平北地區(qū)完井液儲層傷害分析

王家航 賈鳳龍 田壯壯 高東亮 陸國琛 馬海燕

(中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司,上海 200120)

凝析氣藏是介于油藏與氣藏間的復(fù)雜氣藏[1],指地層溫度大于80℃、地層壓力大于15MPa 時,地下的液態(tài)石油變成氣態(tài),在開采時,由于溫度和壓力的下降,氣態(tài)石油變成液態(tài)石油。我國海上平北地區(qū)針對其凝析氣藏區(qū)塊內(nèi)儲層特性及前期選用鉆井液的性能指標,在開發(fā)初期選用甲酸鹽完井液與隱形酸完井液作為主要完井液。

甲酸鹽完井液體系內(nèi)部成分自身帶有甲酸鹽,可降低水活度,能對儲層起到很好的保護作用,且其配方簡單、能抑制微生物的生長,對金屬的腐蝕性小,具有良好的潤滑性[2-3]。隱形酸完井液體系主要由黏土穩(wěn)定劑、隱形酸螯合劑、緩蝕劑組成,其中隱形酸螯合劑具有極強的水溶性,在水中能釋放出H+,使溶液呈酸性。隱形酸濃度越高,酸性越強[4-7]。隱形酸完井液由于其對高價金屬陽離子的螯合作用,可以減少一般堿性工作液所出現(xiàn)的各種有機、無機的沉淀以及近井壁的屏蔽環(huán)。并且,隱形酸完井液的酸性特質(zhì)可以使地層中一些酸溶性礦物和膠體產(chǎn)生溶蝕反應(yīng),有利于改善儲層,提高油層滲透率,從而達到油井增產(chǎn)的效果[8-9]。隱形酸完井液目前已在國內(nèi)油田得到廣泛的應(yīng)用[10-12],并取得了良好效果[13]。

但近年來,隨該區(qū)塊開發(fā)的深入,鉆完井液對儲層污染的問題逐步得到重視,故本文針對目標區(qū)塊,參照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》中完井液相關(guān)評價方法,評價甲酸鹽完井液與隱形酸完井液的儲層傷害情況,并對相關(guān)機制進行分析,為下一步完井液體系的優(yōu)化提供參考。

1 實驗儀器及流程

基于實驗儀器(圖1),設(shè)計具體實驗流程為:

圖1 測試儀器示意圖

1.1 實驗準備階段,在中間容器1 中加入煤油,在中間容器2 中加入甲酸鹽完井液或隱形酸完井液。

1.2 打開閥門1 和閥門4,開驅(qū)替泵1,用煤油在0.5 倍臨界流量下的流量驅(qū)替到穩(wěn)定流量和穩(wěn)定壓力,測定巖心對煤油的滲透率。

1.3 關(guān)驅(qū)替泵1,關(guān)閉閥門1 和閥門4,打開閥門2 和閥門3,開驅(qū)替泵2,當閥門2 處有完井液流出后,開始用0.4倍臨界流量下驅(qū)替完井液,驅(qū)夠2 倍的巖心有效孔隙體積后,關(guān)驅(qū)替泵2,關(guān)閉閥門2 和閥門3,浸泡120min。

1.4 打開閥門1 和閥門4,開驅(qū)替泵1,正向驅(qū)替煤油20 倍巖心有效孔隙體積以上,達到穩(wěn)定壓力和穩(wěn)定流量后,測定完井液損害巖心后巖心對油相的滲透率。

2 實驗藥品

甲酸鹽完井液、隱形酸完井液,工業(yè)品,中國石油化工集團公司。

3 實驗結(jié)果及討論

3.1 甲酸鹽完井液傷害評價

針對1 號巖心和18 號巖心,按照上述實驗方法,研究甲酸鹽完井液對巖心的污染情況(圖2、3)。

圖2 甲酸鹽完井液傷害評價用實驗巖心

圖3 甲酸鹽完井液污染前后巖心滲透率變化

對比分析可知,甲酸鹽完井液的侵入使得巖心滲透率下降,比較兩塊滲透率不同的巖心,受到相同的侵害后,滲透率大的巖心(1 號巖心)受到污染后滲透率下降的幅度更大,分析是在相同污染條件下,滲透率大的巖心完井液侵入更加嚴重,導(dǎo)致滲透率有更大幅度的下降(圖4、表1)。

表1 甲酸鹽完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統(tǒng)接觸角數(shù)據(jù)

圖4 甲酸鹽完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統(tǒng)接觸角測試

對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發(fā)現(xiàn)巖心被甲酸鹽完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被甲酸鹽完井液污染后親水性增強、親油性減弱,分析原因是甲酸鹽完井液內(nèi)高含量鹽影響所致。

3.2 隱形酸完井液傷害評價

針對12 號巖心和30 號巖心,按照上述實驗方法,研究隱形酸完井液對巖心的污染情況(圖5、6)。對比分析可知,隱形酸完井液的侵入使得巖心滲透率下降,比較兩塊滲透率不同的巖心,受到相同的侵害后,滲透率大的巖心(12 號巖心)受到污染后滲透率下降的幅度更大,分析是在相同污染條件下,滲透率大的巖心完井液侵入更加嚴重,隱形酸與巖心內(nèi)部有機質(zhì)發(fā)生作用,更嚴重的隱形酸完井液入侵引起巖心內(nèi)部出現(xiàn)更嚴重的顆粒運移,導(dǎo)致滲透率有更大幅度的下降(圖7、表2)。

圖5 隱形酸完井液傷害評價用實驗巖心

圖6 隱形酸完井液污染前后巖心滲透率變化

圖7 隱形酸完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統(tǒng)接觸角測試

表2 隱形酸完井液污染前后巖心水- 油- 固三相系統(tǒng)接觸角數(shù)據(jù)

對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發(fā)現(xiàn)巖心被隱形酸完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),發(fā)現(xiàn)巖心端面被隱形酸完井液污染后親水性增強、親油性減弱,分析原因是隱形酸完井液處理巖心表面后,影響巖心表面有機組分/無機組分的分布,導(dǎo)致巖心表面整體水濕性增強、油濕性減弱。

4 結(jié)論

針對目標區(qū)塊,評價甲酸鹽完井液與隱形酸完井液對儲層的傷害情況,分析實驗結(jié)果可知:

4.1 甲酸鹽完井液的侵入使得巖心滲透率下降,滲透率大的巖心受到污染后滲透率下降的幅度更大。且對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發(fā)現(xiàn)巖心被甲酸鹽完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被甲酸鹽完井液污染后親水性增強、親油性減弱。

4.2 隱形酸完井液的侵入使得巖心滲透率下降,滲透率大的巖心受到污染后滲透率下降的幅度更大。且對儲層巖心污染前后端面潤濕性評價,發(fā)現(xiàn)巖心被隱形酸完井液污染后,親水性增強(親水性:端面(未污染巖心)＜出口端(污染巖心)＜入口端(污染巖心))、親油性減弱(親油性:端面(未污染巖心)＞出口端(污染巖心)＞入口端(污染巖心)),即巖心端面被隱形酸完井液污染后親水性增強、親油性減弱。