隱型酸完井液體系研究與應(yīng)用

1、隱型酸完井液體系研究與應(yīng)用,中國(guó)海洋石油（中國(guó)）有限公司渤海分公司中國(guó)海洋石油技術(shù)服務(wù)公司江漢石油學(xué)院二OOO年四月,問題的提出,各種作業(yè)液，地層水之間不配伍導(dǎo)致儲(chǔ)層損害各種處理劑在儲(chǔ)層孔隙中吸附、滯留、附集導(dǎo)致儲(chǔ)層損害射孔完井難以解除液相、處理劑對(duì)儲(chǔ)層的損害射孔完井難以解除孔眼之間縱向上的屏蔽暫堵環(huán)將完井液與酸洗液相結(jié)合，解除液相、處理劑和酸溶性暫堵劑對(duì)儲(chǔ)層的損害對(duì)酸溶出高價(jià)金屬離子進(jìn)行螯合作用，防止高價(jià)金屬離子二次

2、沉淀導(dǎo)致儲(chǔ)層損害,屏蔽暫堵與動(dòng)失水的關(guān)系,屏蔽暫堵與動(dòng)失水的關(guān)系,屏蔽暫堵技術(shù)主要解決鉆井液中固相顆粒對(duì)儲(chǔ)層的傷害，有利于降低液相對(duì)儲(chǔ)層的傷害、但不能徹底解決液相對(duì)儲(chǔ)層的傷害。在鉆開儲(chǔ)層的作業(yè)過程中，即使采用了屏蔽式暫堵技術(shù)，但外泥餅滲透率仍比內(nèi)泥餅滲透率低得多，調(diào)整好鉆井液的失水造壁性有利于儲(chǔ)層保護(hù)。鉆井液濾液、水泥漿濾液二者綜合滲入儲(chǔ)層的深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過完井射孔的深度，因此必須高度重視液相可能對(duì)儲(chǔ)層的傷害。,屏蔽暫堵與動(dòng)失水的關(guān)系—

3、—小結(jié),各作業(yè)液濾液的配伍性,各作業(yè)液濾液的配伍性,各作業(yè)液濾液的配伍性---小結(jié),室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鉆井液、水泥漿、完井液和地層水、水泥漿濾液與完井液、聚合物鉆井液濾液和地層水均不配伍，濁度值顯著升高，有的甚至出現(xiàn)了大塊的絮狀沉淀。這是因?yàn)樗酀{濾液的高PH值和含有大量的Ca2+、Mg2+等高價(jià)金屬離子以及各種水泥漿處理劑、完井液和地層水中的有機(jī)陰離子和或CO32-、SO42- 陰離子等形成無機(jī)和有機(jī)沉淀而對(duì)油氣儲(chǔ)層可能造成損害。,各種作業(yè)

4、液相對(duì)巖心滲透率的損害,各種作業(yè)液相對(duì)巖心滲透率的損害,聚合物溶液對(duì)巖心滲透率的影響,聚合物溶液對(duì)巖心滲透率的影響,聚合物溶液對(duì)巖心的污染深度,各作業(yè)液液相對(duì)巖心滲透率的損害---小結(jié),鉆井液濾液、水泥漿濾液及二者綜合對(duì)巖心滲透率的損害程度較大，在儲(chǔ)層保護(hù)研究和實(shí)施過程中必須引起充分的重視聚合物溶液對(duì)巖心滲透率的損害程度嚴(yán)重且損害深度較深，因此在完井作業(yè)中使用聚合物溶液作為工作液時(shí)必須注意儲(chǔ)層保護(hù)國(guó)外油公司在完井作業(yè)后采用酸液清洗油

5、井,隱形酸完井液基本組成,過濾海水或過濾鹽水粘土穩(wěn)定劑HCS、隱型酸螯合劑HTA、防腐殺菌劑CA101密度調(diào)節(jié)劑： NaCl/KCl(1.01-- 1.20g/cm3) CaCl2(1.01--1.39g/cm3) CaCl2/CaBr2(1.40--1.80g/cm3) CaCl2/ZnBr2(1.81--2.30g/cm3),附1.單劑對(duì)含不同粘

