活性鹽水完井液研究＊

舒福昌向興金李蔚萍肖加敏

何保生3李玉光3靳 勇3廖仲毅4

(1.長(zhǎng)江大學(xué); 2.荊州市漢科新技術(shù)研究所; 3.中海油研究總院; 4.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司)

活性鹽水完井液研究＊

舒福昌1向興金1李蔚萍2肖加敏2

何保生3李玉光3靳 勇3廖仲毅4

(1.長(zhǎng)江大學(xué); 2.荊州市漢科新技術(shù)研究所; 3.中海油研究總院; 4.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司)

針對(duì)渤海疏松砂巖稠油油藏儲(chǔ)層特點(diǎn)以及普通鹽水完井液與稠油不配伍的問(wèn)題,研制了活性鹽水完井液。性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明,所研制的活性鹽水完井液與儲(chǔ)層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性,與稠油具有較低的油-水界面張力,并具有很好的儲(chǔ)層保護(hù)性能,適用于海上疏松砂巖稠油油藏完井作業(yè)。

海上 疏松砂巖 稠油油藏 活性鹽水完井液 界面張力 配伍性 儲(chǔ)層保護(hù)

1 問(wèn)題的提出

研究表明,普通鹽水完井液的優(yōu)點(diǎn)是不含任何固相,可消除固相對(duì)油氣層的損害,濾液為一定濃度的鹽溶液,對(duì)粘土礦物的水化膨脹具有一定的抑制作用,可基本消除水敏損害,油氣層保護(hù)效果特別好[1]。但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),普通鹽水完井液與渤海SZ36-1、Q HD32-6、埕北等油田疏松砂巖稠油油藏的原油存在不配伍問(wèn)題,即完井液與稠油混合后出現(xiàn)嚴(yán)重的增粘現(xiàn)象(圖1)。這是由于稠油中存在著一些天然的油溶性表面活性劑,如環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等[2],當(dāng)在稠油中混入普通鹽水完井液時(shí)會(huì)形成油包水型乳狀液,且乳狀液粘度隨著鹽水完井液含量增大而迅速增大[3],完井液含量在40%～60%時(shí)粘度達(dá)到最大;當(dāng)鹽水完井液含量增加到一定程度后,乳狀液由油包水型反相成水包油型或穩(wěn)定性不高而破乳[3],其粘度顯著降低。普通完井液與稠油混合出現(xiàn)的乳化增粘現(xiàn)象,不利于稠油開(kāi)采,因此必須要研制一種適用于海上疏松砂巖稠油油藏的活性鹽水完井液,通過(guò)降低油-水界面張力來(lái)改善其與稠油的配伍性。

圖1 普通鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏原油的配伍性

2 活性鹽水完井液研制

2.1 配方確定

為了解決普通鹽水完井液和稠油混合出現(xiàn)的乳化增粘問(wèn)題,同時(shí)顯著降低油-水界面張力,提高油井產(chǎn)能,在普通鹽水完井液(KCl加重至 1.10 g/cm3)中加入表面活性劑,形成活性鹽水完井液,并對(duì)活性鹽水完井液與稠油混合后粘度以及油-水界面張力分別進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 含1%表面活性劑的活性鹽水完井液與QHD32-6-C4井原油的配伍性

圖3 表面活性劑加量對(duì)油-水界面張力的影響

由圖2可以看出:含1%表面活性劑SAA的活性鹽水完井液與Q HD32-6-C4井原油混合,隨著完井液體積比例增大,混合液粘度減小,表明活性鹽水完井液與稠油是配伍的,這是由于表面活性劑SAA親水性較強(qiáng),可通過(guò)改變?nèi)闋钜侯愋?將原來(lái)油包水乳狀液轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的水包油乳狀液,此時(shí)完井液為外相,其粘度遠(yuǎn)低于稠油粘度;含1%表面活性劑HRT的活性鹽水完井液與 QHD32-6-C4原油混合,隨著完井液體積比例增大,混合液體粘度先增大后減小,因此 HRT不能解決完井液與稠油混合出現(xiàn)的乳化增粘問(wèn)題。但是表面活性劑SAA對(duì)油-水界面張力降低效果不夠理想,當(dāng)其加量為2%時(shí),油-水界面張力仍大于10mN/m(圖3);而表面活性劑HRT卻能顯著降低油-水界面張力,當(dāng)其加量為1%時(shí)油-水界面張力即小于1mN/m(圖3)。綜合上述分析,將表面活性劑SAA和 HRT進(jìn)行復(fù)配,復(fù)配后的表面活性劑稱為HUL,HUL在鹽水完井液中的加量為2%。

最終確定的活性鹽水完井液配方為:天然海水+0.5%～1.0%溶蝕劑HRS+2.0%粘土穩(wěn)定劑HTW+2.0%緩蝕劑CA101-3+2.0%減阻劑HUL+ KCl(加重至1.10g/cm3)。

2.2 性能評(píng)價(jià)

2.2.1 配伍性

(1)與儲(chǔ)層巖石的配伍性

在完井作業(yè)過(guò)程中,完井液不可避免地會(huì)侵入儲(chǔ)層,如果完井液不能抑制儲(chǔ)層中粘土礦物的水化膨脹和微粒運(yùn)移,必然會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層孔喉堵塞,達(dá)不到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。室內(nèi)評(píng)價(jià)了所研制的活性鹽水完井液對(duì)疏松砂巖稠油油藏儲(chǔ)層巖心粉(巖樣經(jīng)抽提洗油后,粉碎過(guò)100目篩)的防膨率,結(jié)果表明活性鹽水完井液對(duì) NB35-2、SZ36-1、Q HD32-6和埕北油田儲(chǔ)層巖心粉的防膨率均大于 85%,分別為90.0%、86.7%、91.7%和90.0%,說(shuō)明活性鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏儲(chǔ)層巖石具有較好的配伍性。

