储层保护液是油气井井下作业时用于平衡地层压力的液体。但入井液是主要的油气层污染源之一, 特别是对于裂缝性油气藏, 造成极大的伤害。据实际统计资料表明:使用性能不佳的入井液压井修井可能会使油气井产能普遍降低30%~50%[1]。
新疆油田克拉美丽气田是新疆油田2009年重点产能建设区块, 该地区气藏为裂缝-孔隙双重介质型砂岩凝析气火山岩气藏, 该气藏存在的主要伤害是固相堵塞和滤液侵入。针对新疆油田克拉美丽气田储层特征, 研究开发出了密度在1.0 g/cm3~2.3 g/cm3间可调的无固相气井储层保护液体系, 该体系具有无固相、低滤失、低腐蚀、性能稳定、抗温性能好、低粘度等特点, 经现场应用, 取得良好效果。
(1) 常规无机盐加重剂。主要包括NaCl, CaCl2等, 其优点是成本低、溶解快、配制简单, 密度可在1.00 g/cm3~1.35 g/cm3之间调节。因溴化物价格昂贵且具有一定毒性, 不予使用。
(2) 水溶性无机盐加重剂JZ-1。JZ-1是一种无机酸盐, 具有较高溶解度, 其单组分在水中最高密度可达1.55 g/cm3, 与常规无机盐加重剂复配可得到密度为1.65 g/cm3的中密度储层保护液。
(3) 水溶性有机酸盐加重剂JZ-2。JZ-2是一种有机酸根阴离子与金属阳离子、其他类型的阳离子形成的一种盐类物质, 其有机酸根阴离子与单价阳离子亲水性强, 具有超高的溶解度, 其单组分在水中最高密度可达1.80 g/cm3。可用于配制密度1.30 g/cm3~1.80 g/cm3的中高密度储层保护液。
(4) 工业加重剂JZ-3。JZ-3是从国外引进的一种有机盐, 主要成分为甲酸铯, 最高密度可达2.3 g/cm3, 与有机酸盐配伍性好, 可复配得到密度1.80 g/cm3~2.30g/cm3的高密度储层保护液。
选用HEC和JL-1作为降滤失剂。HEC和JL-1是非离子型水溶性聚合物, 具有较好的溶解性, 在低浓度下具有较好粘度特性, 浓度较高情况下可以大幅度增加液体体系粘度, 可作为低密度气井储层保护液降滤失剂使用。
选择ZP-2作为无固相气井储层保护液的助排剂。
KW-1、KNF-1粘土稳定剂是目前新疆油田常用的粘土稳定剂, 在低浓度时可有效防止因地层水敏性矿物的膨胀而对油气层造成的伤害, 与无固相储层保护液配伍性良好, 可以作为无固相储层保护液的粘土稳定剂使用。根据现场使用经验, 浓度范围在0.3%~0.5%。
采用SY/T 5834-2007《低固相压井液性能评价指标及测试方法》中的测试方法对储层保护液的主要性能进行测定评价。
使用旋转粘度计测定其表观粘度和静切力, 测定方法采用GB/T 16783.1-2006《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分:水基钻井液》对密度为1.20 g/cm3~1.60 g/cm3的无固相储层保护液体系进行测定, 结果如表 1所示。
从无固相储层保护液表观粘度和静切力测试结果可以看出, 无固相储层保护液随着液体密度的增加, 体系表观粘度略有增加, 但整体表观粘度和静切力较小, 使得井下作业工具在储层保护液中提下和作业都十分便利。
配制密度为1.20 g/cm3~1.60 g/cm3的无固相储层保护液, 采用高温高压静态滤失仪对无固相储层保护液配方在0.7 MPa、30℃下和3.45 MPa、120℃条件下30 min的滤失量进行测定, 分别得到API失水量和高温高压失水量。结果见表 2。
从无固相储层保护液滤失性能评价结果可以看出, 无固相储层保护液的API失水量和高温高压失水量均远小于标准要求数值, 具有良好的降滤失性能, 可以有效减少液相侵入储层造成的水锁伤害。
配制密度为1.20 g/cm3~1.60 g/cm3的无固相储层保护液, 采用高温前后储层保护液表观粘度、滤失量的变化对其抗温性能进行评价。
取液体样品300 mL, 测试其常温下的表观粘度、API滤失量, 然后将该样品置于烘箱内, 在60℃、90℃、120℃下分别静置24 h, 然后取出冷却, 测试其常温表观粘度、滤失量, 结果如表 3所示。
从无固相储层保护液抗温性能评价数据可以看出, 无固相储层保护液体系在不同温度下静置24 h, 表观粘度和API滤失量变化很小。在使用温度范围内, 温度对液体体系性能影响不大。
配制密度为1.30 g/cm3和1.50 g/cm3的无固相储层保护液, 采用SY/T 6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》对储层保护液的岩心渗透率损害率进行测定。结果见表 4。
从无固相储层保护液岩心渗透率损害率结果可以看出, 无固相储层保护液对岩心的渗透率损害率均小于10%, 具有良好的渗透率恢复性能, 可以有效起到保护储层的目的。
配制密度为1.20 g/cm3~1.60 g/cm3的无固相储层保护液, 采用SY/T 0026-1999《水腐蚀性测试方法》对储层保护液的油管腐蚀性能进行测定, 结果见表 5。