6、土的巖心滲透率恢復(fù)值的影響,附1.粘土穩(wěn)定劑在油砂巖上的動(dòng)態(tài)吸附與解吸附,,,,1．吸附量隨驅(qū)替時(shí)間的變化,,,,60℃時(shí)HCS在油砂巖心上的吸附平衡時(shí)間約為40分鐘，比靜態(tài)吸附時(shí)間稍長(zhǎng)，這主要是由于巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)中驅(qū)替液是流動(dòng)態(tài)的；另一方面，巖心經(jīng)過壓實(shí)，已緊密堆集，比表面積變小。,,,附1.粘土穩(wěn)定劑在油砂巖心上的動(dòng)態(tài)吸附與解吸附,,,,2．吸附量與粘土穩(wěn)定劑濃度的關(guān)系以及飽和吸附量的測(cè)定,,,,隨著HCS濃度增大，HCS在巖心上的

7、吸附量也逐漸增加，在1.5～2.0%左右趨于平穩(wěn)，基本符合Langmuir型吸附等溫線，故飽和吸附濃度為1.5～2.0%。,,,,附1.粘土穩(wěn)定劑在油砂巖心上的動(dòng)態(tài)吸附與解吸附,,,,3．驅(qū)替流量對(duì)吸附量的影響,,,,實(shí)驗(yàn)表明：隨著驅(qū)替流量增大，吸附量略為減少，但變化不大。這可能是由于液體的沖刷和擾動(dòng)所造成。,,,,附1. HCS加量對(duì)巖心滲透率恢復(fù)值的影響,,粘土穩(wěn)定劑HCS的合理濃度,粘土穩(wěn)定劑HCS在油砂上達(dá)到飽和吸附時(shí)的濃度為1

8、.5--2.0%,因此侵入儲(chǔ)層的液體中的HCS的加量>1.5%。射孔液中的HCS的加量為2.0%。壓井液，充填液等工作液中的HCS的加量為1.5%。,附2.隱形酸完井液中HTA加量的確定,室內(nèi)從HTA加量與其溶液的pH關(guān)系、加量與降低高濁度值的效果、加量與消除無機(jī)垢的效果、加量與對(duì)高分子處理劑的降解率和加量與巖心滲透率恢復(fù)值的關(guān)系等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，推薦出了合理的HTA濃度。,1 HTA濃度對(duì)溶液pH值的影響,溶液中H

9、TA濃度增加時(shí)，pH值下降，當(dāng)溶液中HTA濃度為0.5%時(shí)，pH值達(dá)到1.0。,2 HTA濃度對(duì)溶液濁度的影響,隨著HTA濃度的增加，混合液濁度下降，溶液逐漸清轍，且濃度越高，效果越明顯。但濃度達(dá)到0.4%時(shí)，趨于穩(wěn)定。,3 HTA濃度與無機(jī)垢溶解率的關(guān)系,HTA濃度增加時(shí)，對(duì)于不同濃度的CaCO3垢和MgCO3垢均具有很好的溶解作用。但加量到0.3%時(shí)，溶解趨于穩(wěn)定,4 HTA對(duì)有機(jī)處理劑降解性的影響,5 HTA對(duì)油砂的溶解作

10、用,HTA對(duì)不同油田的油砂均具有少量的溶蝕作用。pH值低時(shí)（即HTA加量增加），溶蝕作用增強(qiáng)。,6 HTA加量對(duì)巖心滲透率恢復(fù)值的影響,HTA加量增加時(shí)，Kd/Ko增加，但加量為0.3%時(shí)趨于平穩(wěn)。,HTA的濃度,通過室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，HTA加量增加，有利于保護(hù)儲(chǔ)層，疏通油氣層孔道，但加量達(dá)到0.3%時(shí)，這種作用效果趨于穩(wěn)定，所以推薦HTA的加量為0.3～0.5%。,保護(hù)儲(chǔ)層的完井液體系配方,說明：1）射孔液為第一次與油層接觸的液體，所以

11、粘土穩(wěn)定劑HCS和螯合劑加量相對(duì)較大，這樣更有利于防止油層中粘土的水化膨脹、運(yùn)移，以及有利于消除前期作業(yè)中濾液產(chǎn)生的沉淀。 2）封隔液為長(zhǎng)期置于套管與油管之間的液體，應(yīng)注意加燒堿將PH值調(diào)至9～10，并加入CA101防腐殺菌劑。 3）如果密度低時(shí)，用KCl等無機(jī)鹽調(diào)節(jié)。,隱型酸完井液的特點(diǎn) HTA濃度與無機(jī)垢溶解率的關(guān)系,隱形酸螯合型完井液的特點(diǎn),隱形酸螯合劑

