| 中、高孔渗油井钻完井液漏失伤害处理方法 |
钻完井、修井过程中,中、高孔渗储层易发生工作液漏失,造成深部堵塞,产液量无法有效恢复,影响油井产能。传统酸化以解除近井地带伤害为主,深部漏失伤害欠考虑,不能达到预期效果。中海油服油田生产研究院通过大量的实验工作,研究出一种集有机清洗、润湿反转解水锁、无机除垢于一体的复合解堵方法。该方法处理中以解除深部水锁堵塞、有机堵塞为主,稀酸处理近井地带无机堵塞为辅。在渤中34-5油田A井、渤中34-1油田B井、渤中28-2油田C井、文昌19-1油田D和锦州9-3油田E井均成功应用,增产效果显著。这五口油井的共同点是在大修过程中发生工作液漏失,作业结束后产能下降。
1 储层特点选取渤中34-5油田的A井、渤中34-1油田[1]的B井、渤中28-2油田的C井、文昌19-1油田的D井及锦州9-3油田的E井进行现场施工,储层特点及油品性质见表 1。
| 表 1 五口井基础数据 |
从表 1可以看出,五口施工井涵盖了深、浅储层,油藏温度从常温到高温,均属砂岩储层;物性上,非均质性强,泥质含量较高,中、高孔渗;油品方面,高含蜡、含胶质、沥青质中等,属于重质稠油,所施工井具有较好的代表性。
2 大修井漏记录五口井在解堵前均经历了大修作业,大修作业过程中井漏情况见表 2。
| 表 2 大修作业中漏失记录 |
从表 2看出,除渤中34-5油田A井、渤中28-2油田C井,其他三口井解堵前的大修作业周期都较长,渤中34-1油田B井作业时长达260 d;作业期间漏失严重,锦州9-3油田E井漏失量高达1 316 m3;作业后减产明显,文昌19-1油田D井减产率达到93.3%,五口井平均减产率67.5%;作业后表皮系数高,表明大修作业对储层造成了不可避免的伤害。
3 储层伤害分析从大修作业日报得知,五口井在修井检泵过程中,采用过滤海水(MgCl2型)为基础修井液,与地层水(NaHCO3型)不配伍。工作液总共漏失进地层分别为420、 535、 400、 148.6、 1 316 m3,作业后测表皮系数依次为30、 21.6、 45、 50和23,表明储层受到了污染。工作液的侵入对储层造成了以下伤害:
(1)由典型油水相对渗透率曲线可知,相对渗透率的改变能使地层对特定液体的有效渗透率下降80%~90%。入侵的工作液使地层中的含油饱和度发生变化,降低了油相的相对渗透率,改变了中、高孔渗储层深部油水润湿性,对于低孔低渗的储层,更容易水锁。
(2)对含蜡较多的油品,温度降低,蜡就会逐渐结晶出,大多数石蜡在小于65 ℃时沉积,工作液温度低于地层温度,原油胶质、蜡质含量高,低温外来流体的浸入使蜡质、胶质析出,造成有机堵塞。
(3)破坏了黏土矿物与地层流体之间的平衡,对于泥质平均质量分数大于10%的储层,工作液长时间的浸泡,黏土矿物水化膨胀(例如,蒙脱石通过吸水膨胀使体积增加到600%)造成堵塞,作业过程中的颗粒运移液亦会堵塞孔喉。
综合分析认为,低温工作液的漏失,首先造成了蜡质等有机沉积物的析出,井筒附近堵塞;其次,工作液改变了地层深部的润湿性,对低孔渗储层造成水锁堵塞;再次,由于储层泥质含量高,工作液的长期浸泡容易发生黏土矿物水化膨胀、运移堵塞,工作液与地层水不配伍也容易形成碳酸盐钙镁等无机垢沉淀。
4 室内实验针对伤害分析的原因,制定了有机清洗-解水锁-无机除垢的复合解堵体系方案,围绕方案展开了室内实验。
4.1 溶解有机垢实验研究了有机清洗工作液解除冷伤害形成的蜡质、沥青质等有机沉积物。清洗液以水为溶剂,加入高效有机清洗剂及PA-VERS(润湿反转高效添加剂),其溶解沥青质情况见图 1,溶解蜡质情况见图 2,可以看出,质量分数为10%的清洗剂对沥青质、蜡质的溶解效果良好。对文昌19-1油田F井取心切片进行有机清洗液接触角测试,结果见表 3。结果表明,经PA-VERS处理后的岩心润湿性有明显向水润湿方向反转的趋势,可有效解除储层润湿性伤害。