从无固相储层保护液腐蚀性能评价数据可以看出, 无固相储层保护液对油套管腐蚀性很小, 虽然划归为低腐蚀, 但其年平均腐蚀率比低腐蚀标准中的年平均腐蚀率 < 0.025 mm/a的指标小很多, 可以认为对油套管基本无腐蚀伤害。
新疆油田克拉美丽气田储层较深, 地层温度基本在100℃~110℃, 室内试验在考察液体使用稳定性时, 选取120℃强化温度对其高温静止使用稳定性进行考察。同时考虑储层保护液配液之后到现场施工存在一定时间段以及储层保护液后期的回收、长期放置再利用, 需对其常温静置使用稳定性也进行考察。
配制密度为1.20 g/cm3~1.60 g/cm3的无固相储层保护液, 取样350 mL, 对其在常温下的表观粘度、滤失量进行测定, 然后分别取350 mL液体样品在常温及120℃下, 静置1天、3天、7天、14天后, 对其常温表观粘度、滤失量进行测定, 结果见表 6。
从无固相储层保护液使用稳定性能评价结果可以看出, 无固相储层保护液在常温和高温120℃环境下从配液完毕到静置14天的过程中, 表观粘度及体系API滤失量均变化很小, 其中常温静置表观粘度变化率小于10%, 高温静置表观粘度变化率小于30% (标准要求小于50%), API滤失量 < 2 mL (标准要求指标 < 16 mL), 储层保护液体系在使用过程中能够保持良好稳定的性能, 这使得无固相储层保护液可以广泛用于长时间压井作业、修井作业或者完井等作业, 提高了施工作业的安全性, 保护了储层, 有效地降低了常规油井入井液侵入气层造成的储层伤害。
从2008年无固相气井储层保护液开始研究至今, 共在新疆油田气井现场应用2井次, 分别为玛河气田的MN1001井、克拉美丽气田滴西17井。现场试验过程压井安全顺利, 施工成功率100%。
滴西17井主力地层压力高达48.6 MPa, 主力层段为3633 m~3642 m, 勘探试气结果日产气25.17×104 m3, 是克拉美丽气田一口高产气井。主力层段恢复试气, 决定钻塞、回采, 对3010 m~3019 m、3519 m~3526 m两射孔段采用套管补贴的方法进行封堵。整个施工作业关键在于高压气层打开的情况下, 入井液顺利压井、确保施工作业安全、套管补贴作业在无固相环境下进行并且能有效地保护储层。这就对储层保护液的性能提出了高要求: (1)密度满足施工设计要求达到1.50 g/cm3, 体系粘度低, 便于修井工具、管柱提下作业; (2)体系无固相, 驱替洗井过程中能将井筒内泥浆驱替清洗干净, 保证套管补贴作业在无固相环境中进行, 确保套管补贴质量; (3)良好的降滤失性能, 减少液相进入气层造成的水锁伤害; (4)性能稳定均一, 与地层配伍性好, 不会与地层物质反应产生固相沉淀; (5)在高产气层打开、严重气侵情况下能很快脱气恢复液相密度, 保证施工安全、顺利地进行。
整个大修作业在无固相气井储层保护液中进行, 在钻开桥塞、打开主力气层、同时存在多个射孔段的情况下循环洗井、关井观察24 h, 井口压力始终为0, 无固相气井储层保护液漏失量仅为0.6 m3; 打开气层后, 液体体系遭到较严重气侵, 液体密度最低降低至1.39 g/cm3, 在正常循环1.5~2周之后, 液体密度恢复至1.50 g/cm3, 说明该体系能够迅速脱气, 恢复到最初性能; 在套管补贴过程中工具提下顺利, 试压12 MPa, 套管补贴作业顺利完成。在施工作业全过程的21天中, 液体体系密度始终保持在1.50 g/cm3, 取样检测高温高压滤失量 < 8 mL, 未出现沉淀、分层现象; 修井作业结束后, 采用液氮替出井筒内储层保护液、关井, 关井压力38 MPa。试气结果为:日产气18.5×104 m3, 日产油15.6 m3。此次作业是国内首次尝试在高压气井深井段运用膨胀管补贴技术。实体膨胀管补贴井段最深处达3515.46 m~3529.21 m, 修井液密度高达1.50 g/cm3, 气井、膨胀管补贴井段深度及修井液密度三项技术指标创国内修井行业第一, 无固相储层保护液体系避免了固相堵塞, 能够有效降低液体滤失造成的液相侵入伤害, 较好地保护了储层, 减小了修井液对储层的伤害。
(1) 无固相气井储层保护液具有粘土抑制性好、低伤害, 在完井、修井作业中能够有效保护气层, 降低储层伤害等特点。
(2) 无固相气井储层保护液密度可调节范围大(1.00 g/cm3~2.30 g/cm3), 性能稳定, 在密度可调节范围内, 15天常温、7天高温(120℃)下稳定率 > 90%。
(3) 无固相气井储层保护液配置简单, 添加剂种类、用量少, 使用方便。
(4) 无固相气井储层保护液在中高密度下具有较小的粘度, 在高温高压下具有良好的低滤失性能, 可作为高压高产油、气井的压井液、修井液使用, 也可作为裸眼水平井的射孔液、完井液使用。
(5) 无固相气井储层保护液性能稳定均一, 可回收再利用, 从而能进一步降低使用成本, 具有良好的推广应用前景。
2010, Vol. 39 Issue (2): 148-150, 154
2010, Vol. 39 Issue (2): 148-150, 154