保护储层的新型中密度压井液配方室内研究

保护储层的新型中密度压井液配方室内研究
刘　畅,黄志宇,全红平,杨　文
(西南石油大学,四川成都　610500)
摘　要:通过室内实验研制出一种新型无固相压井液(QHP)。

介绍了QHP压井液配制方法,并筛选出适合于该压井液的外加剂。

得到了密度可在1.2～1.6g/m L之间任意调节的压井液配方。

该压井液对储层伤害小,原料易得,能回收再利用,大大降低了成本。

关键词:压井液;中密度;储层保护
1　前言
研制优质的压井液对于保护油气层、提高油气井产能、增加采收率、延长油气井寿命、降低压井液成本等都具有重要的现实及实际意义[1]。

在钻井完井和修井过程中,如果钻井液、完井液和压井液使用不当,性能较差,油气层会受到严重损害,造成油气层渗透率下降,油气井产能下降[2]。

本文对压井液配方进行室内研究与评价,以期达到使用密度合适、性能优良的压井液,使压井液在井筒产生的液柱压力对油井“压而不死,压而不漏,活而不喷”,即既要保证油井不喷,又要尽量减少对油层的损害。

2　实验部分
清洁盐水压井液通常是由NaCl、KCl、CaCl2、NaBr、CaBr2等配制而成的不同密度的盐水基液,然后加入适量的增粘降滤失剂、pH值调节剂、缓蚀剂等复配而成。

其优点是不含固相,不会把外来固相引入地层而损害储层渗透率,可以减少储层粘土矿物的水化膨胀,保护储层的原始产能[2]。

室内进行研究的配方组成如下:基液+缓蚀剂+助排剂+粘土稳定剂+降滤失剂+杀菌剂。

2.1　压井液基液研究
筛选基液的原则主要是密度满足要求,对地层伤害小,成本低且与其它添加剂配伍性好。

CaCl2溶液对地层伤害小,与其它添加剂配伍性好,成本也低,可用于1.20～1.35g/mL密度范围的配方,但不能再提高基液密度。

为了提高基液密度目前通常采用溴化物,而溴化物的价格较高,现场推广应用难度较大。

我们通过实验制备一种价格较低的加重剂BBL,可满足较高密度的配方要求,即密度在1.36～1.60g/mL之间的压井液采用CaCl2和BBL复配加重体系。

2.1.1　密度1.20～1.35g/mL的压井液基液研究
通过实验找到单一用CaCl2作为加重剂时, CaCl2水溶液的浓度和密度之间关系,结果见图
1:
图1　CaCl2水溶液的浓度和基液密度关系由图1所得结果,用最小二乘法拟合得到公式如下:
y=7×10-6x3-0.0009x2+0.0382x+0.629
式中:y-基液密度,mg/L;
x-CaCl2浓度,%。

利用该公式,可以很方便地得到密度在1.20～
1.35g/mL范围内的压井液加重剂加量。

2.1.2　密度1.36～1.60g/mL的压井液基液研究
为了达到更高的密度要求,实验在用氯化钙得到密度1.30g/mL的基液以后,加入一定量的BBL 来实现。

实验研究了BBL加量与基液密度的关系,结果见表1和图2:
表1　BBL加量和基液密度关系
CaCl2加
量(g)
水量(mL)
BBL加量
(g)
基液密度
(g/mL)
45.15035 1.36
45.15045 1.43
45.15055 1.49
45.15065 1.55
45.15075 1.59
45.15085 1.62
由图2所得结果,用最小二乘法拟合得到公式如下:
y=-5×10-5(50x/v)2+0.0113×50x/v+1.0223式中:y-基液密度,g/m L;
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　2007年第5期 内蒙古石油化工
收稿日期:2006-12-09
作者简介:刘畅(1981-),男(汉族),四川南充人,在读硕士,主要研究领域为油田应用化学。

x -加入BBL 的总量,g ;v -加入水的体积,mL。

图2　BBL 加量与基液密度的关系
2.2　压井液外加剂研究2.2.1　缓蚀剂选择
由于盐水压井液会加重设备的腐蚀,必须对其腐蚀性以及防腐方法进行研究,以免对其应用产生不良影响。

