復(fù)雜凝析氣藏氣井修井液體系在準(zhǔn)噶爾盆地的應(yīng)用

陳曉明+馮鈿芳+張鋒+王曉磊+孫德強(qiáng)+張洪杰+馮棋+饒遠(yuǎn)+洪將領(lǐng)+哈斯木

摘 要：凝析氣藏是目前國(guó)內(nèi)外氣藏中最復(fù)雜的氣藏之一，而準(zhǔn)噶爾盆地的凝析氣藏不僅存在常規(guī)氣藏開(kāi)發(fā)方式的復(fù)雜性，而且存在巖性、巖相的復(fù)雜性，這里的巖性、巖相種類(lèi)多，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。研究根據(jù)研究區(qū)不同儲(chǔ)層巖性、物性特征及敏感性存在難點(diǎn)，結(jié)合不同開(kāi)發(fā)階段儲(chǔ)層保護(hù)的需要，理論和實(shí)踐相結(jié)合，陸續(xù)研制了5種修井液；依據(jù)修井液技術(shù)特點(diǎn)，以?xún)?chǔ)層壓力系數(shù)、溫度等參數(shù)，充分考慮氣藏儲(chǔ)層物性特征，并結(jié)合應(yīng)用情況分析，研究建立了修井液技術(shù)界限，形成體系，為氣井修井液優(yōu)選提供應(yīng)用依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。研究得出的修井液體系在準(zhǔn)噶爾盆地應(yīng)用效果非常好，為新疆油田氣田開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了好的效益，此修井液體系對(duì)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)油氣田都有一定借鑒和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：凝析氣藏 修井液體系 儲(chǔ)層保護(hù) 技術(shù)界限 準(zhǔn)噶爾盆地

中圖分類(lèi)號(hào)：TE372 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（b）-0075-02

準(zhǔn)噶爾盆地的氣藏儲(chǔ)層主要存在巖類(lèi)復(fù)雜、物性差異大、敏感性強(qiáng)、地層壓力系數(shù)分布范圍廣等特點(diǎn)，其傷害因素差異較大，加之不同的開(kāi)發(fā)階段，儲(chǔ)層保護(hù)重點(diǎn)不同。因此，需要針對(duì)不同儲(chǔ)層特征，不同開(kāi)發(fā)階段，研制相適應(yīng)的修井過(guò)程中用的工作液，用于平衡地層壓力。本文主要包括壓井液和射孔液，以提高氣井修井后復(fù)產(chǎn)效果。同時(shí)，根據(jù)修井液體系技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合儲(chǔ)層特征，界定其適應(yīng)范圍，形成氣井修井液體系，指導(dǎo)修井液優(yōu)選，對(duì)于提高氣井開(kāi)發(fā)水平意義重大。

1 準(zhǔn)噶爾盆地凝析氣藏復(fù)雜性

1.1 凝析氣藏的概念及復(fù)雜性

在油氣藏勘探及開(kāi)采實(shí)踐中常常見(jiàn)到這種現(xiàn)象：在地下深處高溫高壓條件下的烴類(lèi)氣體經(jīng)采到地面后，由于溫度和壓力降低，反而會(huì)凝結(jié)出液態(tài)石油，這種液態(tài)的輕質(zhì)油就是凝析油，這種氣藏就是凝析氣藏。凝析氣藏是介于油藏和氣藏之間的一種氣藏。雖然凝析氣藏也產(chǎn)油（凝析油），但凝析油在地下以氣相存在。而常規(guī)油藏乃至輕質(zhì)油藏在地下以油相存在，雖然其中含有氣，但這種伴生氣在地下常常溶解于油，稱(chēng)為單一油相。一般氣藏（濕氣藏、干氣藏）在開(kāi)采過(guò)程中很少產(chǎn)凝析油。這種氣油變化特點(diǎn)決定了凝析氣藏開(kāi)發(fā)具有一定的復(fù)雜性。

1.2 準(zhǔn)噶爾盆地氣藏儲(chǔ)層復(fù)雜性

（1）儲(chǔ)層巖性復(fù)雜。

準(zhǔn)噶爾盆地氣藏儲(chǔ)層巖性類(lèi)型主要有粉砂巖、細(xì)砂巖、砂巖、砂礫巖和火山巖，粘土礦物主要以伊-蒙混層為主，其中伊-蒙混層是粘土礦物，主要以伊-蒙混層和伊利石為主，兩者合計(jì)達(dá)70%以上，同時(shí)含有伊利石、高嶺石和綠泥石。并且，其滲透率在0.07～117.4×10-3μm2、孔隙度在10.7%～21.7%。

