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,中國海洋石油（中國）有限公司渤海分公司中國海洋石油技術(shù)服務(wù)公司江漢石油學院二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)致儲層損害各種處理劑在儲層孔隙中吸附、滯留、附集導(dǎo)致儲層損害射孔完井難以解除液相、處理劑對儲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儲層的損害對酸溶出高價金屬離子進行螯合作用，防止高價金屬離子二次

2、沉淀導(dǎo)致儲層損害,屏蔽暫堵與動失水的關(guān)系,屏蔽暫堵與動失水的關(guān)系,屏蔽暫堵技術(shù)主要解決鉆井液中固相顆粒對儲層的傷害，有利于降低液相對儲層的傷害、但不能徹底解決液相對儲層的傷害。在鉆開儲層的作業(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層保護。鉆井液濾液、水泥漿濾液二者綜合滲入儲層的深度遠遠超過完井射孔的深度，因此必須高度重視液相可能對儲層的傷害。,屏蔽暫堵與動失水的關(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。這是因為水泥漿濾液的高PH值和含有大量的Ca2+、Mg2+等高價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陰離子和或CO32-、SO42- 陰離子等形成無機和有機沉淀而對油氣儲層可能造成損害。,各種作業(yè)

4、液相對巖心滲透率的損害,各種作業(yè)液相對巖心滲透率的損害,聚合物溶液對巖心滲透率的影響,聚合物溶液對巖心滲透率的影響,聚合物溶液對巖心的污染深度,各作業(yè)液液相對巖心滲透率的損害---小結(jié),鉆井液濾液、水泥漿濾液及二者綜合對巖心滲透率的損害程度較大，在儲層保護研究和實施過程中必須引起充分的重視聚合物溶液對巖心滲透率的損害程度嚴重且損害深度較深，因此在完井作業(yè)中使用聚合物溶液作為工作液時必須注意儲層保護國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態(tài)吸附與解吸附,,,,1．吸附量隨驅(qū)替時間的變化,,,,60℃時HCS在油砂巖心上的吸附平衡時間約為40分鐘，比靜態(tài)吸附時間稍長，這主要是由于巖心流動實驗中驅(qū)替液是流動態(tài)的；另一方面，巖心經(jīng)過壓實，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態(tài)吸附與解吸附,,,,3．驅(qū)替流量對吸附量的影響,,,,實驗表明：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所造成。,,,,附1. HCS加量對巖心滲透率恢復(fù)值的影響,,粘土穩(wěn)定劑HCS的合理濃度,粘土穩(wěn)定劑HCS在油砂上達到飽和吸附時的濃度為1

8、.5--2.0%,因此侵入儲層的液體中的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、加量與消除無機垢的效果、加量與對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)系等方面進行了實驗研究，推薦出了合理的HTA濃度。,1 HTA濃度對溶液pH值的影響,溶液中H

9、TA濃度增加時，pH值下降，當溶液中HTA濃度為0.5%時，pH值達到1.0。,2 HTA濃度對溶液濁度的影響,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。但濃度達到0.4%時，趨于穩(wěn)定。,3 HTA濃度與無機垢溶解率的關(guān)系,HTA濃度增加時，對于不同濃度的CaCO3垢和MgCO3垢均具有很好的溶解作用。但加量到0.3%時，溶解趨于穩(wěn)定,4 HTA對有機處理劑降解性的影響,5 HTA對油砂的溶解作

10、用,HTA對不同油田的油砂均具有少量的溶蝕作用。pH值低時（即HTA加量增加），溶蝕作用增強。,6 HTA加量對巖心滲透率恢復(fù)值的影響,HTA加量增加時，Kd/Ko增加，但加量為0.3%時趨于平穩(wěn)。,HTA的濃度,通過室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，HTA加量增加，有利于保護儲層，疏通油氣層孔道，但加量達到0.3%時，這種作用效果趨于穩(wěn)定，所以推薦HTA的加量為0.3～0.5%。,保護儲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和螯合劑加量相對較大，這樣更有利于防止油層中粘土的水化膨脹、運移，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，用KCl等無機鹽調(diào)節(jié)。,隱型酸完井液的特點 HTA濃度與無機垢溶解率的關(guān)系,隱形酸螯合型完井液的特點,隱形酸螯合劑