通过挂片实验,选出缓蚀效果较好、能与压井液基液具有良好配伍的缓蚀剂HY -1。

通过大量实验得出HY -1用量为1%～1.5%时,缓蚀率可达到80%以上。

2.2.2　助排剂选择
助排剂即表面活性剂,其分子均由亲油基(如各种烃基)和亲水基(如羧基,磺酸基等各种极性基)等组成,这两种基团不仅具有防止油水两相相互排斥的功能而且还具有把油水两相连接起来不使其分离的特殊功能。

因此当具有两亲结构的表面活性剂分子处于界面上时,就能降低界面上的净吸力和界面张力。

助排剂的选择原则是:在压井液中加入助排剂后,能够显著降低压井液表面张力,有助于压井液返排以免造成油气层伤害。

根据这一原则,筛选出了含氟表面活性剂RT -5作为助排剂,它的助排效果最佳,其常温与高温下表面张力相差也不大,当用量达到0.7%以上时,表面张力就可降至30mN /m 以下。

2.2.3　粘土稳定剂选择
使用水基压井液都有一个防止储层水敏伤害问题。

储层的水敏伤害实质上是由于油层内的各种粘土与水基压井液的水相接触后发生水化、膨胀、分散作用的结果。

因此,在压井液中都应加入一种能有效控制储层中粘土水化膨胀作用而使之稳定,不对储层产生损害的专用处理剂,这种专用处理剂就是粘土稳定剂。

实验选出与体系配伍的NR -2作为该体系的粘土稳定剂。

它具有一定的抑制页岩水化分散的能力,随着加量的增加,抑制能力越强。

当其加量达到0.7%以上时,对页岩的防膨率就能达到85%以上。

2.2.4　降滤失剂选择
降滤失剂是用以保证压井液性能稳定,减少有害液体向地层滤失,以及稳定井壁,保证井径规则的重要添加剂。

选用HPS+HEC 作为降失水体系,实验得出HPS 的加量为3%、HEC 的加量为0.4%时,体系失水量就能够控制在可接受的范围内。

2.2.5　杀菌剂选择
为了解决聚合物在高温下因细菌引起的降解,进行了杀菌剂评选实验。

最后得到杀菌剂JH-1的杀菌效果最好,浓度在26mg /L 时,其杀菌率可以达到100%。

3　结论
(1)实验得到基液配制公式如下:
密度在1.2～1.35g /m L 之间的压井液CaCl 2水溶液的浓度和密度之间关系式为:y =7×10-6
x
3
-0.0009x 2
+0.0382x +0.629;
密度在1.36～1.60g /mL 之间的压井液,
BBL 加量与基液密度的关系式为:y =-5×10-5
(50x /v )2+0.0113×50x /v +1.0223;
(2)所得压井液QHP 配方为:压井液基液+1%～1.5%HY -1+0.7%RT -5+0.7%NR -2+3%HPS +0.4%HEC +26mg /L JH -1;
(3)通过改变CaCl 2和BBL 加量,使压井液QH P 的密度可在1.2～1.6g /m L 之间任意调节;
(4)QHP 中密度压井液不含固相,对储层伤害最小;
(5)QHP 中密度压井液原料易得,成本低,配制方便,同时可以回收重复使用。

[参考文献]
[1]　樊世忠等.保护油气层技术发展趋势[J].石油
勘探与开发,2001,28(1);78-84.[2]　王松等.保护油气层的钻井液、完井液体系研
究[J].断块油气田,1998,5(5);46-48.
[3]　杨小平等.高密度低损害压井液体系[J].石
油钻采工艺,2002,24(6);23-26.
Laboratory Research on new type Midst Density Load Fluid formulation of reservoir preservation
L I U Chang ,H UA N G Zhi -y u ,QUAN H ong -p ing ,YA N G Wen
(Southw est Petroleum Univer sity,Chengdu 610500)
Abstract :A new kind o f non -solid phase loa d fluid (Q HP )has been developed in the labo rat or y .T he ar ticle intr oduces the config uration metho d o f QHP lo ad fluid and then filtr ates the appr opriate additiv e of Q HP .T he lo ad fluid w hose densit y can be adjusted bet ween 1.2g /mL and 1.6g/mL hav e been obtained.T his load fluid has slig ht har m to the r eser vo ir.In addit ion,the raw mater ial w hich can be recy cled is easily o bta ined.As a r esult,the cost is g reat ly reduced.
Key words :L oad fluid;M idst density ;Reser vo ir pr ot ect ion
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内蒙古石油化工 2007年第5期　。