中、高孔滲油井鉆完井液漏失傷害處理方法

邵華華，馮浦涌，榮新明，王春林，熊 智

中、高孔滲油井鉆完井液漏失傷害處理方法

邵華華，馮浦涌，榮新明，王春林，熊 智

（中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津塘沽 300450）

針對(duì)海上中、高孔滲油井鉆完井液漏失傷害造成產(chǎn)能下降的問題，研究出一種集有機(jī)清洗、解水鎖、無機(jī)除垢于一體的復(fù)合解堵工藝新方法。通過渤中28-2油田C井解堵施工，日產(chǎn)油量由作業(yè)前的63.6 m3/d提高到180.6 m3/d，文昌19-1油田D井日產(chǎn)油量由作業(yè)前的4 m3/d提高到151 m3/d，增產(chǎn)37.7倍。在海上五口油井中的成功應(yīng)用，表明該方法能夠有效地解除鉆完井液漏失造成的傷害，對(duì)于類似海上油田解堵有很好的借鑒意義。

鉆完井液；漏失；海上油田；解堵 ；中高孔滲

鉆完井、修井過程中，中、高孔滲儲(chǔ)層易發(fā)生工作液漏失，造成深部堵塞，產(chǎn)液量無法有效恢復(fù)，影響油井產(chǎn)能。傳統(tǒng)酸化以解除近井地帶傷害為主，深部漏失傷害欠考慮，不能達(dá)到預(yù)期效果。中海油服油田生產(chǎn)研究院通過大量的實(shí)驗(yàn)工作，研究出一種集有機(jī)清洗、潤濕反轉(zhuǎn)解水鎖、無機(jī)除垢于一體的復(fù)合解堵方法。該方法處理中以解除深部水鎖堵塞、有機(jī)堵塞為主，稀酸處理近井地帶無機(jī)堵塞為輔。在渤中34-5油田A井、渤中34-1油田B井、渤中28-2油田C井、文昌19-1油田D和錦州9-3油田E井均成功應(yīng)用，增產(chǎn)效果顯著。這五口油井的共同點(diǎn)是在大修過程中發(fā)生工作液漏失，作業(yè)結(jié)束后產(chǎn)能下降。

1 儲(chǔ)層特點(diǎn)

選取渤中34-5油田的A井、渤中34-1油田[1]的B井、渤中28-2油田的C井、文昌19-1油田的D井及錦州9-3油田的E井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，儲(chǔ)層特點(diǎn)及油品性質(zhì)見表1。

表1 五口井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

從表1可以看出，五口施工井涵蓋了深、淺儲(chǔ)層，油藏溫度從常溫到高溫，均屬砂巖儲(chǔ)層；物性上，非均質(zhì)性強(qiáng)，泥質(zhì)含量較高，中、高孔滲；油品方面，高含蠟、含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中等，屬于重質(zhì)稠油，所施工井具有較好的代表性。

2 大修井漏記錄

五口井在解堵前均經(jīng)歷了大修作業(yè)，大修作業(yè)過程中井漏情況見表2。

表2 大修作業(yè)中漏失記錄

從表2看出，除渤中34-5油田A井、渤中28-2油田C井，其他三口井解堵前的大修作業(yè)周期都較長，渤中34-1油田B井作業(yè)時(shí)長達(dá)260 d；作業(yè)期間漏失嚴(yán)重，錦州9-3油田E井漏失量高達(dá)1 316 m3；作業(yè)后減產(chǎn)明顯，文昌19-1油田D井減產(chǎn)率達(dá)到93.3%，五口井平均減產(chǎn)率67.5%；作業(yè)后表皮系數(shù)高，表明大修作業(yè)對(duì)儲(chǔ)層造成了不可避免的傷害。

3 儲(chǔ)層傷害分析

從大修作業(yè)日?qǐng)?bào)得知，五口井在修井檢泵過程中，采用過濾海水（MgCl2型）為基礎(chǔ)修井液，與地層水（NaHCO3型）不配伍。工作液總共漏失進(jìn)地層分別為420、535、400、148.6、1 316 m3，作業(yè)后測(cè)表皮系數(shù)依次為30、21.6、45、50和23，表明儲(chǔ)層受到了污染。工作液的侵入對(duì)儲(chǔ)層造成了以下傷害：

