適配型修井液在渤海油田的應(yīng)用

馮 碩，羅少鋒，楊 凱，權(quán)寶華，方培林

（1.中國海洋石油渤海石油管理局工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

適配型修井液在渤海油田的應(yīng)用

馮 碩1，羅少鋒1，楊 凱2，權(quán)寶華2，方培林2

（1.中國海洋石油渤海石油管理局工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300452；
2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

摘 要：針對渤海油田不同的儲層及原油特性，通過實驗分別提出了廣譜型修井液、防膨型修井液和高效修井液三種適配型修井液用于常規(guī)修井作業(yè)。室內(nèi)實驗評價的結(jié)果表明，以廣譜型修井液為基液，可以配置防膨型修井液、高效修井液，對于不同類型的油井，可以收到較好的效果。經(jīng)過在埕北油田多口井的現(xiàn)場應(yīng)用表明，新型修井液不僅能夠減少油井修井以后的恢復(fù)時間，也能增加油井產(chǎn)能，所優(yōu)選的配方經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用驗證效果良好。

關(guān)鍵詞：儲層傷害；修井液；界面張力；防膨；乳化

Application of New Type of Workover Fluid to Bohai Oil Field

FENG Shuo1, LUO Shaofeng1, YANG Kai2, QUAN Baohua2, FANG Peilin2

（1.CNOOC Bohai Oilfield Bureau Well Construction and Intervention Center, Tianjin 300452, China;

2. CNOOC Energy Technology and Services Ltd. Drilling and Production Company, Tianjin 300452, China）

Abstract:Three types of workover fluid have been selected by experiment according to the characteristic of reservoir and crude oil in Bohai oilfield is different. These three types of workover fluid are broad spectrum type workover fluids, anti swelling type workover fluid and high-efficiency liquid, which can be used in conventional workover respectively. Experimental evaluation results show that with broad-spectrum workover fluid as a base fluid, we can make anti-swelling type workover fluid and high-efficiency liquid for different types of oil well, and good results have been obtained. The application results of the new workover fluid in Chengbei oilfield indicated that the new workover fluid can not only reduce the oil well recovery time after repair, but also increase the productivity of oil wells. The application results of the optimized formula in oil field are satisfactory.

Keywords:reservoir damage; workover fluid; interfacial tension; anti-swelling; oil water emulsion

隨著油田開發(fā)時間的增加，地層壓力會隨之降低，當(dāng)壓力降低至油井不能自噴時，為了保證油田正常地生產(chǎn)，用電泵開采是油田開發(fā)中經(jīng)常使用的機械舉升方式，與此相關(guān)的維護井下作業(yè)是常規(guī)檢泵。

常規(guī)檢泵作業(yè)和大修作業(yè)都需要進行洗井作業(yè)，在洗井作業(yè)中會使得部分洗井液漏失到地層，而地層能量的虧空則會加劇洗井液的漏失。直接使用地?zé)崴淳哂幸韵聨追矫嫒秉c：

（1）洗井效果差，洗井作業(yè)所需時間較長。由于地?zé)崴胁缓砻婊钚晕镔|(zhì)，對于油管表面附著的原油清洗效果較差，只能通過長時間洗井達到去除油管表面原油的目標(biāo)，這就會延長修井的作業(yè)時間，增加作業(yè)成本；（2）地?zé)崴┦е恋貙雍螅瑫赢a(chǎn)生多種傷害，延長油井修井以后的恢復(fù)時間。地?zé)崴M入地層后會與儲層中

的油、水和黏土發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生W/O乳化、水鎖、結(jié)垢、黏土顆粒膨脹和運移等而堵塞原油流動孔道，嚴(yán)重地延長了油井修井以后的恢復(fù)時間，影響油井產(chǎn)能[1,2]。

為了提高洗井效率和減少洗井液對儲層產(chǎn)生的傷害，針對不同原油及地層條件，通過實驗篩選，研究了三種類型修井液，以便滿足不同類型修井作業(yè)的要求。

1　對三種修井液的總體描述

1.1 廣譜型修井液

廣譜型修井液適用于原油黏度較低（50℃時，<200 mPa·s）和無明顯黏土顆粒膨脹危害的油井，該類型修井液以加入高效表面活性劑R134、固化促進劑GC和消泡劑XP為主。R134是一種非離子表面活性劑，可以大幅度地降低油水界面張力，防止水傷害[3]。GC不僅具有降低油水界面張力的效果，還能吸附在黏土表面，防止黏土顆粒吸水。消泡劑XP可以有效消除表面活性劑溶液攪拌后所產(chǎn)生的泡沫，避免泡沫帶來的井控風(fēng)險等不利影響。在實驗中，使用TX-500C旋轉(zhuǎn)界面張力儀測定不同濃度表面活性劑的表界面張力。使用一級鈉膨潤土壓制泥質(zhì)巖心，分別放在不同濃度的GC溶液中靜置浸泡，觀察經(jīng)歷不同時間的巖心變化。圖1所示為不同濃度表面活性劑的界面張力。表1所示為不同濃度固化促進劑GC的黏土穩(wěn)定效果。

