新型環(huán)保洗井液評價(jià)及利用

郭磊，王尤富

新型環(huán)保洗井液評價(jià)及利用

郭磊，王尤富

（長江大學(xué)，湖北 武漢 430100）

洗井液是油田常規(guī)洗井作業(yè)過程中需要用的洗井介質(zhì)。針對華北油田某區(qū)塊洗井作業(yè)中油井結(jié)垢、結(jié)蠟等嚴(yán)重問題，對研制的新型洗井液性能進(jìn)行評價(jià)，并根據(jù)儲層條件優(yōu)選出化學(xué)洗井液體系，在其基礎(chǔ)上優(yōu)選洗井工藝參數(shù)并加入適量添加劑優(yōu)選性能，形成一套完善的洗井工藝和洗井液配方?，F(xiàn)場洗井作業(yè)效果反饋表明，根據(jù)實(shí)驗(yàn)篩選的洗井配方和工藝參數(shù)具有良好的洗井效果。

稠油井；評價(jià)試驗(yàn)；洗井效率；防膨性能

因各地油井儲層不一，產(chǎn)出原油所帶出來的雜質(zhì)不同，導(dǎo)致對油管清洗的目標(biāo)物各異。為確保稠油井的正常生產(chǎn)，需對油井進(jìn)行洗井作業(yè)，以除去沉積在井筒表面的有機(jī)質(zhì)組分。各大油田在洗井過程中，一方面是沒有針對性導(dǎo)致效果不好，另一方面是過量使用，雖效果明顯，但是對儲層也產(chǎn)生不可逆的傷害，特別是對低滲透儲層。根據(jù)上述問題和洗井的目的，該作業(yè)區(qū)使用了新型環(huán)保洗井配方，并優(yōu)化了體系，對提高產(chǎn)量、安全洗井及地面清潔有著重要意義。

1 儀器與藥品

儀器：采用2PB00C系列平流泵，電子天平，HX-I單聯(lián)自控恒溫箱，NDJ-1黏度計(jì)，HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋等。

藥品：除油清洗劑（白色顆粒狀固體，由表面活性劑和分散劑等組成，河北廊坊市金智有限公司生產(chǎn)，GQ-58746）、黏土穩(wěn)定劑、助排劑。

2 洗井液性能評價(jià)

2.1 表面張力的測定

影響洗井效果的主要因素是洗井液的表面張力，洗井液中的表面活性劑使得其表面極性差減小，造成其自由表面能也隨之減少，最終使得表面張力降低。加入表面活性劑的洗井液在注入地層時(shí)可以通過對原油的乳化作用[1]，使得井下的沉積物隨洗井作業(yè)帶出井筒。采用最大氣泡法測量表面張力，分析表面張力與沖洗液質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系，以及溫度對沖洗液表面張力的影響，篩選出沖洗液的合理質(zhì)量分?jǐn)?shù)。洗井液表面張力和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖1所示。

圖1 洗井液表面張力和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系

從圖1可知，不管在那種溫度下的表面張力，其數(shù)值都隨著洗井液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化而變化，洗井液質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，表面張力越低。但當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.8%時(shí)，表面張力卻維持不變[2]。這是由于洗井液中的表面活性劑吸附量達(dá)到飽和所導(dǎo)致[3]。從圖1可以看出，在洗井液質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持一致的情況下，它的表面張力隨溫度的增加而降低。原因是溫度的升高，表面活性劑在洗井液中增大了吸附量[4]。

2.2 洗井液的防膨性

在洗井過程中，洗井液進(jìn)入儲層不可避免地會對其造成破環(huán)，例如水鎖損害和水敏損害。為了應(yīng)對這些地層和不引起水鎖傷害，就需要洗井液具有很好的防膨性。

防膨性能試驗(yàn)方法參照SY/T5971—94所規(guī)定的注水用黏土穩(wěn)定劑性能的評價(jià)方法[5]。這些黏土穩(wěn)定劑分別屬于季銨鹽型陽離子聚合物和其他聚合物類，防膨試驗(yàn)所用到的巖屑取自目標(biāo)區(qū)塊儲層段，步驟如下：

