稠油井取換套防鈣侵修井液體系研究

謝建波

中國石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧盤錦 124000

在稠油多輪次吞吐開發(fā)后期，作業(yè)過程中無法避免套管損害的情況。在取套擴(kuò)眼以及鉆塞的同時(shí)，伴隨著嚴(yán)重的鈣侵現(xiàn)象，需停止套銑鉆進(jìn)；調(diào)配或更換修井液，會(huì)造成修井液流失，致施工周期延長以及施工成本增加。

在取換套管施工中，套銑修井液性能的好壞直接影響到套銑工作的成敗。配制修井液需要具備的功能：防噴、能確保井下安全施工；能攜帶水泥碎塊、巖屑，確保不卡鉆；使井壁穩(wěn)定，能防止井壁坍塌；能防鈣侵，修井液性能穩(wěn)定等。通過室內(nèi)試驗(yàn)，現(xiàn)對取換套防鈣侵修井液體系進(jìn)行研究，改善原有修井液體系，以保證能及時(shí)處理鈣侵與黏土侵所造成的復(fù)雜情況。優(yōu)選滿足修井液的性能的各種試劑，并進(jìn)行性能評價(jià)，并驗(yàn)證修井液配方的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

1 修井液體系配方

修井液主劑是基漿，使用現(xiàn)場自然造漿的修井液，主要是使用膨潤土加水配制成密度1.20 g/cm3，黏度52 s的液體作為基漿。優(yōu)選抗水泥侵性較強(qiáng)KPAM作主聚物。

通過對修井液體系內(nèi)防塌劑、降濾失劑及配比的優(yōu)選[1]，配制出防鈣侵修井液體系的配方，并且建立有效的防鈣侵修井液體系。

1.1 防塌劑的優(yōu)選

根據(jù)遼河油田稠油區(qū)塊油層組泥巖段巖屑的研究，選防塌劑FT-342，YGY，SKCM，并對其做滾動(dòng)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。

滾動(dòng)回收試驗(yàn)結(jié)果表1表明，對油層組泥巖的抑制作用最強(qiáng)的是1%SKCM溶液，其能夠使得泥巖所受水泥侵污染的影響變化小。故確定修井液配方中防塌劑為SKCM。

表1 防塌劑溶液的回收率

1.2 降濾失劑優(yōu)選

降濾失劑來維持修井液的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)選用CMC、SPC、SPNH抗鈣侵濾失藥品進(jìn)行研究[2-3]，基漿為現(xiàn)場施工過程中使用的修井液，修井液的絮凝劑為KPAM，降濾失劑在90 ℃/8 h時(shí)的性能濾失實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

通過表2可以看出：降濾失性最好的是SPNH，當(dāng)濾失劑劑量增大到一定值時(shí)，失水下降的情況將穩(wěn)定在一個(gè)固定值并且不再有明顯的下降，所以選擇1.0%的SPNH作為修井液的降濾失劑。

表2 降濾失劑性能濾失測定結(jié)果

1.3 銨堿混合劑實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過對修井液性能的前期處理，在套銑封固時(shí)，鉆井液的性能不容易變化[4-5]。所以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)的純堿(kg)∶銨鹽(kg)∶水(m3)膠液混合劑配比分別為：

1號(hào)，配比為16∶30∶1；2號(hào)，配比為20∶30∶1；3號(hào)，配比為24∶30∶1。

表3 銨堿比的混合劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，配比值最佳的是3號(hào)；基漿+3號(hào)配比的配方，會(huì)使處理后修井液的黏度、切力、失水顯著降低，而且修井液的性能也明顯變好，此配比值非常適合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。

通過實(shí)驗(yàn)室對不同的處理劑的各種組合研究與選擇，優(yōu)選出“防鈣侵修井液體系”的配方為：基漿+0.2%～0.25%KPAM+1.5%SKCM+1.0%～1.2%NPAN+1.0%SPNH+0.1%YH-1+1.5%QS-2。

2 修井液體系室內(nèi)評價(jià)

2.1 滾動(dòng)回收試驗(yàn)

室內(nèi)選擇了研發(fā)防鈣侵井液、KCL修井液、有機(jī)硅修井液、抗水泥侵修井液4組配方體系進(jìn)行基本性能測定進(jìn)行，通過利用滾動(dòng)回收試驗(yàn)用來評價(jià)其抑制性能，試驗(yàn)效果見圖1。

由圖1可知，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：回收率最高的是優(yōu)選出的防鈣侵體系，因?yàn)樵撆浞襟w系對易水化的巖樣抑分散能力比較強(qiáng)。

圖1 不同配方滾動(dòng)回收試驗(yàn)

2.2 頁巖膨脹率實(shí)驗(yàn)