12、對(duì)鉆井液濾餅酸溶性實(shí)驗(yàn),隱型酸完井液的特點(diǎn) 對(duì)酸溶性屏蔽環(huán)具有一定的消除效果,隱型酸完井液的特點(diǎn) 完井液對(duì)有機(jī)處理劑降解性的影響,隱形酸螯合型完井液的特點(diǎn) 隱形酸螯合型完井液對(duì)油砂的溶蝕,注入不同體積 巖心滲透率的變化,隱形酸螯合型完井液的特點(diǎn),隱形酸完井液可提高Kd/Ko值,隱型酸完井液的特點(diǎn)

13、 對(duì)已損害的巖心，能夠一定程度消除害,隱形酸螯合型完井液的特點(diǎn),防膨性評(píng)價(jià),隱形酸螯合型完井液的特點(diǎn),注入不同完井液體積時(shí)的Kd /Ko值,隱型酸完井液的特點(diǎn) 完井液對(duì)A3鋼的腐蝕評(píng)價(jià),隱型酸完井液的特點(diǎn) 完井液對(duì)A3鋼的材料力學(xué)性能影響,隱型酸完井液的特點(diǎn) 完井液對(duì)橡膠密封圈的力學(xué)性能影響,SZ36-1油田與QHD

14、32-6油田粘土礦物比較,1） SZ36-1油田粘土絕對(duì)含量在7-26%，其中伊蒙混層在6-62%，而混層比中蒙脫石占52-94%。2）QHD32-6油田粘土絕對(duì)含量在9-14%，其中蒙脫石在10-94%。,SZ36-1、QHD32-6儲(chǔ)層的潛在損害因素,SZ36-1、QHD32-6油田儲(chǔ)層物性均較好，粘土含量較高，具有潛在的儲(chǔ)層損害問題。SZ36-1儲(chǔ)層存在弱至中等偏強(qiáng)速敏。滲透率在250×10-3μm2以上的巖心，

15、其臨界流速Vc為：2.3m/d，臨界流量Qc為：2.3m3/d·m2；滲透率在100×10-3μm2左右的巖心，其臨界流速Vc為：1.4m/d，流界流量Qc為：1.46m3/d·m2。速敏引起的滲透率損害率29-62%。QHD32-6儲(chǔ)層存在中等偏強(qiáng)至強(qiáng)速敏，其臨界流速Vc為： 0.294m/d，速敏引起的滲透率損害率達(dá)70%。SZ36-1儲(chǔ)層屬強(qiáng)水敏性儲(chǔ)層，不配伍液體注入巖心后，其滲透率損害達(dá)73-9

16、2%，QHD32-6強(qiáng)和極強(qiáng)的水敏性，水敏引起的滲透率下降為46--85%,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施儲(chǔ)層保護(hù)的基本措施,清洗管匯與井筒 每口井第一次射孔作業(yè)前，對(duì)泥漿池、套管及鉆具用海水沖洗后，用燒堿水（PH=12）靜止浸泡2－5小時(shí)，再用海水＋砂洗液＋清洗液及過濾海水進(jìn)行清洗，直至最后返出液的NTU值與出口基本接近，約26～29穩(wěn)定半小時(shí)左右。檢測(cè)過濾海水質(zhì)量 配制完井液的海水均用2μm過濾器過濾，過濾器出口的海水濁

17、度值NTU<20，粒徑<2μm。如果達(dá)不到要求，重新過濾。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)加藥 按照設(shè)計(jì)在過濾海水中加入藥劑，攪拌均勻備用。檢測(cè)PH值，凡與油層接觸的作業(yè)液PH<5。保證入井流體的清潔 加入藥劑后的作業(yè)液 不需過濾，但配好的完井液應(yīng)靜止2－3小時(shí)后再入井，入井時(shí)泥漿池?cái)嚢杵魍ｉ_，以避免底部可能存在的懸浮物入井. 泥漿池底殘留完井液出現(xiàn)明顯懸浮物時(shí)及時(shí)排放，并用過濾海水沖洗. 作業(yè)時(shí)的

18、返出液直接排放。如果回收利用，須用地面罐回收，先用10μm過濾芯粗過濾后再用2μm精細(xì)過濾。,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施儲(chǔ)層保護(hù)的基本措施,人員配備：從實(shí)驗(yàn)井到生產(chǎn)井的完井作業(yè)過程中，江漢石油學(xué)院派出技術(shù)人員協(xié)助甲方監(jiān)督、泥漿工程師實(shí)施儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)措施。設(shè)備配備：專門配備了激光粒度儀、濁度儀檢測(cè)入井完井液的質(zhì)量。,現(xiàn)場(chǎng)完井液性能檢測(cè),室內(nèi)跟蹤評(píng)價(jià)結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)完井液對(duì)天然巖心的污染評(píng)價(jià),現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果,完井液的成本及漏失量,完井液的配制量與漏失量,完井液的配