1）取研磨好的膨潤土，放入電熱恒溫干燥箱150 ℃下恒溫6 h，放置干燥器冷卻至室溫，放入廣口瓶備用[6]。

2）稱取0.50 g的膨潤土，精確至0.01 g，加入黏土穩(wěn)定劑的溶液10 mL，待樣品均勻分布再放置室內(nèi)2 h。

3）離心機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至1 500 r·min-1，觀察15 min，讀出膨脹土膨脹后的體積1[7]。

4）用一樣的方法取出10 mL的注入水和煤油（經(jīng)無水氯化鈣處理），測定膨潤土在水中和煤油中的體積，分別為2和0。

5）按式（1）計(jì)算防膨率，結(jié)果如表1所示。

式中：2—為膨潤土在水中的體積，cm3；

0—為膨潤土在煤油的體積，cm3。

表2 防膨性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，HCS黏土穩(wěn)定劑具有好的防止黏土膨脹的性能。觀察HCS黏土穩(wěn)定劑與洗井液配方體系的配伍性能。具體試驗(yàn)方法：將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)洗井液放置燒杯，加入3%的HCS黏土膨脹劑，均勻攪拌后放置水浴鍋調(diào)至50 ℃，靜止觀察 2 h，判斷其配伍性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，3%的黏土穩(wěn)定劑加入洗井液中并在50 ℃靜止2 h后，燒杯底部無沉淀或者渾濁現(xiàn)象，這表明HCS黏土穩(wěn)定劑與除油清洗劑具有好的配伍性。

2.3 洗井液水鎖傷害

洗井作業(yè)結(jié)束后，滯留在儲層的殘留洗井液會阻止原油進(jìn)入油井，這一結(jié)果會導(dǎo)致油井的產(chǎn)量降低。對滲透和特低滲透的儲層來說，在鉆完井和洗井的過程中，水鎖損害高達(dá)70%～90%，所以在油井作業(yè)過程中，洗井液注入儲層，一方面要防止由于洗井液降低巖石滲透率而造成儲層傷害，另一方面也要防止洗井液的水鎖損害。

2.4 動(dòng)態(tài)損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)

洗井液動(dòng)態(tài)損害實(shí)驗(yàn)采用巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)完成。

巖心取樣：對實(shí)驗(yàn)所用的巖心的洗油、烘干、測定氣體滲透率和測孔隙度都按照中國石油天然氣總公司的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[8]，參數(shù)見表4。

表4 洗井動(dòng)態(tài)損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)用巖心

實(shí)驗(yàn)流程：將準(zhǔn)備好的巖心抽空飽和地層水（礦化度為56 000 mg·L-1）[9]，然后裝入流動(dòng)試驗(yàn)裝置中。以低于臨界流速的注入速度將地層水注入巖心,待壓力穩(wěn)定后測定流量，記錄壓差，用達(dá)西公式計(jì)算地層水滲透率1，該滲透率為巖樣初始滲透 率[10-11]。改注洗井液，每注20倍孔隙體積，測 3次流量和壓差，取平均值。

數(shù)據(jù)處理：巖心滲透率按達(dá)西公式計(jì)算[12]。

式中：—巖心滲透率，m2；

—體積流量，cm3·s-1；

—流體黏度，mPa·s；

—巖心軸向長度，cm；

—巖心橫截面積，cm2；

△—流體通過巖心的壓差，MPa。

巖心傷害率按下式計(jì)算：

Kd=(1- )×100式中:d—巖心傷害率，%；

1—注地層水滲透率，μ地2；

K—注不同PV洗井液后巖心的滲透率，μ不2。

表5是目標(biāo)區(qū)塊巖樣洗井液動(dòng)態(tài)損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

由表5可以看出，注入的洗井液的量的增多，巖樣的滲透率下降，說明洗井液對地層造成損害，其主要原因是水敏損害。

表5 目標(biāo)區(qū)塊巖樣洗井液動(dòng)態(tài)損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 水鎖損害評價(jià)實(shí)驗(yàn)