（1）由典型油水相對(duì)滲透率曲線可知，相對(duì)滲透率的改變能使地層對(duì)特定液體的有效滲透率下降80%~90%。入侵的工作液使地層中的含油飽和度發(fā)生變化，降低了油相的相對(duì)滲透率，改變了中、高孔滲儲(chǔ)層深部油水潤濕性，對(duì)于低孔低滲的儲(chǔ)層，更容易水鎖。

（2）對(duì)含蠟較多的油品，溫度降低，蠟就會(huì)逐漸結(jié)晶出，大多數(shù)石蠟在小于65 ℃時(shí)沉積，工作液溫度低于地層溫度，原油膠質(zhì)、蠟質(zhì)含量高，低溫外來流體的浸入使蠟質(zhì)、膠質(zhì)析出，造成有機(jī)堵塞。

（3）破壞了黏土礦物與地層流體之間的平衡，對(duì)于泥質(zhì)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%的儲(chǔ)層，工作液長時(shí)間的浸泡，黏土礦物水化膨脹（例如，蒙脫石通過吸水膨脹使體積增加到600%）造成堵塞，作業(yè)過程中的顆粒運(yùn)移液亦會(huì)堵塞孔喉。

綜合分析認(rèn)為，低溫工作液的漏失，首先造成了蠟質(zhì)等有機(jī)沉積物的析出，井筒附近堵塞；其次，工作液改變了地層深部的潤濕性，對(duì)低孔滲儲(chǔ)層造成水鎖堵塞；再次，由于儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高，工作液的長期浸泡容易發(fā)生黏土礦物水化膨脹、運(yùn)移堵塞，工作液與地層水不配伍也容易形成碳酸鹽鈣鎂等無機(jī)垢沉淀。

4 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

針對(duì)傷害分析的原因，制定了有機(jī)清洗－解水鎖－無機(jī)除垢的復(fù)合解堵體系方案，圍繞方案展開了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。

4.1 溶解有機(jī)垢實(shí)驗(yàn)

研究了有機(jī)清洗工作液解除冷傷害形成的蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)等有機(jī)沉積物。清洗液以水為溶劑，加入高效有機(jī)清洗劑及PA-VERS（潤濕反轉(zhuǎn)高效添加劑），其溶解瀝青質(zhì)情況見圖1，溶解蠟質(zhì)情況見圖2，可以看出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的清洗劑對(duì)瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)的溶解效果良好。對(duì)文昌19-1油田F井取心切片進(jìn)行有機(jī)清洗液接觸角測(cè)試，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，經(jīng)PA-VERS處理后的巖心潤濕性有明顯向水潤濕方向反轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，可有效解除儲(chǔ)層潤濕性傷害。

4.2 解水鎖實(shí)驗(yàn)

五口井的含油飽和度均高，水敏性強(qiáng)。修井液進(jìn)入低孔滲儲(chǔ)層，造成了水鎖[2，3]堵塞。PAVERT（高效解水鎖劑）主要是通過降低油水界面張力，降低毛管阻力，降低返排過程中的油流阻力，促進(jìn)侵入流體的排出，從而解除賈敏效應(yīng)造成的水鎖現(xiàn)象。PA-VERT降低界面張力的能力如表4所示，可以看出，加入PA-VERT后，除鹽酸體系外，其他五種體系平衡界面張力降低率均在84.9%以上。從砂巖解水鎖實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖3）可以看出，加入0.5%的PA-VERT后油驅(qū)水壓力下降初始為2 MPa，平衡后為1 MPa，有效的降低了油驅(qū)水壓力，解除了水鎖。

圖1 清洗劑溶解瀝青質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2 清洗劑溶解蠟質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 清洗液接觸角測(cè)試結(jié)果

4.3 酸液體系選擇

砂巖儲(chǔ)層的酸化，可選擇鹽酸體系、土酸體系、氟硼酸體系、多氫酸體系來處理。土酸跟黏土礦物的反應(yīng)非常迅速，且易形成二次沉淀，隨著溫度的升高，沉淀會(huì)越多。氟硼酸是一種緩速酸，它能緩慢水解生成HF，其反應(yīng)速度低于常規(guī)土酸，因而在酸液耗盡之前可以深入油層內(nèi)部較大范圍[4]，其缺陷在于不適合高溫儲(chǔ)層。多氫酸體系[5]緩慢生成HF酸且能較長時(shí)間保持低濃度狀態(tài)，達(dá)到深部酸化的目的，適用儲(chǔ)層溫度可達(dá)到160 ℃甚至更高。

