暫堵型聚合物凝膠壓井液在復(fù)雜氣藏低壓氣井中的應(yīng)用

張鋒　張洪杰　陳曉明　孫德強(qiáng)　吳彥先　方磊　汪政明　陳偉

摘 要：目前凝析氣藏國(guó)際最為復(fù)雜氣藏，其復(fù)雜在于氣體隨壓力變化相態(tài)也在變化，而準(zhǔn)噶爾盆地的凝析氣藏不僅相態(tài)隨壓力、溫度變化而變化，其儲(chǔ)層的巖性種類多、變化快，這為氣田修井作業(yè)造成很大難點(diǎn)。隨著氣田的開發(fā)深入，地層壓力逐漸降低，修井作業(yè)中壓井液漏失量大，儲(chǔ)層污染嚴(yán)重，導(dǎo)致氣井復(fù)產(chǎn)困難。研究出具有暫堵性能的聚合物凝膠壓井液。該壓井液無固相、穩(wěn)定性好、防膨率高、抗剪切、低濾失，同時(shí)具有良好的防漏、暫堵性能，其封堵率大于99%，突破壓力梯度大于13.5 MPa/m。通過多井次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得良好的儲(chǔ)層保護(hù)效果，壓井液漏失量明顯降低，產(chǎn)量恢復(fù)率可以達(dá)到90%以上，有效解決了低壓、中強(qiáng)水敏、易漏失地層的氣井復(fù)產(chǎn)難題。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地 儲(chǔ)層保護(hù) 暫堵性能 聚合物 凝膠

中圖分類號(hào)：TE39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0088-02

1 準(zhǔn)噶爾盆地氣藏儲(chǔ)層復(fù)雜性及修井存在挑戰(zhàn)

1.1 儲(chǔ)層復(fù)雜性

準(zhǔn)噶爾盆地投入開發(fā)的12個(gè)氣藏，儲(chǔ)層巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖、火山巖為主，儲(chǔ)層物性低孔致密、中孔低滲、中孔中滲、高孔高滲等均有發(fā)育，地層壓力系數(shù)0.26～1.55。氣藏儲(chǔ)層敏感性因素主要有粘土膨脹、水敏、速敏、酸敏、堿敏、固相入侵及應(yīng)力敏感等，通過對(duì)儲(chǔ)層敏感因素分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)儲(chǔ)層主要存在粘土膨脹、水敏和固相入侵3個(gè)敏感性因素，其中水敏是原始狀態(tài)處于鹽水環(huán)境中的地層某些礦物遇淡水或低礦化度水后發(fā)生膨脹、分散、脫落和運(yùn)移，從而減小或堵塞儲(chǔ)層喉道，造成儲(chǔ)層滲透率下降的可能性及其程度，而固相入侵是指異物（顆粒）堵塞地層，導(dǎo)致地層孔隙度、滲透率降低。

1.2 修井作業(yè)存在挑戰(zhàn)

在氣井修井作業(yè)中，壓井液、射孔液等在修井過程用到的液體的防水鎖性、濾失性、耐溫穩(wěn)定性等性能的優(yōu)劣直接影響氣井產(chǎn)能的恢復(fù)程度[1-2]。

但隨著天然氣持續(xù)采出，地層壓力系數(shù)進(jìn)一步降低，壓井液漏失越來越嚴(yán)重?？死利惢鹕綆r氣藏屬裂縫-孔隙雙重介質(zhì)儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間復(fù)雜，裂縫發(fā)育，在滴西18X大修作業(yè)中，把聚合物放入水溶液中，聚合物網(wǎng)絡(luò)吸液溶脹過程產(chǎn)生束縛水，應(yīng)用束縛水壓井液120 m3，漏失量達(dá)70 m3，產(chǎn)能恢復(fù)率只有57.8%。

由于儲(chǔ)層物性較好或存在微裂縫，壓井過程中壓井液易漏失到地層中，因此，在選用具有暫時(shí)封堵這些孔喉通道、微裂縫的壓井液時(shí)，需確保其不漏失到地層中。然而能夠防止細(xì)小孔隙漏失的束縛水壓井液在低地層壓力系數(shù)、中高滲透率、特別是裂縫性儲(chǔ)層中漏失量大，難以有效暫堵，導(dǎo)致地層傷害大，修后產(chǎn)能下降較大，甚至難以復(fù)產(chǎn)。因此，需要研制一種暫堵性能更強(qiáng)、有較強(qiáng)自適應(yīng)能力、儲(chǔ)層傷害率低、適用范圍廣的壓井液，有效解決壓力系數(shù)低、易漏失儲(chǔ)層的氣井復(fù)產(chǎn)難題，滿足氣井作業(yè)需要。

