水平井濾餅解除技術(shù)室內(nèi)研究及礦場(chǎng)應(yīng)用

何丕祥

(中國(guó)石油大港油田分公司 采油工藝研究院，天津 300280)

在水平井完井過(guò)程中，通常采用篩管或裸眼完井，在鉆井過(guò)程中，由于正壓差的存在，鉆井液會(huì)在井壁上形成一層鉆井液濾餅，鉆井液濾餅包括外濾和內(nèi)濾餅，會(huì)對(duì)地層孔隙造成堵塞，阻止流體從地層向井內(nèi)滲流。為了消除鉆井液濾餅對(duì)油層的損害，常規(guī)方法是使用酸來(lái)溶解鉆井液濾餅中的酸溶性加重材料，或采用氧化破解處理液來(lái)使聚合物分子量變小，失去橋連和附著作用，從而將致密、堅(jiān)韌的鉆井液濾餅變?yōu)樗缮?、破碎結(jié)構(gòu)，使鉆井液濾餅及固相易于被流體返排出井外，解除鉆井液濾餅對(duì)近井地帶的堵塞，恢復(fù)地層產(chǎn)能。這些技術(shù)是解除采用篩管或裸眼完井的水平井近井地帶的鉆井液濾餅堵塞的有效方法，但仍存在一些不足: 對(duì)鉆井液濾餅中的原油清洗效果欠佳、對(duì)聚合物的破膠效果還不是很理想、對(duì)鉆井液濾餅溶蝕率不高、施工比較復(fù)雜等缺點(diǎn)，基于這些原因，在室內(nèi)研發(fā)了水平井濾餅解除體系，該體系對(duì)于水平井濾餅的解除針對(duì)性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，解除效果更好，能夠疏通近井地帶的滲透通道，最大限度地保護(hù)水平井的產(chǎn)能[1-2]。

1 水平井鉆井液濾餅解除技術(shù)研究

1.1 濾餅解除液的作用原理

水平井完井以后，井壁周?chē)纬梢粚鱼@井液濾餅，為了能夠更好的解除鉆井液濾餅，室內(nèi)設(shè)計(jì)了3種工作液體系，組成GC系列濾餅解除液，首先由清洗破膠工作液對(duì)原油和有機(jī)正電膠等物質(zhì)進(jìn)行清洗，然后使用溶蝕破膠工作液對(duì)濾餅中的骨架顆粒進(jìn)行溶蝕破壞，使整個(gè)濾餅松動(dòng)，同時(shí)加入緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑等，防止工作液酸蝕管柱和抑制金屬離子沉，最后打入一定量的后清洗工作液，把殘液替出，同時(shí)加入黏土防膨劑和助排劑，抑制黏土的水化膨脹和提高返排效率。

1.2 濾餅解除液的組成

GC濾餅解除液體系由3部分組成：清洗破膠工作液，主要作用是對(duì)原油、有機(jī)正電膠等吸附物具有良好的清洗效果，對(duì)高分子聚合物具有良好的破膠效果，同時(shí)兼具抑制防膨性能；溶蝕破膠工作液，主要作用是以溶蝕鉆井液濾餅中的黏土、巖屑、暫堵顆粒為主，進(jìn)一步破膠為輔；后清洗工作液，主要作用是替殘液，進(jìn)一步清洗同時(shí)具有較好的返排和防膨效果。

2 水平井濾餅解除工作液的性能評(píng)價(jià)

2.1 清洗率評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)各工作液各配方對(duì)原油和有機(jī)正電膠的清洗率。

由表1可見(jiàn)，3種工作液在保持對(duì)有機(jī)正電膠較高清洗率的同時(shí)，對(duì)原油也具有較高的清洗效果，其中起主要清洗作用的清洗破膠工作液和后清洗工作液，對(duì)原油清洗率超過(guò)了90%，最高清洗率已經(jīng)超過(guò)了99%(GCQ)。而溶蝕破膠工作液雖然以固相物質(zhì)溶蝕作用為主，經(jīng)試驗(yàn)證明，也具有一定清洗效果。

表1 GC系列配方清洗性能評(píng)價(jià)表

2.2 破膠效果評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)GC系列中清洗破膠液和溶蝕破膠液對(duì)高分子聚合物的破膠率。

表2 GC系列配方聚合物破膠性能評(píng)價(jià)表

實(shí)驗(yàn)表明：清洗破膠系列(GCQ)工作液的破膠效果都較好，各個(gè)配方對(duì)流型調(diào)節(jié)劑和大鉀的破膠率都較高，對(duì)流型調(diào)節(jié)劑的破膠率超過(guò)了90%，對(duì)大鉀的破膠率超過(guò)了80%。對(duì)FLOVIS和改性淀粉也具有一定的破膠作用，破膠率較低的原因是由于這兩類(lèi)聚合物原液的原始黏度較低，雖然破膠后，溶液黏度已經(jīng)處于很低的水平。GCZ系列工作液，雖然以溶蝕能力為主，但其破膠效果也很好，總體上GC系列各工作液的聚合物破膠性能具有較為良好的效果。