低滲透儲層水鎖損害定量方法步驟如下：

1）正向油驅(qū)水（建立束縛水飽和度，測定束縛水飽和度下油相有效滲透率）。①將飽和地層水的巖心正向放入巖心夾持器（標(biāo)注正向符號），中間容器裝入煤油，連接好平流泵、中間容器、入口壓力表、巖心夾持器、手動(dòng)計(jì)量泵、圍壓表，用量筒記錄流出液體體積。②以一定的流量油驅(qū)水，持續(xù)驅(qū)替出10倍以上孔隙體積至巖樣岀口端不出水[14]，記錄驅(qū)替后水的體積。③等到巖樣兩端壓力不變化數(shù)值后，記錄此時(shí)的入口壓力、圍壓和時(shí)間，并統(tǒng)計(jì)此時(shí)的出油體積，所得數(shù)據(jù)計(jì)算油相有效滲透率o1。

2）反向洗井液入侵地層（模擬洗井液入侵地層）。以一定的入侵速度1注入1倍孔隙體積的洗井液進(jìn)入巖樣中驅(qū)油，并記錄驅(qū)替壓力的變化和驅(qū)出的油量。

3）正向原油返排洗井液（模擬洗井后地層油驅(qū)替洗井液，計(jì)算水鎖損害）。①以一定的返排速度2將原油通過巖樣驅(qū)替洗井液，持續(xù)驅(qū)替出10倍以上孔隙體積的原油至巖樣出口端不出水，記錄驅(qū)替出的水的體積。②等進(jìn)口和出口的兩頭壓力不變后，記錄此時(shí)的入口壓力、圍壓和時(shí)間[15]。記錄一共出油體積，計(jì)算油相有效滲透率o2[16]。

4）利用公式（4）計(jì)算水鎖損害程度。

=(o1-o2)/o1×100%。 （4）

式中：—水鎖損害率。

按照低滲透儲層水鎖損害的方法測定了4組不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的洗井液和SDS表面活性劑復(fù)配樣本的水鎖傷害率，結(jié)果如表5所示。

表5 表面活性劑降低洗井液水鎖損害實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，加入0.03%的SDS表面活性劑的洗井液效果好[17]。這是因?yàn)橛行p少了洗井液在儲層的滯留量，降低了水鎖傷害[18]。而氫氧化鈉、碳酸鈉與洗井液復(fù)配，效果微小[19-20]。

2.6 洗井效果

按照以上提出的洗井液配方體系，針對不同類型油井區(qū)塊，進(jìn)行洗井作業(yè)，施工結(jié)果表明，洗井效果達(dá)到現(xiàn)場洗井作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

1）洗井液表面張力最低時(shí)的最優(yōu)洗井液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%。

2）洗井液中加入3%的HCS黏土穩(wěn)定劑，既能滿足良好的配伍性，又能一定程度上提高洗井液的防膨性能。

3）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%的SDS表面活性劑的洗井液，有效減少水鎖造成的傷害。

4）現(xiàn)場施工結(jié)果看，按照實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論設(shè)計(jì)的洗井液配方體系達(dá)到油田洗井的目標(biāo)和要求。

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Evaluation and Utilization of New Environment-friendly Well Washing Fluid

,

（Yangtze University, Wuhan Hubei 430100, China）

Well flushing fluid is a well flushing medium needed in the process of conventional well flushing operations in oil fields. In this article, aiming at serious problems such as scaling and waxing in oil wells during well flushing operations in a certain block of Huabei oilfield, the performance of developed well flushing fluid was evaluated, and the chemical well flushing fluid system was optimized according to the reservoir conditions. On the basis of this, the well flushing process parameters were optimized, and appropriate additives were added to optimize the performance, forming a complete set of well flushing technology and cleaning fluid. On-site well flushing operation effect proved that the well flushing formula and process parameters screened according to the experiment had good well flushing effect.

Heavy oil well; Evaluation test; Well flushing efficiency; Anti-swelling performance

TE252.9

A

1004-0935（2022）02-0277-04

2021-06-23

郭磊（1995-），男，陜西省咸陽市人，碩士，研究方向：油氣田開發(fā)。

王尤富（1960-），男，教授，研究方向：油氣田開發(fā)。