表4 油樣與6種體系的平衡界面張力實(shí)驗(yàn)

圖3 砂巖解水鎖實(shí)驗(yàn)

通過優(yōu)化酸液配方，及時(shí)返排，有效避免了二次沉淀，整個(gè)解堵體系不會(huì)產(chǎn)生二次沉淀。

4.3.1 巖粉溶蝕實(shí)驗(yàn)

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，考察鹽酸體系、土酸體系和多氫酸體系對(duì)實(shí)際油田巖樣的溶蝕率，選出合理的解堵體系。以渤中34-5油田A井為例，進(jìn)行巖屑溶蝕實(shí)驗(yàn)，該井屬于高溫井，選擇鹽酸、土酸和多氫酸體系，水浴溫度90 ℃，時(shí)間2 h，干燥溫度105 ℃，時(shí)間2 h，結(jié)果見表5。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇8% HCl + 4%多氫酸A + 6%多氫酸B作為主體酸酸液配方。

4.3.2 巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)

為考察污染巖心的酸化解堵效果，實(shí)驗(yàn)室做了巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)?；緦?shí)驗(yàn)步驟如下：首先對(duì)文昌19-1油田取出的巖心進(jìn)行洗油、抽真空飽和（采用4%氯化銨溶液作為基液進(jìn)行飽和），然后做巖心污染試驗(yàn)。以未污染的巖心滲透率為K0，鉆井液污染后的滲透率為K1，完井液污染后的滲透率為K2，修井液污染后的滲透率為K3，酸液體系解堵后的滲透率為K4，巖心滲透率恢復(fù)結(jié)果見表6。

表5 渤中34-5油田巖粉溶蝕率結(jié)果

從表6可以看出，對(duì)于文昌19-1油田來說，鉆井液、完井液、修井液均對(duì)巖心造成了傷害，修井液進(jìn)一步加大了傷害，經(jīng)過酸液體系解堵，可使?jié)B透率恢復(fù)到110.2%，所選解堵體系有針對(duì)性。

5 現(xiàn)場(chǎng)施工和解堵效果

5.1 施工工藝

解堵體系一般由清洗液、解水鎖液、酸液、頂替液組成。

擠注過程：首先是清洗液，解除有機(jī)垢堵塞；其次是解水鎖液，解除水鎖堵塞并改變潤濕性；最后擠注酸液，處理近井地帶的無機(jī)垢、黏土膨脹、微粒運(yùn)移堵塞。

表6 文昌19-1油田巖心流動(dòng)試驗(yàn) %

5.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

2015年5月9日渤中34-1油田B井進(jìn)行解堵作業(yè)，受生產(chǎn)管柱限制，采用油套環(huán)空反擠注解堵液，環(huán)空容積20 m3。酸化施工曲線見圖4。環(huán)空補(bǔ)液及反替清洗液過程中，因阻力，壓力升高，環(huán)空充滿清洗液進(jìn)入儲(chǔ)層，壓力迅速下降，表明有機(jī)堵塞得到有效解除。反擠解水鎖液20 m3時(shí)壓力穩(wěn)定，排量進(jìn)一步提高，深部水鎖解除。采用稀酸處理，小排量擠注，反擠前置液10 m3，反擠處理液35 m3，反擠頂替液30 m3，酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后，壓力下降，排量提升，無機(jī)堵塞得到有效解除。擠注完畢停泵測(cè)壓降15 min，然后關(guān)井30 min，返排。曲線驗(yàn)證了儲(chǔ)層的傷害主要是無機(jī)垢堵塞，其次為水鎖和部分有機(jī)垢堵塞。

圖4 渤中34-1油田B井解堵施工曲線

2015年8月4日文昌19-1油田D井解堵作業(yè)，電潛泵“Y”管柱生產(chǎn)，用油管正擠，管柱容積10 m3。酸化施工曲線見圖5。正擠清洗液時(shí)，壓力隨排量增大而增大，擠注解水鎖液1 m3清洗液進(jìn)入儲(chǔ)層，壓力不變，排量提升，說明部分有機(jī)堵塞。正擠解水鎖液20 m3，壓力先升高，解堵液進(jìn)入儲(chǔ)層后壓力明顯下降，排量提高，說明水鎖堵塞是主要原因。正擠處理液30 m3，正擠頂替液10 m3，無機(jī)堵塞得到解除，壓力下降，排量提升。擠注完畢停泵測(cè)壓降15 min，然后關(guān)井30 min，返排。曲線驗(yàn)證了儲(chǔ)層的傷害主要是水鎖、無機(jī)垢堵塞，其次為有機(jī)垢堵塞。

