高密度低傷害溴化鋅射孔液研制與性能評價

周志亮,呂　行,李　靖

(長江大學石油工程學院，武漢 430100)

隨著射孔技術的發(fā)展，射孔液對儲層的傷害受到廣泛的關注，在國內(nèi)油田多采用2%～3%KCl水溶液作射孔液。為了減小射孔液對儲層的傷害，一般射孔液采用鹽類作加重劑，常用甲酸鹽、無機鹽、復合鹽等，而采用溴化鋅作加重劑，國內(nèi)外很少見，這已成為目前深井射孔液研究的重點課題[1-5]。讓字井區(qū)塊、伊通區(qū)塊、德惠區(qū)塊、王府區(qū)塊為吉林油田重點勘探目標區(qū)塊，這些區(qū)塊均屬于低滲、低孔的油層，射孔液侵入地層會帶來的污染傷害，因此研發(fā)的射孔液要有良好的儲存保護效果。筆者室內(nèi)研制了以溴化鋅為加重劑的高密度低傷害的射孔液配方，并對其作了評價。

1　試驗部分

1.1　原料及儀器

磺化酚醛樹脂(SMP-Ⅱ)、羧甲基纖維素(HEC)、氯化鉀(KCl)、抗氧劑Na2SO3，四川正蓉實業(yè)有限公司；超細碳酸鈣粉(JQYZ)、緩蝕劑(JCI)，荊州嘉華科技有限公司；氟碳類表面活性劑(FC-3B),江漢采油院；溴化鋅(ZnBr2)，國藥集團化學試劑有限公司。

GKC水浴鍋、JA2103N電子天平，上海錦屏儀表有限公司；GJS-B12K變速攪拌器，上海通達儀專用器廠；NB-1泥漿密度儀，上海路達實驗儀器有限公司；ZNN-D6六速旋轉黏度計，青島海通達專用儀器有限公司；常溫中壓失水儀，青島海通達專用儀器有限公司；FANN加熱滾子加熱爐，青島海通達專用儀器有限公司；HKY巖心流動裝置，海安石油科研儀器有限公司。

1.2　射孔液的配制

針對吉林油田的復雜的儲層特征，室內(nèi)研發(fā)出了密度在1.60～2.35 g/cm3射孔液。其配制過程為：用鉆井液杯量取定量的水，放在GJS-B12K變速攪拌器上，依次用天平稱量SMP-Ⅱ,HEC,KCl,Na2SO3,JQYZ,FC-3B,JCI,ZnBr2對應水的加量，設定GJS-B12K變速攪拌器一定轉速，藥品按順序加入鉆井液杯中，直到前一藥品完全溶解后，再加入下一藥品，當所有藥品完全溶解于水中后，得均一的射孔液。

2　射孔液性能評價

2.1　防腐性能評價

溴化物鹽的腐蝕性很強，同種高密度的溴化鋅溶液的腐蝕性是甲酸銫溶液腐蝕性的8倍，通過加入緩蝕劑能很好的控制腐蝕速率[5-6]。選用N-80鋼掛片放置在80 ℃條件下進行腐蝕性能評價， 考察48 h后1.8 g/cm3射孔液對N-80鋼掛片腐蝕程度，試驗結果見表1。

表1　射孔液對N-80鋼掛片腐蝕實驗

從表1可以看出，加入緩蝕劑的射孔液對N-80的腐蝕速率明顯降低，當緩蝕劑JCI加量為4%時，配制的射孔液防腐性能更好，其腐蝕速率下降明顯，且小于標準腐蝕速率0.076 mm/a，能滿足射孔套管的施工要求。

2.2　抗溫性能評價

射孔液的抗溫評價是通過FANN加熱滾子爐進行，將配好的射孔液放入滾子爐里熱滾16 h后，分別設定溫度155和165 ℃，取出冷卻后用ZNN-D6六速旋轉黏度計和常溫中壓失水儀分別測其流變性和30 min API濾失量，其結果見表2。

表2　射孔液抗溫實驗

從表2可以看出，該射孔液可抗溫度為155 ℃，不能抗溫165 ℃，在165 ℃熱滾后，其流變性和濾失量都大大地降低。吉林油田的油藏溫度普遍低于120 ℃，因此該射孔液可以滿足吉林油田的抗溫能力。

2.3　抑制性評價

射孔液配方中加入抑制劑有利于抑制地層中黏土膨脹，減少對地層的傷害。稱取50 g的6～10目露頭土巖屑(露頭土巖屑為地層與地表泥土之間的巖屑與泥土結合物，一般選取超過80%的巖屑的露頭土巖屑)，將分別加入不同KCl量的射孔液放入FANN加熱滾子爐中，設定溫度為85 ℃，滾動16 h后，用40目篩子進行濕篩，烘干后稱其濕重，并計算滾動回收率，結果見表3。

表3　抑制性評價結果

從表3可以看出，加入3%的KCl后，射孔液的滾動回收率有了很大的提高，而當KCl加量從3%增加到5%時，射孔液的滾動回收率提高不是很大，因此綜合經(jīng)濟和效果來看， KCl最佳加量為3%，以此加量配制的射孔液有較強的抑制性，適應強水敏的吉林區(qū)塊。

2.4　表面張力測定

在基礎配方確定的情況下，選擇氟碳表面活性劑作體系的表面活性劑，氟碳表面活性劑具有表面活性好、抗溫性能強、抗鹽能力強等特點?？疾觳煌恿縁C-3B的射孔液，用QBZY-1全自動表面張力儀測其表面張力，試驗結果見表4。

表4　不同加量表面活性劑的表面張力

從表4中可以看出，在配方中，加入該表面活性劑FC-3B可顯著降低射孔液的表面張力，加量為0.05%即可達到最佳效果。

2.5　射孔液對巖心滲透率傷害評價

采用HKY巖心流動裝置按照評價標準對吉林不同區(qū)塊的巖心注入射孔液進行傷害評價，其評價結果見表5。

表5　射孔液對巖心滲透率傷害評價

從表5可以看出，射孔液對巖心的傷害率都不大，傷害率最大為4.55%，說明該射孔液對吉林各區(qū)塊具有良好的保護效果。

3　結論

1)通過實驗得到射孔液的配方為：2%磺酸酚醛樹脂SMP-Ⅱ+1%羧甲基纖維素HEC+3%抑制劑KCl+2%抗氧劑Na2SO3+1%超細碳酸鈣粉JQYZ+0.05%表面活性劑FC-3B+4%緩蝕劑JCI+加重劑ZnBr2(密度可調(diào))

2)該射孔液具有腐蝕性低，耐高溫155 ℃，強抑制性，低表面張力，有良好的儲層保護效果等特點，適合吉林油田4大區(qū)塊。

3)該射孔液采用溴化鋅為加重劑，并有效地控制了腐蝕問題，對高密度鹽類射孔液具有一定的推廣價值。

[1]張紹槐，羅平亞.保護儲集層技術[M].北京：石油工程出版社，1996：1-21.

[2]徐同臺，趙敏，熊友明.保護油氣層技術[M].北京：石油工程出版社，2001：1-10.

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