19、制量及漏失量,材料消耗及成本,存在問題,由于漏失嚴(yán)重，其漏失速度大于臨界流速，導(dǎo)致微粒運(yùn)移損害儲(chǔ)層。并增加了完井液的成本。防砂過程中可能導(dǎo)致儲(chǔ)層損害的因素：（1）高速水充填可能引起速敏，導(dǎo)致微粒運(yùn)移損害儲(chǔ)層。（2）充填砂形成的人工井壁的滲透率可能小于儲(chǔ)層的滲透率。（3）膠結(jié)性較好的儲(chǔ)層與非膠結(jié)性儲(chǔ)層的防砂工藝是否應(yīng)有區(qū)別。,存在問題,根據(jù)巖心敏感性實(shí)驗(yàn)，其臨界流速為2.3m/d，流體流速超過該臨界流速，就會(huì)出現(xiàn)微粒運(yùn)移現(xiàn)象。而

20、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際漏失速率及其射孔厚度，計(jì)算出E1井的1、2、3防砂層的漏失流速分別為6.3m/d、21m/d和6.04m/d，超過了臨界流速2.3m/d，可能容易引起微粒運(yùn)移。根據(jù)漏失速度及漏失量計(jì)算出完井液進(jìn)入地層的深度達(dá)到1.94～5.08m。,解決漏失的 措施,對(duì)于低壓油氣儲(chǔ)層（地層壓力系數(shù)小于1）的完井作業(yè)，當(dāng)采用常規(guī)完井液作業(yè)時(shí)，無論是采用過濾清潔鹽水、海水、聚合物膠液，還是改性鉆井液，因其密度大于1.0g/cm3，都存在著漏失。

21、完井液的大量漏失，一方面造成材料的大量浪費(fèi)，另一方面，由于漏失，又造成對(duì)油氣儲(chǔ)層的損害，降低了油氣儲(chǔ)層的產(chǎn)能。若能研究和開發(fā)一種低密度的完井液體系，使之即能滿足完井作業(yè)，又能平衡地層壓力而不出現(xiàn)漏失，則不僅能節(jié)約大量材料費(fèi)用，還能有效地保護(hù)儲(chǔ)層，因此開展相關(guān)方面的研究工作具有非常重要的意義。,解決漏失的 措施,泡沫屬于多相混合體系，在熱力學(xué)上屬于不穩(wěn)定體系。若使泡沫保持很長(zhǎng)一段時(shí)間，可從兩方面做工作：降低表面張力，亦即降低界面自

22、由能?？赏ㄟ^添加表面活性劑——發(fā)泡劑來解決； 增加液相粘度，延緩氣泡聚并速度，可通過添加聚合物——穩(wěn)泡劑來解決；,施工方案設(shè)計(jì),天然海水+0.9%穩(wěn)泡劑+0.1%起泡劑常溫常壓下密度為0.5g/cm3。 完井液分兩段注入：下段為隱形酸完井液，上段為泡沫完井液。 兩段不同類型、不同密度的完井液折算后密度應(yīng)小于1. 0g/cm3。 計(jì)算公式：?需要H= ?隱形酸h+ ?泡沫(H-h) 如H=3000米深的井， ?需要= 0.95g

23、/cm3， ?隱形酸=1.03g/cm3, ?泡沫=0.5g/cm3,則h=2547m,泡沫段的高度為H-h=453m.,結(jié)論,經(jīng)過JZ93、SZ36-1二期開發(fā)先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)井的應(yīng)用和三年的室內(nèi)反復(fù)研究，隱型酸完井液體系在濃度的 優(yōu)化設(shè)計(jì)、成本控制以及儲(chǔ)層保護(hù)效果等方面更加接近現(xiàn)場(chǎng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。隱型酸完井液與堿性完井液相比，更有利于保護(hù)儲(chǔ)層對(duì)現(xiàn)場(chǎng)四口入井完井液取樣跟蹤評(píng)價(jià)表明，滲透率恢復(fù)值大于99%，說明完井液對(duì)儲(chǔ)層無