圖1　不同濃度表面活性劑的界面張力

表1 不同濃度GC的黏土穩(wěn)定效果

由圖1可以看出，R-134具有大幅降低油水界面張力的效果，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0.75%后，油水界面張力降低幅度變小，表明R134的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%，此時油水界面張力降低率為97.41%，考慮到現(xiàn)場作業(yè)中修井液進入至地層會被地層水稀釋，優(yōu)選R134的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)度升至1.00%。由圖1和表1可以看出，隨著加入濃度的不斷增加，GC的油水界面逐漸降低，黏土穩(wěn)定效果增加，加入GC的目的是在降低油水界面的同時具有一定黏土穩(wěn)定效果，綜合考慮GC的油水界面張力和防膨效果，GC最佳加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)定為1.00%。

再以1.00%R-134和1.00%GC配制的溶液為基液，分別加入不同濃度的XP，使用攪拌機在200 r/min條件下攪拌5 min，觀察經(jīng)歷不同時間的消泡效果。表2為加入不同濃度XP的消泡效果。

表2 經(jīng)歷不同時間時不同濃度XP的消泡效果

由表2可以看出，XP具有良好的消泡效果，隨著加入濃度的增加，消泡效果變好，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0.6%后，能在20 s左右將所產(chǎn)生的泡沫全部消除，綜合考慮作業(yè)成本，確定消泡劑的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。至此，可以組成如表3所示的廣譜型修井液配方。

表3　廣譜型修井液配方

1.2 防膨型修井液

在廣譜型修井液中，GC具有一定的黏土效果，但對于黏土含量較高的儲層，還是滿足不了防膨要求，需要在廣譜型修井液中再加入一定量的高效防膨劑FP-03，以便更加有效地防止黏土膨脹。FP-03是一種高效陽離子型防膨劑，可以快速、密集地吸附在黏土表面，從而具有良好的防膨效果。首先，以廣譜型修井液為基液，配制含有不同濃度FP-03的防膨型修井液，然后按照防膨型修井液∶一級膨潤土=4∶1比例進行混合，研究在不同防膨劑濃度下的防膨效果（及防止黏土顆粒運移效果）。圖2為不同F(xiàn)P-03濃度下的防膨效果。

圖2　不同F(xiàn)P-03濃度的防膨效果

由圖2可以看出，F(xiàn)P-03比GC具有更好的防膨效果，少量地加入前者就具有較好的防膨效果。當(dāng)前者加入量≥0.3%后，防膨率幾乎再無明顯變化，這說明FP-03質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時，防膨劑在黏土表面的吸附量已基本達到飽和，表明防膨劑的最佳加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，此時防膨率為87.20%。

1.3 高效修井液

對于原油黏度較大的油井，廣譜型修井液對原油乳化困難，尤其是冬季作業(yè)（修井液溫度較低）時，使用廣譜型修井液就難以滿足洗井和減少儲層傷害的要求。廣譜型修井液只有在原油黏度較低時才能起到較好的洗油和助排效果，因此，在實驗時向廣譜型修井液中加入油溶性高效清洗劑QXJ-02[4,5]。QXJ-02可以快速和高黏度原油混合，并大幅降低稠油黏度，從而使修井液與原油乳化，達到洗井和助排的目的。向廣譜型修井液中加入不同濃度的QXJ-02，在室溫下與金縣1-1A22井原油（50℃的黏度為4 830 mPa·s）按照高效修井液：原油=20∶1的比例進行混合，研究不同濃度QXJ-02對原油的乳化效果，并觀察實驗后各評選瓶的清潔情況，結(jié)果見表4。

表4　不同含量QXJ-02對原油清洗效果

由表4可以看出，加入QXJ-02后的高效修井液均能與原油形成乳狀液，乳狀液黏度在35～40 mPa·s左右，而未加入QXJ-02的試樣幾乎不能與原油乳化，表明QXJ-02的加入能有效促進高黏度原油與修井液形成乳狀液。加入QXJ-02的試樣傾倒出油水樣后評選瓶都很干凈，而未加入QXJ-02的評選瓶壁上沾有大量原油，表明QXJ-02能有效提高修井液的清洗能力，這可能是由于QXJ-02為油溶性溶劑，與原油混合后降低原油黏度，不僅利于原油乳化，也有利于原油后期破乳。加入5%QXJ-02就已經(jīng)具有較好清洗效果，考慮作業(yè)成本，優(yōu)選QXJ-02的最佳比例為5%。

再將QXJ-02質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高效修井液與原油分別按照20∶1、10∶1和5∶1的比例進行混合，研究不同比例下高效修井液的清洗效果，結(jié)果見表5。