（2）儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)。

準(zhǔn)噶爾盆地氣藏儲(chǔ)層敏感性試驗(yàn)研究通過(guò)改變流體速度、注入液的礦化度、改變堿性環(huán)境、酸液進(jìn)入地層量等試驗(yàn)條件，驗(yàn)證這些條件造成儲(chǔ)層滲透率下降的可能性及其程度。通過(guò)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)噶爾盆地氣藏儲(chǔ)層主要傷害因素為粘土膨脹、水敏和固相入侵。

（3）地層壓力分布范圍廣、地層溫度變化大。

原始地層壓力系數(shù)為0.99～1.58，目前地層壓力系數(shù)為0.26～1.17，氣藏地層溫度為60.4℃～115℃。

2 氣井修井液體系研究

2.1 研制技術(shù)路線(xiàn)

針對(duì)氣藏特征、敏感性，結(jié)合氣藏開(kāi)發(fā)不同階段儲(chǔ)層保護(hù)重點(diǎn)，研究制定了修井液體系研制的技術(shù)路線(xiàn)（見(jiàn)圖1）。

2.2 修井液體系

（1）無(wú)固相有機(jī)鹽壓井液。

針對(duì)無(wú)機(jī)鹽加重劑易形成沉淀、堵塞地層特點(diǎn)，本次研究?jī)?yōu)選JZ-1、JZ-2、JZ-3三種有機(jī)酸鹽作為加重劑[1]，其具有溶解度高、無(wú)懸浮顆粒、粘度低、結(jié)晶點(diǎn)低（-21.6℃）、與含SO42-、CO32-的地層水配伍性好的特點(diǎn)。并且，可配置密度1.0～2.3g/cm3的壓井液，耐溫180℃，傷害率<10%，可回收利用。

（2）防水鎖樹(shù)脂壓井液。

依據(jù)束縛水或殘余水機(jī)理，利用丙烯酸衍生物為原料，以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑生產(chǎn)具有高吸水作用的樹(shù)脂，通過(guò)合成條件、單體比例、引發(fā)劑用量、中和度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、交聯(lián)劑用量等因素對(duì)吸水率的評(píng)價(jià)研究，研制一種樹(shù)脂聚合物[2]，按一定比例與水配置成防水鎖樹(shù)脂壓井液。其密度范圍為1.0～1.4g/cm3，粘度為94.5～120mP·s，可以泵送和流動(dòng)；API失水量<3mL，高溫高壓失水量<35mL，固化水能力強(qiáng)，可以束縛自身重量22倍以上的水，可將壓井液中游離水全部束縛。

（3）暫堵型凝膠壓井液。

通過(guò)調(diào)節(jié)高分子吸水樹(shù)脂交聯(lián)劑N-亞甲基雙丙烯酰胺的用量，并進(jìn)行粒徑優(yōu)選和性能評(píng)價(jià)，得到大粒徑凝膠堵漏劑[3]。根據(jù)顆粒尺寸分布與堆積理論[4]，把樹(shù)脂聚合物與不同顆粒凝膠堵漏劑按比例組合，利用不同顆粒的堵塞與骨架支撐雙重作用，形成復(fù)合堵漏劑，再將復(fù)合堵漏劑與水按一定比例配置成凝膠修井液。其中，密度范圍為1.0～1.20g/cm3，中值粒度>780μm；在高滲透、裂縫型儲(chǔ)層暫堵率>99%，承壓能力>7MPa。

（4）低密度泡沫壓井液。

通過(guò)對(duì)其起泡體積、半衰期和泡沫特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[5]，本次研究?jī)?yōu)選十二烷基二甲基甜菜堿和椰油酰胺基丙基羥磺酸甜菜堿作為起泡劑，羧甲基纖維素鈉作為穩(wěn)泡劑，并輔以殺菌劑、除氧劑等，通過(guò)評(píng)價(jià)加量對(duì)泡沫性能影響，得出每種藥劑最優(yōu)加量，可配置密度0.5～0.95g/cm3的泡沫壓井液[6]，100℃穩(wěn)定≥72h，效果良好。