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| 图 1 清洗剂溶解沥青质实验结果 |
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| 图 2 清洗剂溶解蜡质实验结果 |
| 表 3 清洗剂溶解蜡质实验结果 |
4.2 解水锁实验
五口井的含油饱和度均高,水敏性强。修井液进入低孔渗储层,造成了水锁[2, 3]堵塞。PAVERT(高效解水锁剂)主要是通过降低油水界面张力,降低毛管阻力,降低返排过程中的油流阻力,促进侵入流体的排出,从而解除贾敏效应造成的水锁现象。PA-VERT降低界面张力的能力如表 4所示,可以看出,加入PA-VERT后,除盐酸体系外,其他五种体系平衡界面张力降低率均在84.9%以上。从砂岩解水锁实验结果(图 3)可以看出,加入0.5%的PA-VERT后油驱水压力下降初始为2 MPa,平衡后为1 MPa,有效的降低了油驱水压力,解除了水锁。
| 表 4 油样与6种体系的平衡界面张力实验 |
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| 图 3 砂岩解水锁实验 |
4.3 酸液体系选择
砂岩储层的酸化,可选择盐酸体系、土酸体系、氟硼酸体系、多氢酸体系来处理。土酸跟黏土矿物的反应非常迅速,且易形成二次沉淀,随着温度的升高,沉淀会越多。氟硼酸是一种缓速酸,它能缓慢水解生成HF,其反应速度低于常规土酸,因而在酸液耗尽之前可以深入油层内部较大范围[4],其缺陷在于不适合高温储层。多氢酸体系[5]缓慢生成HF酸且能较长时间保持低浓度状态,达到深部酸化的目的,适用储层温度可达到160 ℃甚至更高。通过优化酸液配方,及时返排,有效避免了二次沉淀,整个解堵体系不会产生二次沉淀。
4.3.1 岩粉溶蚀实验通过室内实验,考察盐酸体系、土酸体系和多氢酸体系对实际油田岩样的溶蚀率,选出合理的解堵体系。以渤中34-5油田A井为例,进行岩屑溶蚀实验,该井属于高温井,选择盐酸、土酸和多氢酸体系,水浴温度90 ℃,时间2 h,干燥温度105 ℃,时间2 h,结果见表 5。根据实验结果,选择8% HCl +4%多氢酸A+6%多氢酸B作为主体酸酸液配方。
| 表 5 渤中34-5油田岩粉溶蚀率结果 |
4.3.2 岩心流动实验
为考察污染岩心的酸化解堵效果,实验室做了岩心流动实验。基本实验步骤如下:首先对文昌19-1油田取出的岩心进行洗油、抽真空饱和(采用4%氯化铵溶液作为基液进行饱和),然后做岩心污染试验。以未污染的岩心渗透率为K0,钻井液污染后的渗透率为K1,完井液污染后的渗透率为K2,修井液污染后的渗透率为K3,酸液体系解堵后的渗透率为K4,岩心渗透率恢复结果见表 6。
| 表 6 文昌19-1油田岩心流动试验 |
从表 6可以看出,对于文昌19-1油田来说,钻井液、完井液、修井液均对岩心造成了伤害,修井液进一步加大了伤害,经过酸液体系解堵,可使渗透率恢复到110.2%,所选解堵体系有针对性。
5 现场施工和解堵效果 5.1 施工工艺解堵体系一般由清洗液、解水锁液、酸液、顶替液组成。
挤注过程:首先是清洗液,解除有机垢堵塞;其次是解水锁液,解除水锁堵塞并改变润湿性;最后挤注酸液,处理近井地带的无机垢、黏土膨胀、微粒运移堵塞。
5.2 现场施工2015年5月9日渤中34-1油田B井进行解堵作业,受生产管柱限制,采用油套环空反挤注解堵液,环空容积20 m3。酸化施工曲线见图 4。环空补液及反替清洗液过程中,因阻力,压力升高,环空充满清洗液进入储层,压力迅速下降,表明有机堵塞得到有效解除。反挤解水锁液20 m3时压力稳定,排量进一步提高,深部水锁解除。采用稀酸处理,小排量挤注,反挤前置液10 m3,反挤处理液35 m3,反挤顶替液30 m3,酸液进入储层后,压力下降,排量提升,无机堵塞得到有效解除。挤注完毕停泵测压降15 min,然后关井30 min,返排。曲线验证了储层的伤害主要是无机垢堵塞,其次为水锁和部分有机垢堵塞。