12、對鉆井液濾餅酸溶性實驗,隱型酸完井液的特點 對酸溶性屏蔽環(huán)具有一定的消除效果,隱型酸完井液的特點 完井液對有機處理劑降解性的影響,隱形酸螯合型完井液的特點 隱形酸螯合型完井液對油砂的溶蝕,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,隱形酸完井液可提高Kd/Ko值,隱型酸完井液的特點

13、 對已損害的巖心，能夠一定程度消除害,隱形酸螯合型完井液的特點,防膨性評價,隱形酸螯合型完井液的特點,注入不同完井液體積時的Kd /Ko值,隱型酸完井液的特點 完井液對A3鋼的腐蝕評價,隱型酸完井液的特點 完井液對A3鋼的材料力學性能影響,隱型酸完井液的特點 完井液對橡膠密封圈的力學性能影響,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油田粘土絕對含量在9-14%，其中蒙脫石在10-94%。,SZ36-1、QHD32-6儲層的潛在損害因素,SZ36-1、QHD32-6油田儲層物性均較好，粘土含量較高，具有潛在的儲層損害問題。SZ36-1儲層存在弱至中等偏強速敏。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儲層存在中等偏強至強速敏，其臨界流速Vc為： 0.294m/d，速敏引起的滲透率損害率達70%。SZ36-1儲層屬強水敏性儲層，不配伍液體注入巖心后，其滲透率損害達73-9

16、2%，QHD32-6強和極強的水敏性，水敏引起的滲透率下降為46--85%,現(xiàn)場實施儲層保護的基本措施,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，再用海水＋砂洗液＋清洗液及過濾海水進行清洗，直至最后返出液的NTU值與出口基本接近，約26～29穩(wěn)定半小時左右。檢測過濾海水質(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。如果達不到要求，重新過濾。嚴格按照設(shè)計加藥 按照設(shè)計在過濾海水中加入藥劑，攪拌均勻備用。檢測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小時后再入井，入井時泥漿池攪拌器停開，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)明顯懸浮物時及時排放，并用過濾海水沖洗. 作業(yè)時的

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精細過濾。,現(xiàn)場實施儲層保護的基本措施,人員配備：從實驗井到生產(chǎn)井的完井作業(yè)過程中，江漢石油學院派出技術(shù)人員協(xié)助甲方監(jiān)督、泥漿工程師實施儲層保護技術(shù)措施。設(shè)備配備：專門配備了激光粒度儀、濁度儀檢測入井完井液的質(zhì)量。,現(xiàn)場完井液性能檢測,室內(nèi)跟蹤評價結(jié)果,現(xiàn)場完井液對天然巖心的污染評價,現(xiàn)場應(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,由于漏失嚴重，其漏失速度大于臨界流速，導(dǎo)致微粒運移損害儲層。并增加了完井液的成本。防砂過程中可能導(dǎo)致儲層損害的因素：（1）高速水充填可能引起速敏，導(dǎo)致微粒運移損害儲層。（2）充填砂形成的人工井壁的滲透率可能小于儲層的滲透率。（3）膠結(jié)性較好的儲層與非膠結(jié)性儲層的防砂工藝是否應(yīng)有區(qū)別。,存在問題,根據(jù)巖心敏感性實驗，其臨界流速為2.3m/d，流體流速超過該臨界流速，就會出現(xiàn)微粒運移現(xiàn)象。而

20、根據(jù)現(xiàn)場實際漏失速率及其射孔厚度，計算出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移。根據(jù)漏失速度及漏失量計算出完井液進入地層的深度達到1.94～5.08m。,解決漏失的 措施,對于低壓油氣儲層（地層壓力系數(shù)小于1）的完井作業(yè)，當采用常規(guī)完井液作業(yè)時，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，另一方面，由于漏失，又造成對油氣儲層的損害，降低了油氣儲層的產(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)約大量材料費用，還能有效地保護儲層，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，在熱力學上屬于不穩(wěn)定體系。若使泡沫保持很長一段時間，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,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)性實驗井的應(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、成本控制以及儲層保護效果等方面更加接近現(xiàn)場，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。隱型酸完井液與堿性完井液相比，更有利于保護儲層對現(xiàn)場四口入井完井液取樣跟蹤評價表明，滲透率恢復(fù)值大于99%，說明完井液對儲層無