2 暫堵型聚合物凝膠壓井液的研制

2.1 聚合物凝膠堵漏機(jī)理

選擇可變形的膨脹材料—吸水膨脹型聚合物作為暫堵劑原料，其非離子基團(tuán)與地層巖石表面形成較強(qiáng)的氫鍵吸附，陽離子基團(tuán)能與帶負(fù)電的巖石表面產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電吸附作用，提高堵漏材料同地層的膠結(jié)能力，增強(qiáng)井壁的抗破能力。

根據(jù)顆粒尺寸分析表明，組合的顆粒具有較寬的尺寸分布，在地層孔道中通過架橋、充填作用起到較好的堵塞、防漏作用；同時(shí)，由于凝膠顆粒具有很高的彈性和韌性，在一定的外力作用下，能變形并擠入骨架材料架橋形成的較小孔道內(nèi)，壓實(shí)充填，產(chǎn)生更好的膨脹堵塞，比特定尺寸的橋堵顆粒封堵的縫隙、孔喉尺寸范圍更廣、效果更好[1-5]。

2.2 聚合物凝膠合成

優(yōu)選丙烯酸衍生物、丙烯酰胺衍生物、丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸鈉等為原料，將過硫酸銨和亞硫酸鈉水溶液聚合，在一定條件下形成具有吸水性能的聚合物；加工成尺寸小于1 mm的顆粒時(shí)，吸水性能良好，但加工成大顆粒時(shí)其吸水性能變差，所以進(jìn)行配方改進(jìn)，通過調(diào)節(jié)配方中交聯(lián)劑N-亞甲基雙丙烯酰胺用量和濃度，加工得到吸水性能良好的不同顆粒（1～3 mm、3～5 mm、5～7 mm、>10 mm）的聚合物凝膠顆粒。

2.3 聚合物凝膠吸水機(jī)理

把聚合物放入水溶液中，聚合物網(wǎng)絡(luò)吸液溶脹，這是由于聚合物分子鏈相互形成一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，吸液會(huì)膨脹。

2.4 聚合物凝膠壓井液配置

根據(jù)顆粒尺寸分布與堆積理論[4]，把不同尺寸的聚合物凝膠顆粒與顆粒尺寸<1 mm的聚合物按比例配置，形成復(fù)合堵漏劑。以復(fù)合堵漏劑為主體材料，配入初、終凝交聯(lián)劑，交聯(lián)時(shí)間調(diào)節(jié)劑以及增強(qiáng)劑等，用大量淡水配制而成聚合物凝膠壓井液，配置的壓井液半透明、可流動(dòng)，具有很好的粘性和彈性。

3 暫堵型聚合物凝膠壓井液性能評(píng)價(jià)

通過暫堵型聚合物凝膠壓井液的性能評(píng)價(jià)表明，壓井液具有無固相、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)、防粘土膨脹、抗剪切、低濾失等特點(diǎn)。

3.1 堵漏性能

采用QD-1型堵漏材料試驗(yàn)儀按標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)壓井液對(duì)高滲透、大孔道和裂縫型儲(chǔ)層的堵漏效果。

在溫度60 ℃、80 ℃條件下，暫堵型聚合物凝膠壓井液具有很好的封堵效果，其封堵率大于99%，突破壓力梯度大于13.5 MPa/m，均高于束縛水壓井液。實(shí)際評(píng)價(jià)表明暫堵型聚合物凝膠壓井液對(duì)不同的砂床具有很好的堵漏效果，其承壓能力均大于7.0 MPa，總漏失量較小。

3.2 儲(chǔ)層傷害率

用暫堵型聚合物凝膠壓井液對(duì)人工造縫0.1～0.2 mm的巖心進(jìn)行流動(dòng)暫堵及解堵實(shí)驗(yàn)，結(jié)果由表6可知，暫堵率大于96%，傷害率小于7%，儲(chǔ)層傷害率較小。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

暫堵型聚合物凝膠壓井液在低壓力系數(shù)、中高滲砂巖儲(chǔ)層和火山巖裂縫型儲(chǔ)層累計(jì)應(yīng)用14井次，取得良好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

在呼圖壁氣田低壓、中滲儲(chǔ)層，應(yīng)用凝膠壓井液HU2×8井才成功建立循環(huán)；呼2X井在更低的地層壓力系數(shù)（0.47）中應(yīng)用凝膠壓井液，漏失率降低了20.0%；在克拉美麗火山巖裂縫型儲(chǔ)層，在更低的地層壓力系數(shù)（0.79）中應(yīng)用凝膠壓井液，漏失率降低了25.0%。

HU2X3、HU2X5、DX182X三口井均應(yīng)用暫堵型聚合物凝膠壓井液進(jìn)行修井作業(yè)，施工后均順利恢復(fù)生產(chǎn)，產(chǎn)量恢復(fù)率分別達(dá)到了95.0%、88.9%和91.4%，取得了良好效果。

參考文獻(xiàn)

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