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| 图 4 渤中34-1油田B井解堵施工曲线 |
2015年8月4日文昌19-1油田D井解堵作业,电潜泵“ Y”管柱生产,用油管正挤,管柱容积10 m3。酸化施工曲线见图 5。正挤清洗液时,压力随排量增大而增大,挤注解水锁液1 m3清洗液进入储层,压力不变,排量提升,说明部分有机堵塞。正挤解水锁液20 m3,压力先升高,解堵液进入储层后压力明显下降,排量提高,说明水锁堵塞是主要原因。正挤处理液30 m3,正挤顶替液10 m3,无机堵塞得到解除,压力下降,排量提升。挤注完毕停泵测压降15 min,然后关井30 min,返排。曲线验证了储层的伤害主要是水锁、无机垢堵塞,其次为有机垢堵塞。
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| 图 5 文昌19-1油田D井解堵施工曲线 |
5.3 解堵效果
表 7是海上五口井解堵前后的生产情况,其中渤中34-5油田A井解堵后增液45.3 m3/d,增油44.6 m3/d。渤中34-1油田B井解堵后增液23.6 m3 /d,增油26 m3/d,目前仍有增长趋势。渤中28-2油田C井解堵后增液98.4 m3/d,增油73.4 m3 /d,产量是作业前的3倍。D井是文昌19-6构造上的第一口开发评价井,对文昌19-6构造的整体开发和储量动用具有非常重要的的意义,解堵后增液155.8 m3/d,增油147 m3/d,产量是作业前的37.7倍。锦州9-3油田属于二元驱产油,地层条件复杂,E井解堵后前期增液明显,后期逐渐趋于平缓。图 6、 图 7是两口典型井生产曲线,增产效果非常显著。2016年2月,5口井累计增油超过45 000 m3。
| 表 7 海上五口井解堵效果 |
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| 图 6 渤中34-1油田B井解堵效果 |
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| 图 7 渤中28-2油田C井解堵效果 |
6 结论
(1)以有机清洗-解水锁-无机除垢为主的新型处理工艺方法在五口典型井的成功应用,表明该解堵工艺可有效解除海上油田中、高孔渗油井钻完井液漏失伤害,解堵增产效果良好,对海上受到同类伤害井的解堵作业具有很好的借鉴作用。
(2)五口井施工效果表明:非酸处理有机垢、润湿性伤害、水锁伤害,稀酸处理无机堵塞的思路正确,体系选择针对性强、段塞用量设计合理。
(3)该工艺适用中、高孔渗、非均质性强的砂岩储层,高含蜡、高含沥青质及高含泥、高温、深井等油井由工作液漏失造成储层伤害的解堵作业。
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http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.633.5174&rep=rep1&type=pdf ( 0)
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2016, Vol. 36









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