表5　5%QXJ-02對不同比例原油的清洗效果

由表5可以看出，隨著原油比例的不斷增加，

高效修井液對原油的乳化能力逐漸減弱，當(dāng)比例為5∶1時，原油形成的乳狀液穩(wěn)定性已經(jīng)較差，瓶壁上也沾有一定的油污，這是由于加入原油比例過大，高效修井液不足以較好地與原油乳化，因此，高效修井液與原油混合的最佳比例是＞5∶1。

2　現(xiàn)場應(yīng)用情況

優(yōu)選了這一系列修井液以后，先后在埕北A25、A30、A31h與B32H等4口井進行現(xiàn)場應(yīng)用，取得了良好的效果（見表6），現(xiàn)以埕北B32H井為例加以說明。

埕北B32H井油層物性是以粗喉道、高滲透率為主的非均質(zhì)油層。砂巖孔隙喉道半徑大于10 μm的占總孔隙體積的56%，平均有效孔隙度28.9%。該井原油中蠟含量為7.4%～8.9%，瀝青質(zhì)約4%，膠質(zhì)約21%，原油黏度為161 mPa·s。

作業(yè)中使用平臺地?zé)崴凑赵O(shè)計配方配置新型修井液，利用泥漿泵大排量反循環(huán)洗、壓井，排量50 m3/h，泵壓2 MPa，測循環(huán)漏失量15 m3/h。整個作業(yè)過程中，累計漏失量約為300 m3，為驗證新型修井液與地層之間的匹配效果，本次作業(yè)全程未采取暫堵措施。

該井修井作業(yè)結(jié)束并恢復(fù)生產(chǎn)后，在24 h內(nèi)見油產(chǎn)出，產(chǎn)液量較停電泵前具有大幅提升，約50 h后該井產(chǎn)油量即超過故障前產(chǎn)量；17 d后，該井產(chǎn)液達到267.8 m3/d，產(chǎn)油166.8 m3/d，遠大于故障前產(chǎn)量（產(chǎn)液111.2 m3/d、產(chǎn)油66.7 m3/d）。穩(wěn)定生產(chǎn)3個月后，產(chǎn)液及含油量較故障前仍有大幅提升。

由表6可以看出，使用新型修井液在修井作業(yè)中取得了良好的應(yīng)用效果，不僅大大地縮短油井修井后的恢復(fù)期，也較修井前提高了油井的產(chǎn)量。這可能是原油組分隨著油層壓力、溫度的變化而變化，導(dǎo)致膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及蠟質(zhì)析出，析出的有機垢與近井地帶油層孔隙內(nèi)的微粒一起造成油井的近井地帶堵塞，以致近井油層滲透率大幅度下降。修井過程漏入地層的修井液對近井地帶的有機垢（膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等有機沉淀）具有一定的清除效果，提高了油井滲透率。

表6　新型修井液在埕北不同油田的應(yīng)用情況

3　結(jié)論及建議

本文針對不同油井的原油及儲層類型，提出了三種不同類型的修井液，經(jīng)過室內(nèi)測試與現(xiàn)場使用驗證，主要得出以下結(jié)論：

（1）廣譜型修井液適用于原油黏度小及儲層中易膨脹黏土含量較低的油井，優(yōu)選的基本配方為：1.00%R-134+1.00%GC+0.6%XP+水，其油水界面張力降低率為97.41%，兼有一定的黏土穩(wěn)定效果。

（2）高防膨修井液適用于儲層中易膨脹黏土含量高的油井，優(yōu)選的配方為：1.00%R-134+1.00%GC+0.6%XP+0.3%FP-03+水，該配方對一級膨潤土的防膨率為87.20%。

（3）高效修井液適用于原油黏度較高的油井，優(yōu)選的配方為：1.00%R-134+1.00%GC+0.6%XP+5%QXJ-02+水，該修井液可對稠油井起到較好的清洗效果，高效修井液與原油混合的最佳比例是＞5∶1。

（4）經(jīng)過在埕北油田多口油井的應(yīng)用驗證，表明新型修井液具有良好的預(yù)期效果。

（5）建議在為某一特定井選擇修井液時，需要進行化學(xué)藥劑與作業(yè)用水、作業(yè)用水與地層水結(jié)垢實驗及修井液助排液對原油破乳脫水影響實驗，若不配伍或者影響原油脫水，則需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整配方。

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作者簡介：第一馮碩，男，1984年生，2007年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，從事海洋石油井下作業(yè)工作，井下作業(yè)總監(jiān)。E-mail：fengshuo@cnooc.com.cn。

收稿日期：2014-08-08；改回日期：2014-09-12

文章編號：1008-2336（2015）01-0091-04

中圖分類號：TE257+.6

文獻標(biāo)識碼：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.01.091