸下降。采用75 m3油層保護液檢泵沖砂，作業(yè)后第二天就見油，液量恢復(fù)，第四天產(chǎn)油量恢復(fù)到12.2 t，產(chǎn)量恢復(fù)率111.6%，而同區(qū)塊、同層位的東5-8井用污水檢泵沖砂作業(yè)后，第九天才見油，且產(chǎn)量恢復(fù)率僅12%左右，說明油層保護液具有保護油層的效果，能夠有效縮短產(chǎn)量恢復(fù)期，提高產(chǎn)量恢復(fù)率。

表7 東6-15K與鄰井對比情況Table 7 Comparison table between East 6-15K and adjacent wells

3.2 板20-15井

該井生產(chǎn)井段3190.9～3196.0 m，孔隙度為16.5%，滲透率為83.2 mD，屬于中孔低滲油藏，補孔作業(yè)采用1.02 g/cm3油層保護液55 m3反循環(huán)壓井。作業(yè)后初期日產(chǎn)量為30.93 m3/d，日產(chǎn)油29.6 t/d。

表8 板20-15井補孔作業(yè)情況對比Table 8 Comparison table of hole repair operation in well plate 20-15

4 結(jié)論

(1)研發(fā)了多重油層保護修井液，通過對多種聚合物和添加劑進行優(yōu)化研究，研發(fā)了具有多重保護油層的修井液。

(2)室內(nèi)性能評價對比表明，該體系具有無固相、低濾失(小于15 mL)、強抑制(防膨率大于92%)、易返排(界面張力小于3)、巖芯滲透率恢復(fù)率高(恢復(fù)率大于91%)等特點。

(3)現(xiàn)場試驗應(yīng)用證明，該修井液能夠有效縮短作業(yè)井施工后產(chǎn)量恢復(fù)期(平均恢復(fù)期為3.1 d，恢復(fù)率為98.5%)，提高了修井效率。