復(fù)雜凝析氣藏氣井入井液體系研究與應(yīng)用

張鋒　王嘵磊　孫德強(qiáng)　張洪杰　馮棋　馮鈿芳　饒遠(yuǎn)

摘要：當(dāng)前國際油價(jià)持續(xù)低迷，降本增效、技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)求發(fā)展是一個(gè)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，新疆油田采氣一廠在所負(fù)責(zé)開發(fā)的準(zhǔn)噶爾盆地各氣田中，以技術(shù)創(chuàng)新為根本，不斷研發(fā)新的氣田高產(chǎn)開發(fā)技術(shù)，其復(fù)雜凝析氣田一一克拉美麗氣田入井液體系研究與應(yīng)用就是很好的一個(gè)實(shí)例。凝析氣藏是目前國內(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)氣藏開發(fā)方式的復(fù)雜，而且存在巖性、巖相的復(fù)雜，這里的巖性、巖相種類多，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。針對(duì)上述研究區(qū)儲(chǔ)層難點(diǎn)及凝析氣藏開發(fā)難點(diǎn)，采氣一廠陸續(xù)研制了多種修井液、壓井液、射孔液等入井液，并研究建立了各入井液技術(shù)界限，形成體系，為氣井修井液、壓井液、射孔液優(yōu)選提供應(yīng)用依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。研究得出的入井液體系在準(zhǔn)噶爾盆地應(yīng)用效果非常好，為新疆油田氣田開發(fā)創(chuàng)造了好的效益，此入井液液體系對(duì)國內(nèi)外同類油氣田都有一定借鑒和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：凝析氣藏；入井液體系；修井液；射孔液；準(zhǔn)噶爾盆地

0前言

壓井液、射孔液是油氣井井下作業(yè)時(shí)用于平衡地層壓力的入井液體，這里簡稱人井液。這些入井液體既是工作液也是主要的油氣層污染源之一，特別是對(duì)于敏感性儲(chǔ)層，造成儲(chǔ)層傷害極大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，使用性能不佳的修井液會(huì)使油氣井產(chǎn)能普遍降低30%-50%，甚至無法復(fù)產(chǎn)。

目前新疆采氣一廠開發(fā)克拉美麗火山巖氣田是國內(nèi)外公認(rèn)的最為復(fù)雜的氣田之一，氣藏儲(chǔ)層巖性復(fù)雜、物性差異大，儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)、地層壓力系數(shù)差異大等問題，給人井液選擇帶來較大的困難。

本研究通過克拉美麗氣藏儲(chǔ)層巖性、物性、敏感性等特征分析，研究入井液儲(chǔ)層傷害機(jī)理，并針對(duì)不同氣藏特征和不同開發(fā)階段儲(chǔ)層保護(hù)的需要，通過攻關(guān)，研制五種入井液體系：分別是以有機(jī)鹽加重、降濾失、回收利用為主體技術(shù)研制的無固相有機(jī)鹽壓井液；以高吸水樹脂聚合物為主體技術(shù)研制的防水鎖樹脂壓井液；以材料篩選與聚合、壓井液合成為主體技術(shù)研制的暫堵型凝膠壓井液；以起泡、穩(wěn)泡技術(shù)為主體技術(shù)研制的低密度泡沫壓井液；以K鹽加重、陽離子聚合物防膨、陰離子表面活性劑抑制水鎖為主體技術(shù)研制的無固相防水鎖射孔液。

根據(jù)五種修井液技術(shù)特點(diǎn)和適應(yīng)范圍，研究形成了氣井修井液體系并建立了采氣一廠修井液應(yīng)用技術(shù)界限模版?，F(xiàn)場應(yīng)用證明，研制的修井液體系基本滿足了目前凝析氣藏和火山巖氣藏的修井、射孔作業(yè)需要，累計(jì)應(yīng)用71井次，總體復(fù)產(chǎn)率達(dá)85%以上，對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)效果良好。

1克拉美麗氣田開發(fā)難點(diǎn)

1.1儲(chǔ)層巖性復(fù)雜

儲(chǔ)層巖性種類多，分布范圍廣，主要有粉砂巖、細(xì)砂巖、砂巖、砂礫巖和火山巖，且儲(chǔ)集空間類型多樣?？缀戆霃皆?.26-20.98um不等，粘土礦物主要以伊一蒙混層為主，最高達(dá)83%，平均含量為71%，同時(shí)含有伊利石、高嶺石和綠泥石。

1.2儲(chǔ)層物性差異性大

低孔致密、中孔低滲、中孔中滲、高孔高滲等儲(chǔ)層均有發(fā)育，滲透率分布范圍0.07-117.4×10-3um2、孔隙度10.7%-21.7%，各氣藏間物性差異較大。

1.3儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)

由于克拉美麗氣田火山巖儲(chǔ)層屬雙重孔隙介質(zhì)，低孔低滲，對(duì)于低孔低滲儲(chǔ)層毛管阻力較大，水鎖現(xiàn)象較嚴(yán)重；通過研究區(qū)主力凝析氣藏儲(chǔ)層敏感性因素分析，儲(chǔ)層主要存在粘土膨脹、水敏和固相堵塞等傷害。