利用NP-03型頁巖膨脹儀將防鈣侵體系、有機(jī)硅體系、氯化鉀體系以及抗水泥侵體系濾液的膨脹量分別測定出來，結(jié)果見圖2。

圖2 頁巖膨脹率實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果表明：膨脹率最低的是防鈣侵修井液體系頁巖，井壁穩(wěn)定性最好。

2.3 抗水泥污染性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)

將現(xiàn)場密度為1.20 g/cm3，黏度為52 s自然造漿的修井液作為基液，并對整個(gè)體系抗水泥污染性能進(jìn)行評價(jià)，試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)見表4。

表4 抗水泥污染性能評價(jià)對比試驗(yàn)結(jié)果

由表4可見，水泥侵時(shí)防鈣侵修井液體系的黏切力適中，性能比較穩(wěn)定。經(jīng)過抗水泥污染性能評價(jià)測試發(fā)現(xiàn)，防鈣侵修井液體系的黏切力在水泥侵時(shí)表現(xiàn)適中，抗水泥污染性能也比較穩(wěn)定。

2.4 修井液體系機(jī)理

修井液體系中的防塌劑SKCM和NPAN膠液相互協(xié)同作用[6]能夠有效地控制黏土水化。絮凝劑KPAM對流動(dòng)形式很好地抑制了泥巖的吸水性與分散作用，有利于井壁穩(wěn)定；能夠較好地控制黏度，即需要維持黏度比較低的狀態(tài)；保持動(dòng)塑比(使其在0.5～0.7之間)，這樣才會(huì)使剪切稀釋性較強(qiáng)、流變型被控制的較好、能夠有較好的觸變性，利用SPNH和NPAN膠液控制失水；泥餅質(zhì)量高，固相含量小，減輕固相的入侵，可以有效保護(hù)儲(chǔ)集層。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

通過防鈣侵修井液在遼河油田歡喜嶺采油廠試驗(yàn)1口取套井進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，結(jié)合在施工過程中套銑封固段及非封固段修井液維護(hù)，現(xiàn)場使用情況見表5，泥漿性能見表6。

表5 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

表6 防鈣侵修井液和原體系性能對比

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，防鈣侵修井液體系性能在常溫下相對比較穩(wěn)定，且效果良好。

利用原來的修井液與優(yōu)化后的修井液體系分別污染的巖心，測試其滲透率恢復(fù)值，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值評價(jià)

對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在巖心滲透率低、黏土礦物成分復(fù)雜的條件下，原來的的修井液滲透率的恢復(fù)值能夠增加至78.01%～83.23%，平均81.18%；而利用優(yōu)化后的修井液進(jìn)行損害實(shí)驗(yàn)，滲透率恢復(fù)值可以達(dá)到90.03%～93.38%，平均91.99%。能夠滿足該地區(qū)儲(chǔ)層保護(hù)的要求。

4 結(jié)論

1)針對稠油井取換套工程地質(zhì)現(xiàn)狀，擇優(yōu)選出抗水泥侵性較強(qiáng)的主聚物KPAM、降濾失劑SPNH和NPAN、防塌劑SAKH和暫堵劑QS-2。確定防鈣侵修井液配方為：基漿+0.2%～0.25%KPAM+1.0%SKCM+1.0%～1.2%NPAN+1.0%SPNH+0.1%YH-1+1.5%QS-2。

2)對防鈣侵修井液體系進(jìn)行性能評價(jià)，得出防鈣侵修井液體系配方的降濾失性能、抗污染的能力、抗鈣侵能力很強(qiáng)、并且抑制包被能力也被大大提高。在現(xiàn)場實(shí)施效果明顯良好，該修井液體系能滿足取換套的要求。

3)通過對防鈣侵修井液體系的研究和應(yīng)用表明，優(yōu)選的防鈣侵修井液體系可通過一般的井控設(shè)備,能夠得到很好地控制；濾失量很小、其性能受影響變化較小、有更好的流動(dòng)性；可以有效保護(hù)儲(chǔ)集層，水泥并不能對其有很大的影響，使得修井液更加穩(wěn)定。

[1] 丁彭偉,鄢捷年.新型MEG鉆井液體系的研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2005,27(6):750-754.

[2] SHANNA M M, WNDERLIEH R W. The altemation of rock properties due to interactions with drilling fluld components[J].SPE,1987(1):127-143.

[3] 薛立國. NJ-1抗溫抗鈣聚合物降濾失劑的研制與應(yīng)用[D]. 上海：中國石油大學(xué)(華東).2005.

[4] 莊巖. 低密度抗高溫水包油泡沫鉆井液研究[D]. 中國石油大學(xué)(華東). 2008.

[5] 孫金聲,林喜斌，張斌，等.國外超低滲透鉆井液技術(shù)綜述[J].鉆井液與完井液,2005,25(1):35-37.

[6] 劉謙渭,劉長松,賈連壁，等.中原油田油水井套管損壞機(jī)理分析及防治技術(shù)[J].斷塊油氣田.1998，5(5):49-53.