川西氣田低壓低產(chǎn)井凈化與排液聯(lián)合作業(yè)技術(shù)

許 劍，官小洪，趙哲軍，趙 華

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng) 618000；2.四川能投能源基地投資股份有限公司，四川成都 610000）

川西氣田致密砂巖氣藏縱向上蓬萊鎮(zhèn)、遂寧組、沙溪廟氣藏，氣藏基質(zhì)孔隙度處于3.7%～13%，平均值為8.38%，有效滲透率介于0.05～4 mD，平均有效滲透率大多小于0.1 mD，屬于低孔滲性的致密砂巖儲(chǔ)層，具有地層系數(shù)低、孔喉窄小、基質(zhì)含水飽和度大、儲(chǔ)層敏感性較強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。由于大部分氣井處于低壓低產(chǎn)階段，井筒積液現(xiàn)象較為普通，泡沫排液技術(shù)作為最經(jīng)濟(jì)、最有效、最普遍的老井維護(hù)手段，目前在川西氣田已經(jīng)有20 多年應(yīng)用歷史，與此同時(shí)，外來(lái)化學(xué)藥劑也帶來(lái)了井底污染以及排液困難的問(wèn)題，為此，針對(duì)長(zhǎng)期泡排井開(kāi)展了凈化與排液聯(lián)合作業(yè)研究。

1 起泡劑對(duì)氣井傷害機(jī)理研究

川西中淺層氣藏氣井長(zhǎng)期采用泡沫排水采氣工藝，部分氣井泡排時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十余年，由于泡排劑中含有大量表面活性劑，在井底與地層水以及凝析油接觸形成黏稠物，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)對(duì)近井儲(chǔ)層裂縫和孔喉造成堵塞[2]。另外，固體泡排棒中固相填料通常為Na2SO4、CaCl2以及含鋇的加重劑，與地層水中的Ca2+、Mg2+、、反應(yīng)會(huì)形成沉淀，長(zhǎng)時(shí)間沉積也會(huì)對(duì)近井儲(chǔ)層造成傷害?；诋a(chǎn)出物分析、粒徑分布以及巖心傷害模擬實(shí)驗(yàn)，深入探討了泡排老井井底傷害的機(jī)理。

1.1 井底產(chǎn)物成分測(cè)定分析

氣井產(chǎn)出物是井底污染物最直接的反映，能夠找到井底污染的最直接的證據(jù)，對(duì)川西氣田10 余口泡排老井開(kāi)展了取樣分析，明確了井底污染物的主要類(lèi)型和來(lái)源。

1.1.1 有機(jī)相檢測(cè) 開(kāi)展了11 口井泡排液有機(jī)成分檢測(cè)，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行成分及含量的測(cè)試與計(jì)算，井底產(chǎn)出液主要有上清液和下部乳化液。上清液主要含量為C14以下的烴烷類(lèi)物質(zhì)，在正常溫度和壓力下均表現(xiàn)為液態(tài)，下部乳化液成分主要是C10以上的長(zhǎng)鏈烴類(lèi)，泡排劑中表面活性劑長(zhǎng)期與地層中水和凝析油混合，會(huì)形成黏度較大的黏稠物。

1.1.2 無(wú)機(jī)相檢測(cè) 開(kāi)展10 口井無(wú)機(jī)相離子分析，泡排返排液中均存在一定量的Ca2+、Ba2+和等離子，根據(jù)陰陽(yáng)離子配對(duì)情況進(jìn)行分析，會(huì)形成CaSO4、BaSO4、CaCO3、BaCO3等無(wú)機(jī)垢，其主要來(lái)源于固體泡排棒的填料如Na2SO4、CaCl2、含鋇的加重劑等。

1.2 井底產(chǎn)物粒徑分析

對(duì)10 口井泡排返排液采用粒度測(cè)試儀進(jìn)行了粒度測(cè)試，測(cè)得粒徑中值3.556 μm，粒徑范圍在0.882～200.378 μm。川西氣田致密砂巖儲(chǔ)層孔喉半徑在0.25～0.63 μm[4]，泡排液中污染物難以進(jìn)入儲(chǔ)層基質(zhì)內(nèi)，泡排液中污染物主要傷害近井裂縫、微裂縫、中-大孔喉。

1.3 近井裂縫傷害模擬實(shí)驗(yàn)

泡排液與井下流體混合后會(huì)形成黏稠物、固相沉淀等，主要對(duì)近井儲(chǔ)層的裂縫、微裂縫以及中-大孔喉造成堵塞[3]，降低氣井滲透率，以川西氣田天然裂縫的巖心模擬近井儲(chǔ)層，開(kāi)展泡排液傷害微裂縫模擬實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)方案:

（1）取存在天然裂縫巖心（見(jiàn)圖1），抽真空，測(cè)原始孔滲性，巖心飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水100%；