1.4地層壓力系數(shù)分布范圍廣、變化大

克拉美麗氣田開發(fā)已經(jīng)有六年以上時(shí)間，一體一藏的特征明顯，有的開發(fā)氣藏地層能量已經(jīng)下降，第17氣藏目前地層壓力系數(shù)為1.17，而剛投入開發(fā)時(shí)，最高地層壓力系數(shù)達(dá)1.55。有的氣藏處于開發(fā)初期，壓力較高。1.5氣藏開發(fā)方式復(fù)雜

氣藏開發(fā)方式與油藏不同，且與油藏存在不同的特性，如低粘性、應(yīng)力損害敏感、潤濕吸附、水鎖等，決定了氣層更易受傷害，儲(chǔ)層一旦受人井流體污染，污染后解除困難。目前氣井主要采用與油井相同的泥漿、鹽水、活性水以及SC-2射孔液進(jìn)行修井作業(yè)，主要存在易濾失，造成水鎖、粘土膨脹傷害及固相顆粒堵塞，部分氣井修井作業(yè)完成后，產(chǎn)量大幅降低，甚至難以復(fù)產(chǎn)。

2克拉美麗氣田入井液體系研制

2.1各入井液體系研究技術(shù)方向

由于處于不同的開發(fā)階段，其巖類、物性、敏感性、傷害類型均不一致，對(duì)修井液體系的要求也不同。因此，需針對(duì)不同氣藏特征，開展修井液關(guān)鍵技術(shù)研究，形成適合不同儲(chǔ)層特征、不同開發(fā)階段儲(chǔ)層保護(hù)需要的修井液體系。

從采氣一廠目前開發(fā)的氣田情況分析，不同開發(fā)階段儲(chǔ)層特征主要表現(xiàn)，共分為高壓力系數(shù)儲(chǔ)層、敏感性儲(chǔ)層、高滲、裂縫型儲(chǔ)層、低壓力系數(shù)儲(chǔ)層四大類，不同類型的儲(chǔ)層在修井過程中對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)的要求不同。本部分內(nèi)容重點(diǎn)是根據(jù)不同類型儲(chǔ)層對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)的要求，結(jié)合現(xiàn)行人井液對(duì)氣井作業(yè)的適應(yīng)性分析結(jié)果，制定了適應(yīng)不同儲(chǔ)層特征、儲(chǔ)層保護(hù)需要的修井液體系研究技術(shù)方向（如表1所示）。

2.2入井液體系研究成果

2.2.1無固相有機(jī)鹽壓井液

針對(duì)無機(jī)鹽加重劑易形成沉淀、堵塞地層特點(diǎn)，本次研究優(yōu)選JZ-1、JZ-2、JZ-3三種有機(jī)酸鹽作為加重劑，其具有溶解度高、無懸浮顆粒、粘度低、結(jié)晶點(diǎn)低（-21.6℃）、與含SO4、CO3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。

2.2.2防水鎖樹脂壓井液

依據(jù)束縛水或殘余水機(jī)理，利用丙烯酸衍生物為原料，以過硫酸銨為引發(fā)劑生產(chǎn)具有高吸水作用的樹脂，通過合成條件、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)劑用量等因素的對(duì)吸水率的評(píng)價(jià)研究，研制一種樹脂聚合物，按一定比例與水配置成防水鎖樹脂壓井液。

2.2.3暫堵型凝膠壓井液

通過調(diào)節(jié)高分子吸水樹脂交聯(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。根據(jù)顆粒尺寸分布與堆積理論，把樹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>780urn；在高滲透、裂縫型儲(chǔ)層暫堵率>99%，承壓能力>7MPa。

2.2.4低密度泡沫壓井液

通過對(duì)其起泡體積、半衰期和泡沫特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本次研究優(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，羧甲基纖維素鈉為穩(wěn)泡劑，并輔以殺菌劑、除氧劑等，通過評(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，100℃穩(wěn)定≥72h，效果良好。

2.2.5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，在一定條件下通過開環(huán)縮聚反應(yīng)合成季銨鹽型陽離子聚合物PTA1作為防膨劑，通過加量優(yōu)化，研制出防水鎖防粘土膨脹射孔液。

3應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益

截止2014年底，5種修井液在準(zhǔn)噶爾盆地氣田累計(jì)應(yīng)用71井次，其中增產(chǎn)措施井43口，其中無固相有機(jī)鹽壓井液應(yīng)用5口，有效3口，產(chǎn)能恢復(fù)率平均91.2%；防水鎖樹脂壓井液應(yīng)用30口，有效28口，產(chǎn)能恢復(fù)率平均89.6%；暫堵型凝膠壓井液應(yīng)用2口，產(chǎn)能恢復(fù)率91.2%；氣井射孔液應(yīng)用6口井，有效3口。

按照效益計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，43口增產(chǎn)措施井使用5種修井液比滿足基本性能的壓井液修后多產(chǎn)天然氣4144.2×10m3，多產(chǎn)凝析油2502.2t。每方天然氣價(jià)格按2.03元，每噸凝析油按照2661元計(jì)算，創(chuàng)效益9078.5萬元。endprint