2.3 溶蝕效果評(píng)價(jià)

GC系列工作液中，只有溶蝕破膠工作液有固相溶蝕作用，按照評(píng)價(jià)原用體系固相溶蝕性能的試驗(yàn)方法，與大港油田應(yīng)用的其他3種濾餅解除液進(jìn)行了單組份溶蝕性能和鉆井液濾餅溶蝕性能評(píng)價(jià)對(duì)比(見(jiàn)表3)。

表3 4種解除液體系溶蝕性能評(píng)價(jià)表

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，GC系列的解除液體系，對(duì)正電膠鉆井液、聚合物鉆井液、甲酸鹽鉆井液體系的濾餅的溶蝕能力有了較大幅度的提高，并且GC濾餅解除液體系的單組分綜合溶蝕效果和濾餅綜合溶蝕效果都超過(guò)了原用最好的GZ體系。

2.4 輔助性能指標(biāo)評(píng)價(jià)

體系的輔助性能表征了體系在施工中的相關(guān)性能，測(cè)定了GC系列濾餅解除液與油田在用的其他3種處理液的輔助性能，主要是防膨率、界面張力、鐵離子穩(wěn)定能力及腐蝕速率的測(cè)定。

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以得出，GC系列工作液防膨效果好，防膨率為96.77%，界面張力低(0.092 mN/m)，鐵離子穩(wěn)定能力強(qiáng)(17.5 mg/ml)，腐蝕速率低(60 ℃：0.337 1 g/m2h；90 ℃：0. 8328 1 g/m2h)，具有較好的輔助性能。

表4 4種工作液輔助性能指標(biāo)的測(cè)定

2.5 巖心滲透率恢復(fù)試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：將巖心烘干后稱(chēng)重，測(cè)量其長(zhǎng)度、直徑和氣相滲透率，然后將巖心用3%氯化鉀鹽水抽空飽和后，稱(chēng)量其濕重，計(jì)算孔隙體系，孔隙度。用3%氯化鉀正向驅(qū)替測(cè)定巖心水相滲透率，將巖心置于污染儀上，用鉆井液體系對(duì)巖心進(jìn)行反向的污染。將污染后的巖心用GC系列鉆井液濾餅解除體系進(jìn)行處理，處理后取下巖心，置于流動(dòng)試驗(yàn)儀中，用3%氯化鉀溶液正向驅(qū)替，測(cè)定處理后巖心的水相滲透率。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 巖心滲透率恢復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)表明，鉆井液污染后的巖心經(jīng)過(guò)GC系列鉆井液濾餅解除技術(shù)體系處理過(guò)后，滲透率恢復(fù)較好。試驗(yàn)巖心的滲透率恢復(fù)率均在90%以上，最高的達(dá)到了97.3%。

3 GC系列鉆井液濾餅解除技術(shù)礦場(chǎng)應(yīng)用

3.1 施工工序研究

GC系列鉆井液濾餅解除技術(shù)在施工的過(guò)程中，采用段塞式注入的5步工藝，擠注方式為反替。流程如圖1所示：

3.2 礦場(chǎng)應(yīng)用

GC系列水平井濾餅解除液共現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的14井次，施工成功率100%，無(wú)一井發(fā)生漏失等事故。施工中隨著工作液的返出，先是帶出部分油花，后來(lái)有巖屑及鉆井液濾餅殘?jiān)党觯詈蠓党鲆撼吻澹咏行?。說(shuō)明工作液一方面清洗掉了井筒及井壁內(nèi)的原油，另一方面溶蝕了井壁處的鉆井液濾餅。施工中泵壓逐漸下降，排量逐漸上升，說(shuō)明隨著施工的進(jìn)行，井筒內(nèi)及近井壁處堵塞物和吸附物逐漸被解除，滲流通道被打開(kāi)。

表6 試驗(yàn)井投產(chǎn)初期生產(chǎn)情況表

從表6可以看出，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各井，除了孔店的兩口井(孔85-18H2、孔H2)以外，投產(chǎn)初期液量充足，動(dòng)液面較高，產(chǎn)量也基本都達(dá)到或超過(guò)了配產(chǎn)要求。表明GC系列濾餅解除液對(duì)水平井的濾餅解除具有良好的效果，有效的保護(hù)了油氣層。

4 結(jié)論

1)研發(fā)的GC濾餅解除液對(duì)于水平井鉆井過(guò)程中形成的鉆井液濾餅清洗效果優(yōu)，破膠能力好，溶蝕效果強(qiáng)。

2)GC系列濾餅解除液對(duì)巖心傷害小，滲透率恢復(fù)率大于90%，保護(hù)油氣層效果佳。

3)礦場(chǎng)先導(dǎo)性試驗(yàn)14口井，試驗(yàn)井施工成功率100%，表明該體系具有良好的應(yīng)用效果，能夠有效的保護(hù)水平井的產(chǎn)能，降低鉆井液濾餅對(duì)產(chǎn)能的影響。