（2）氣測(cè)啟動(dòng)壓力P1，測(cè)滲透率K1；

（3）采用川西氣田泡排返排液反向驅(qū)替后，氣測(cè)啟動(dòng)壓力P2，滲透率K2。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)鹽水飽和狀態(tài)下，氣測(cè)啟動(dòng)壓力P1 為0.3 MPa，滲透率K1 為0.189 1 mD，泡排液傷害后，氣測(cè)啟動(dòng)壓力P2 升高為0.5 MPa，滲透率K2 為0.038 6 mD，泡排液傷害后，驅(qū)替啟動(dòng)壓力升高了66.6%，滲透率降低了79.6%，傷害作用明顯。

2 井底凈化與排液聯(lián)合作業(yè)技術(shù)

2.1 凈化藥劑研發(fā)

圖1 天然裂縫巖心實(shí)物及CT 掃描

藥劑研發(fā)的目標(biāo)是清洗近井裂縫泡排劑黏稠物，以及無(wú)機(jī)垢。藥劑配方為:5%鹽酸+0.6%表面活性劑+1%防水鎖劑，酸的作用是溶解裂縫中無(wú)機(jī)垢，表面活性劑的作用是清除近井裂縫中有機(jī)黏稠物，防水鎖劑的作用是防止注入的液體對(duì)儲(chǔ)層造成水鎖傷害[5]。

2.1.1 解除污染性能評(píng)價(jià) 對(duì)圖1 的經(jīng)乳化液傷害的天然裂縫巖心，采用凈化劑對(duì)巖心進(jìn)行驅(qū)替，藥劑驅(qū)替量為2 倍孔隙體積，氣測(cè)啟動(dòng)壓力P3 為0.4 MPa，滲透率K3 為0.117 6 mD。解除污染后滲透率提高44%，啟動(dòng)壓力降低了11%，凈化作用明顯。

2.1.2 藥劑配伍性評(píng)價(jià) 取井底凈化藥劑與川西沙溪廟組地層水按1:1、1:2、1:3、1:4 進(jìn)行配制，采用65 ℃水浴加熱30 min，井底凈化劑與地層水配伍性較好，能夠?qū)⑵S色的地層水變清澈，有效溶解地層水中的雜質(zhì)，隨著藥劑比例增加，清潔能力有所增強(qiáng)（見(jiàn)圖2）。

圖2 地層水與凈化藥劑配伍前后圖片

2.2 凈化與排液工藝

多年來(lái)對(duì)泡排老井凈化治理方面開(kāi)展多種實(shí)驗(yàn)方案探索，包括“大液量泵注”、“凈化+泡排”聯(lián)作、“凈化+氣舉”聯(lián)作、“凈化+強(qiáng)排”聯(lián)作，認(rèn)識(shí)到長(zhǎng)期泡排老井通過(guò)采用小液量多次凈化，并且配合強(qiáng)排或者氣舉的效果最佳[6]，實(shí)驗(yàn)主體方案如下:

（1）加藥前，通過(guò)提產(chǎn)帶液、強(qiáng)排、泡排、氣舉等工藝，加強(qiáng)排液，盡量使井筒中的液體量較少，提高井下藥劑實(shí)際濃度；

（2）加藥后，通過(guò)短時(shí)間關(guān)井憋壓，提高藥劑與儲(chǔ)層的遇見(jiàn)率；

（3）通常采用槽車(chē)氣舉/強(qiáng)排排除井筒積液；

（4）開(kāi)井生產(chǎn)，取樣分析，通過(guò)開(kāi)展樣品和生產(chǎn)分析近井清洗效果；

（5）為了保證凈化效果長(zhǎng)期有效，單井凈化次數(shù)不少于4 次。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2020 年開(kāi)展10 口井泡排老井凈化作業(yè)，措施有效井8 口，其中2 口井油套壓上漲了0.3～0.5 MPa，其中6 口井產(chǎn)量上漲300～1 400 m3/d，單井產(chǎn)量平均上漲率達(dá)到49%，平均措施有效期138 d，累計(jì)增產(chǎn)59.01×104m3（見(jiàn)表1）。

4 結(jié)論

（1）泡排劑中表面活性劑在井下會(huì)形成黏度較大的黏稠物，固體泡排棒中固相填料與地層水中離子反應(yīng)會(huì)形成沉淀，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)對(duì)近井儲(chǔ)層的裂縫、微裂縫、中-大孔喉造成堵塞。

（2）裂縫巖心傷害模擬實(shí)驗(yàn)表明，泡排液傷害后，巖心驅(qū)替啟動(dòng)壓力升高了66.6%，滲透率降低了79.6%，傷害作用明顯。

（3）研發(fā)了一套以“表面活性劑+酸”為主凈化藥劑，采用該藥劑清洗泡排返排液傷害后天然裂縫巖心后，滲透率提高44%，啟動(dòng)壓力降低了11%。

（4）針對(duì)長(zhǎng)期泡排老井通過(guò)采用小液量多次凈化，并且配合強(qiáng)排或者氣舉排液，開(kāi)展10 口井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，措施有效率達(dá)到80%，單井產(chǎn)量上漲5%～175%，措施有效期達(dá)到138 d，凈化效果明顯。

表1 川西氣田泡排老井井底凈化效果表