(2)與地層水的配伍性

將所研制的活性鹽水完井液與地層水用5#玻砂漏斗過(guò)濾并在具塞三角瓶中按體積比1∶1混合,用SZD-1型散射光臺(tái)式渾濁計(jì)(上海市自來(lái)水公司節(jié)水設(shè)備總廠)測(cè)試濁度值。先在室溫下測(cè)定靜置0.5h、2h后的濁度值,然后將混合液放在恒溫水浴中(70℃)密閉加熱一定時(shí)間,觀察是否有沉淀生成,并測(cè)靜置6h、12h后的濁度值(表1)。

表1 所研制的活性鹽水完井液與地層水混合后的濁度

由表1可以看出,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6、埕北油田儲(chǔ)層地層水混合后,其濁度值均較小,且無(wú)沉淀發(fā)生,表明活性鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏地層水的配伍性較好。

(3)與稠油的配伍性

將所研制的活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏的原油以不同體積比例混合,然后在50°C下測(cè)得混合液體的粘度,結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油的配伍性

由圖4可以看出,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6及埕北等渤海疏松砂巖稠油油田原油混合,混合液體的粘度隨著完井液比例增大而顯著降低,說(shuō)明活性鹽水完井液與稠油具有較好的配伍性。因此,活性鹽水完井液進(jìn)入儲(chǔ)層可降低稠油流動(dòng)阻力,有利于提高油井產(chǎn)能。

2.2.2 與稠油的界面張力

室內(nèi)測(cè)定了所研制的活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油的油-水界面張力。結(jié)果表明,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6等海上疏松砂巖稠油油田原油均具有較低的油-水界面張力,分別為1.028、0.185和0.914mN/m,這有利于降低稠油流動(dòng)阻力。

2.2.3 儲(chǔ)層保護(hù)性能

依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》(SY/T6540-2002)進(jìn)行評(píng)價(jià), 2塊人造巖心原始?xì)鉁y(cè)滲透率分別為409×10-3μm2和356×10-3μm2。將人造巖心抽真空,用2%標(biāo)準(zhǔn)鹽水飽和;在80°C下正向用煤油測(cè)定原始滲透率Ko;反向擠入2倍孔隙體積(PV)的活性鹽水完井液,污染4h;取出巖心,在80°C下正向用煤油測(cè)定滲透率 Kd。實(shí)驗(yàn)測(cè)得2塊巖心滲透率恢復(fù)值(Kd/ Ko)分別為108.3%和105.9%,均大于100%(表面活性劑 HUL改變了巖心潤(rùn)濕性,從而使?jié)B透率增大),可見(jiàn)所研制的活性鹽水完井液的儲(chǔ)層保護(hù)性能良好。

3 結(jié)論

(1)針對(duì)普通鹽水完井液與稠油混合存在乳化增粘不配伍問(wèn)題,研制了適用于渤海疏松砂巖稠油油藏的活性鹽水完井液。該完井液體系配方為:天然海水+0.5%～1.0%溶蝕劑HRS+2.0%粘土穩(wěn)定劑HTW+2.0%緩蝕劑CA101-3+2.0%減阻劑HUL+加重劑KCl。

(2)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表明,所研制的海上疏松砂巖稠油油藏活性鹽水完井液與儲(chǔ)層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性,同時(shí)能夠降低油-水界面張力,巖心滲透率恢復(fù)值大于100%,具有很好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

[1] 向興金,董星亮,岳江河.完井液手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[2] 趙福麟.油田化學(xué)[M].山東東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2002.

[3] 孟江,向陽(yáng),魏小林,等.高內(nèi)相稠油油包水乳狀液流變性研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,29(2):122-124.收稿日期:2010-04-02 改回日期:2010-06-05

(編輯:孫豐成)

Abstract:The active brine completion fluid is developed for the characteristic of the unconsolidated sandstone heavy oil reservoir in Bohai Sea as well as for the incompatibility between the common brine completion fluid and the heavy oil in the offshore oilfields.The performance evaluation of the active brine completion fluid shows that the completion fluid owns excellent compatibility with the reservoir rocks,formation water and heavy oil, and has low interfacial tension of oil and water. The developed brine completion fluid also is demonstrated with good reservoir protective property. Therefore,it can be applied in the completion operation of offshore unconsolidated sandstone heavy oil reservoir.

Key words:offshore;unconsolidated sandstone; heavy oil reservoir;active brine completion fluid; interfacial tension;compatibility;reservoir protection

Study on active brine completion fluid

Shu Fuchang1Xiang Xingjin1Li Weiping2Xiao Jiamin2He Baosheng3Li Yuguang3Jin Yong3Liao Zhongyi4
(1.Yangtze University,Hubei,434023;2.Institute of J ingzhou Hanke New Technology,Hubei,434001; 3.CNOOC Research Institute,Beijing,100027; 4.Shanghai B ranch of CNOOC Ltd.,S hanghai,200030)

＊國(guó)家科技重大專項(xiàng)“多枝導(dǎo)流適度出砂技術(shù)”(2008ZX05024-003-10)部分研究成果。

舒福昌,男,副教授,1989年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)石油加工專業(yè),現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。地址:湖北省荊州市南湖路1號(hào)(郵編:434023)。