活性鹽水完井液體系研究

舒福昌（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

向興金（長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

李蔚萍，肖加敏（荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北 荊州434001）

何保生，李玉光，靳 勇（中海石油研究中心，北京100027）

廖仲毅（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海200030）

活性鹽水完井液體系研究

舒福昌（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

向興金（長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

李蔚萍，肖加敏（荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北 荊州434001）

何保生，李玉光，靳 勇（中海石油研究中心，北京100027）

廖仲毅（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海200030）

針對海上疏松砂巖稠油油藏的儲層特點(diǎn)以及普通鹽水完井液與稠油存在不配伍問題，優(yōu)選出表面活性劑HUL加入到普通鹽水完井液中，不僅能改善完井液與稠油的配伍性，降低稠油流動阻力，而且能同時降低油－液界面張力?；钚喳}水完井液性能評價結(jié)果表明，該完井液與儲層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性，并具有很好的儲層保護(hù)效果，可適用于海上疏松砂巖稠油油藏完井作業(yè)。

鹽水完井液；稠油油藏；表面活性劑；界面張力；配伍性；儲層保護(hù)

針對海上疏松砂巖稠油油藏的儲層特點(diǎn)，結(jié)合儲層敏感性評價結(jié)果和普通鹽水完井液與稠油存在不配伍問題，通過表面活性劑復(fù)配優(yōu)選，研究了活性鹽水完井液體系。在普通鹽水完井液中加入表面活性劑，不僅能改善完井液與稠油的配伍性，降低稠油流動阻力，而且能同時降低油－液界面張力，以達(dá)到保護(hù)儲層的目的，同時也有利于提高油井產(chǎn)能。

1 普通鹽水完井液的優(yōu)點(diǎn)與不足

根據(jù)儲層敏感性評價結(jié)果，NB35－2、SZ36－1、QHD32－6、埕北等油田儲層均存在極強(qiáng)水敏、強(qiáng)水敏和中等偏弱水敏等不同程度的水敏，同時儲層也存在著因微粒運(yùn)移造成的儲層損害，因此普通鹽水完井液可適用于海上疏松砂巖稠油油藏完井作業(yè)。普通鹽水完井液配方為：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＋鹽加重劑。其中粘土穩(wěn)定劑HTW能防止儲層發(fā)生水敏性損害；溶蝕劑HRS能最大限度地解除前期工作液對儲層造成的損害；緩蝕劑CA101－3能防止井下管柱腐蝕。

圖1 普通鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油配伍性

普通鹽水完井液的優(yōu)點(diǎn)是不含任何固相，可消除固相對油氣層的損害，濾液為一定濃度的鹽溶液，對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］。但是通過試驗評價發(fā)現(xiàn)，普通鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏的原油存在不配伍問題，即完井液與稠油混合后出現(xiàn)嚴(yán)重的增粘現(xiàn)象（見圖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會形成油包水型乳狀液，且乳狀液粘度隨著完井液比例增大而迅速增大，這是由于乳狀液內(nèi)相體積濃度的增大引起的［3］，完井液比例在40%～60%時粘度達(dá)到最大；當(dāng)普通鹽水完井液比例增加到一定程度后，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。普通鹽水完井液與稠油混合出現(xiàn)的乳化增粘現(xiàn)象，不利于稠油開采，因此必須通過降低油水界面張力，改善普通鹽水完井液與稠油的配伍性。

2 表面活性劑優(yōu)選

為了解決普通鹽水完井液和稠油混合出現(xiàn)的乳化增粘問題，同時顯著降低油水界面張力，以提高油井產(chǎn)能。在上述普通鹽水完井液（KCl加重至1.10g/cm3）中加入表面活性劑，稱為活性鹽水完井液。對活性鹽水完井液與稠油混合后粘度以及油－液界面張力分別進(jìn)行評價，結(jié)果見圖2和圖3。

由圖2和圖3可以看出，活性鹽水完井液與 QHD32－6－C4井原油混合，隨著完井液比例增大，粘度減小，沒有出現(xiàn)明顯增粘現(xiàn)象，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)，可通過改變?nèi)闋钜侯愋停瑢⒃瓉碛桶闋钜恨D(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的水包油乳狀液，此時完井液為外相，而其粘度遠(yuǎn)低于稠油粘度。但是表面活性劑SAA對油－液界面張力降低得不夠低，當(dāng)其加量為2%時，油－液界面張力仍大于10mN/m。而表面活性劑HRT卻能顯著降低油－液界面張力，當(dāng)其加量為1%時油－液界面張力小于1mN/m。為此，將表面活性劑SAA和HRT進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配后表面活性劑稱為減阻劑HUL，其在鹽水完井液中加量為2%。