圖5 文昌19-1油田D井解堵施工曲線

5.3 解堵效果

表7是海上五口井解堵前后的生產(chǎn)情況，其中渤中34-5油田A井解堵后增液45.3 m3/d，增油44.6 m3/d。渤中34-1油田B井解堵后增液23.6 m3/d，增油26 m3/d，目前仍有增長趨勢(shì)。渤中28-2油田C井解堵后增液98.4 m3/d，增油73.4 m3/d，產(chǎn)量是作業(yè)前的3倍。D井是文昌19-6構(gòu)造上的第一口開發(fā)評(píng)價(jià)井，對(duì)文昌19-6構(gòu)造的整體開發(fā)和儲(chǔ)量動(dòng)用具有非常重要的的意義，解堵后增液155.8 m3/d，增油147 m3/d，產(chǎn)量是作業(yè)前的37.7倍。錦州9-3油田屬于二元驅(qū)產(chǎn)油，地層條件復(fù)雜，E井解堵后前期增液明顯，后期逐漸趨于平緩。圖6、圖7是兩口典型井生產(chǎn)曲線，增產(chǎn)效果非常顯著。2016年2月，5口井累計(jì)增油超過45 000 m3。

6 結(jié)論

（1）以有機(jī)清洗－解水鎖－無機(jī)除垢為主的新型處理工藝方法在五口典型井的成功應(yīng)用，表明該解堵工藝可有效解除海上油田中、高孔滲油井鉆完井液漏失傷害，解堵增產(chǎn)效果良好，對(duì)海上受到同類傷害井的解堵作業(yè)具有很好的借鑒作用。

（2）五口井施工效果表明：非酸處理有機(jī)垢、潤濕性傷害、水鎖傷害，稀酸處理無機(jī)堵塞的思路正確，體系選擇針對(duì)性強(qiáng)、段塞用量設(shè)計(jì)合理。

表7 海上五口井解堵效果m3/ d

圖7 渤中28-2油田C井解堵效果

（3）該工藝適用中、高孔滲、非均質(zhì)性強(qiáng)的砂巖儲(chǔ)層，高含蠟、高含瀝青質(zhì)及高含泥、高溫、深井等油井由工作液漏失造成儲(chǔ)層傷害的解堵作業(yè)。

[1]何芬，李濤，馬奎前，等.渤中34-1油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究[J].

A Method to Dispose the Damage by Leakage of Drilling and Completion Fluid in Oil Well Penetrated into Medium to High Porosity and
Permeability Reservoirs

SHAO Huahua, FENG Puyong, RONG Xinming, WANG Chunlin, XIONG Zhi
（Oil Field Service Co. Ltd. of CNOOC, Tanggu Tianjian 300450, China）

To solve the decline of production capacity in oil wells penetrated in medium to high porosity and permeability reservoirs due to the leakage of drilling and completion liquids during workover, a new broken down method has been developed, which integrated with organic cleaning, water lock releasing, and inorganic descaling properties. The oil production of well-C in BZ28-2 oilfield increased from 63.6 m3/d to 180.6 m3/d after applying the new broken down technique. For well-D in Wen19-1 oilfield， the daily oil production has increased 37.7 times, reaching 151 m3/d compared to 4 m3/d before applications of the treatment. The success application in five offshore wells indicated that the new method can effectively remove damages caused by the leakage of drilling and completion fluid. The new method may provide good reference for similar offshore oil field with broken down techniques.

drilling and completion fluid； leakage； offshore oilfields； broken down； medium to high porosity and permeability reservoirs

TE358+.5

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.061

1008-2336（2016）03-0061-06

2016-03-01；改回日期：2016-04-28

邵華華，男，1987年生，助理工程師，2010年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院，獲碩士學(xué)位，從事海上油田增產(chǎn)措施技術(shù)研究與應(yīng)用。E-mail：shaohh@cosl.com.cn。