（5）防水鎖防粘土膨脹射孔液。

根據(jù)含氟烷基聚合反應(yīng)機(jī)理，本次研究合成非離子型含氟表面活性劑SX作為防水鎖劑，并且優(yōu)選環(huán)氧氯丙烷和二甲胺為單體，在一定條件下通過(guò)開(kāi)環(huán)縮聚反應(yīng)合成季銨鹽型陽(yáng)離子聚合物PTA1作為防膨劑[7]，通過(guò)加量?jī)?yōu)化，研制出防水鎖防粘土膨脹射孔液[8]。密度在1.0～1.50g/cm3之間可調(diào)，具有良好的防水鎖和防粘土膨脹性能，水鎖傷害降低率≥20%，防膨率≥91.7%。endprint

3 應(yīng)用效果與技術(shù)界限

為了進(jìn)一步精確劃定氣井壓井液體系技術(shù)界限，充分考慮新疆油田氣藏儲(chǔ)層物性特征，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況分析，建立氣井壓井液體系技術(shù)界限，主要得出如下結(jié)論和認(rèn)識(shí)。

（1）無(wú)固相有機(jī)鹽壓井液在地層壓力系數(shù)≥1.2的裂縫型儲(chǔ)層，壓力系數(shù)≥1.0的中孔中滲、高孔高滲儲(chǔ)層效果顯著，產(chǎn)能恢復(fù)率均在90.0%以上。但針對(duì)地層壓力系數(shù)<1.2裂縫型，以及強(qiáng)水敏儲(chǔ)層，漏失率高，適用性差。

（2）防水鎖樹(shù)脂壓井液在壓力系數(shù)>0.8的低孔低滲儲(chǔ)層，壓力系數(shù)>1.0的中孔中滲、強(qiáng)水敏儲(chǔ)層以及壓力系數(shù)>1.0的裂縫型儲(chǔ)層，效果較好。但針對(duì)壓力系數(shù)<0.8的低孔低滲、壓力系數(shù)<1.0裂縫型儲(chǔ)層，壓井液漏失嚴(yán)重，復(fù)產(chǎn)困難。

（3）暫堵型凝膠壓井液主要適用于地層壓力系數(shù)0.8～1.0的裂縫性、壓力系數(shù)0.5～1.0的中孔中滲、高滲儲(chǔ)層。

（4）低密度泡沫壓井液主要適用于地層壓力系數(shù)<1.0的中孔中滲和低孔低滲儲(chǔ)層。

修井液是油氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)常用到的工作液，其使用量較大，如果修井液選用合理，不僅可以節(jié)省大量的成本，而且對(duì)儲(chǔ)層也進(jìn)行了有效的保護(hù)，可以說(shuō)無(wú)固相有機(jī)鹽、防水鎖樹(shù)脂、暫堵型凝膠、低密度泡沫、防水鎖防膨射孔液為主體的氣井修井液體系的研發(fā)，對(duì)國(guó)內(nèi)外凝析氣藏的高效開(kāi)發(fā)有重要的參考價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其推廣前景和應(yīng)用很好。

參考文獻(xiàn)

[1] 張錫波，穆建邦，徐貴鴻，等.KNPT鹽水聚合物體系高密度壓井液的研制及應(yīng)用[J].油田化學(xué)，1999，16（3）：201-203.

[2] 柳海，李綱要，吳丙剛，等.束縛水修井液的研究與應(yīng)用[J].新疆石油天然氣，2008，8（4）：85-89.

[3] 王松.無(wú)固相凝膠堵劑NSG-2的合成與性能評(píng)價(jià)[J].特種油氣藏，2004，11（3）：79-81.

[4] 劉浩斌.顆粒尺寸分布與堆積理論[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，1991，19（2）：164-166.

[5] 喬守武，馬維生，孫闖，等.氮?dú)馀菽?qū)用起泡劑優(yōu)選及起泡性能評(píng)價(jià)[J].河南科學(xué)，1991，30（12）：1792-1794.

[6] RAMIREZ F，GREAVES R，MONTILVA J. Experience Using Microbubbles-Aphron Drilling Fluid in Mature Reservoirs of Lake Marcaibo[R].Society of Petroleum Engineers，2002.

[7] DILIP NATARAJAN.Control of In-Situ Gelation Time for HPAM-Chromium Acetate Systems[R].Tulsa： 1998 SPE/ DOE Improved Oil Recovery Symposium，1998.

[8] 孫川.油氣田長(zhǎng)效粘土穩(wěn)定劑的研究及評(píng)價(jià)[D].西南石油大學(xué)，2010.

[9] 張赟新，汪政明，王曉磊，等.準(zhǔn)噶爾盆地凝析氣藏壓井液體系的研制應(yīng)用與集成[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2015，38（2）：72-77.endprint