圖2 含1%表面活性劑SAA鹽水完井液與QHD32－6－C4井原油的配伍性

圖3 表面活性劑加量對油－液界面張力的影響

3 活性鹽水完井液性能評價

活性鹽水完井液配方：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）

3.1 完井液與儲層巖石配伍性

在完井作業(yè)過程中，完井液不可避免地會侵入儲層。如果完井液不能抑制儲層中粘土礦物的水化膨脹和微粒運(yùn)移，必然會導(dǎo)致儲層孔喉堵塞，達(dá)不到保護(hù)儲層的目的。室內(nèi)評價了活性鹽水完井液對疏松砂巖稠油油藏儲層巖心粉（巖樣經(jīng)抽提洗油后，粉碎過100目篩）的防膨率。結(jié)果表明，活性鹽水完井液對NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田和埕北油田儲層巖心粉的防膨率均大于85%，分別為90.0%、86.7%、91.7%和90.0%，說明活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏儲層巖石具有較好的配伍性。

3.2 完井液與地層水配伍性

將活性鹽水完井液與地層水用5＃玻砂漏斗過濾后，在具塞三角瓶中按體積比1∶1混合后，用SZD－1型散射光臺式渾濁計（上海市自來水公司節(jié)水設(shè)備總廠）室溫下測定濁度值后，放在恒溫水浴中70℃密閉加熱一定時間，觀察是否有沉淀生成，并測其濁度值。結(jié)果見表1。

表1 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 油 田、SZ36－1 油 田、QHD32－6油田、埕北油田儲層地層水混合后濁度值均較小且無沉淀發(fā)生，表明配伍性較好。

3.3 完井液與稠油的界面特性

室內(nèi)測定了活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油的油－液界面張力。結(jié)果表明，活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田原油均具有較低的油－液界面張力，分別為1.028、0.185和0.914mN/m。

3.4 完井液與稠油配伍性

將活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏的原油以不同比例混合，然后在50℃下測得混合液體的粘度，結(jié)果見圖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，活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏NB35－2油田、SZ36－1油田、QHD32－6油田以及埕北油田原油混合，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)入儲層可降低稠油流動阻力，有利于提高油井產(chǎn)能。

3.5 活性鹽水完井液儲層保護(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)評價方法》（SY/T6540－2002）進(jìn)行評價，2塊巖心為人造巖心，巖心原始?xì)鉁y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℃下正向用煤油測定原始滲透率Ko；反向擠入2PV的活性鹽水完井液，污染4h；取出巖心，在80℃下正向用煤油測定滲透率Kd。試驗測得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%，可見活性鹽水完井液的儲層保護(hù)性能良好。

4 結(jié) 論

1）針對普通鹽水完井液與稠油混合存在乳化增粘不配伍問題，優(yōu)選出表面活性劑HUL，加入到普通鹽水完井液中，不僅能改善完井液與稠油的配伍性，降低稠油流動阻力，而且能同時降低油－液界面張力。

2）確定了適應(yīng)于渤海疏松砂巖稠油油藏的活性鹽水完井液體系配方：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。

3）活性鹽水完井液與儲層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性。

4）活性鹽水完井液污染后巖心滲透率恢復(fù)值均大于100%，具有很好的儲層保護(hù)效果。

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

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

［3］孟江，向陽，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，2007，29（2）：122～124.

Study on Active Brine Completion Fluids

SHU Fu－chang（College of Chemistry and Environmental Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）
XIANG Xing－jin（College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）
LI Wei－ping，XIAO Jia－min（Institute of Jingzhou Hanc New Technology，Jingzhou434001，Hubei，China）
HE Bao－sheng，LI Yu－guang，JIN Yong（CNOOC Research Center，Beijing100027，China）
LIAO Zhong－yi（CNOOC，Shanghai200030，China）

Surfactant HUL was optimized in allusion to the characteristics of the unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs as well as the incompatibility between the common brine completion fluid and heavy oil in offshore oilfields.The surfactant HUL added to brine completion fluid could not only improve the compatibility between the completion fluids and the heavy oil，decrease the flow resistance，but also reduce the oil－fluid interfacial tension.The performance evaluation of the active brine completion fluid shows that the completion fluid has an excellent compatibility with the reservoir rocks，formation water and heavy oil and good reservoir protective property.Therefore，it can be applied in well completion unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs in offshore oilfields.

brine completion fluid；heavy oil reservoir；surfactant；interfacial tension；compatibility；reservoir protection

TE257.6

A

1000－9752（2010）05－0136－03

2010－07－17

國家科技重大專項（2008ZX05024－003－10）。

舒福昌（1966－），男，1989年大學(xué)畢業(yè)，碩士，副教授，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。

［編輯］ 蕭 雨