隐形酸完井液

隐形酸完井液技术

一、隐形酸的作用机理和功能

1 隐形酸的作用机理

隐形酸完井液是在完井液（或射孔液）中加入隐形酸螯合剂HTA，该隐形酸外观为浅黄色粒状固体，本身不是酸。该剂具有极强的水溶性，在水溶液中能释放出H+离子，使溶液呈酸性，其酸性的强弱与HTA浓度有关，HTA浓度越高，酸性越强，这种隐形酸能够部分溶解有机物、无机垢、泥饼，疏通近井壁的油层孔道，从而达到提高油层渗透率的目的。

2 隐形酸的功能

1)解除各种工作液、地层水之间不配伍导致的储层损害；

2)清除水平井完井后负压解堵不能解除的屏蔽环损害；

3)清除大分子聚合物在储层孔隙中吸附、滞留、附集导致的损害；

4)解除射孔孔眼纵向上屏蔽环造成的油流阻力。

二、完井过程中的储层损害

1 各种工作液、地层水之间不配伍导致的储层损害

1.1 滤液、地层水之间不配伍对岩心损害的程度

钻开油层时，钻井液滤液、水泥浆滤液(包括领浆)以及完井液滤液在压差作用下，都会不可避免地进入油层。如果这些滤液间相互不配伍，而产生化学沉淀，就会对油层造成损害。

将各种滤液按不同比例混合，用浊度仪测其混合后的浊度值，并观察是否出现沉淀。如果混合液浊度值增加或出现沉淀，则说明滤液间不配伍。

表1 SZ36-1各滤液之间的配伍性(60℃)

实验发现，钻井液滤液与地层水具有较好的配伍性，但钻井液滤液与水泥浆滤液以及水泥浆滤液与完井液滤液存在比较严重的不配伍性。

产生沉淀的主要原因可能是：水泥浆滤液中含有大量游离的Ca2+、Mg2+、SO

4

2-、

OH-以及阴离子类处理剂，而钻井液、完井液、地层水中含有CO

3

2-、-COO-以及部

分阳离子处理剂，相互接触时，就会产生CaCO

3、MgCO

3

、Ca(OH)

2

、羧酸钙等沉淀，

以及阴阳离子的絮状悬浮物，就会不同程度的堵塞储层孔喉，尤其是对于低渗低孔喉储层，将会造成比较严重的损害。

表2 泥浆滤液、水泥浆滤液和完井液对岩心的综合损害 25Mpa/60℃/3天

注：B水泥浆指抗高温的水泥浆

从实验发现，目前国内常用的几种钻井液如MMH正电胶、阳离子、三磺、聚合物以及聚合醇泥浆，与水泥浆滤液均存在不配伍，对岩心的综合损害经高压釜老化后，损害程度较大。其中聚合醇泥浆滤液与水泥浆滤液损害率相对较小，为24-35%，MMH正电胶次之，为37-39%。

1.2 滤液沉淀可能侵入的深度

由于水泥浆滤液进入地层后，会与前期进入地层的钻井液滤液产生沉淀，水

泥浆滤液进入地层的深度就是沉淀的深度，所以有必要计算水泥浆滤液的侵入深度，来确定沉淀的深度是否超过了射孔的深度。

选渗透率为低、中、高的三组岩心进行动静污染实验，利用滤失量计算其单

位面积上的滤失速率，按下列公式计算侵入深度，试验结果见表3。

式中 Q—单位面积总滤失量，ml；

r

—井眼半径，m；

w

—孔隙度，取0.30；

ψ—顶替效率，取0.65。

表3 水泥浆滤液侵入深度

由表3可以看出，泥浆污染岩心后，再用水泥浆滤液污染，水泥浆滤液侵入深度随滤失量增加而明显增加，渗透率高，污染加深。特别是水泥浆领浆，尽管同岩心接触时间短，但侵入深度达到33.4cm，结合尾浆侵入深度，不同类型的水泥浆滤液的侵入深度在30～40cm之间。而射孔弹的最大穿透深度不够,无法完全射穿由于滤液不配伍产生沉淀造成的孔喉堵塞。这是以往的研究者以及现场施工者没有涉及到的问题。

2 水平井完井液可能产生的储层损害

⑴水平井完井液储层保护采用屏蔽暂堵技术，在井壁上形成致密的屏蔽环，负压解堵不能完全解除由屏蔽环造成的堵塞。

⑵完井液滤液渗入地层与地层中的矿物质可能产生沉淀堵塞。

⑶滤液中大分子聚合物在压差作用下会渗入地层，由于滤液粘度高，在负压诱喷的驱动下难以顺利反排形成油流通道，这样就造成了储层堵塞。

3 大分子聚合物在储层孔隙中吸附、滞留、附集导致储层损害

钻井液中高分子处理剂材料由于分子链较长，随滤液进入地层后，会在储层孔隙表面吸附、滞留、附集堵塞储层孔喉，造成储层损害。上图是不同浓度的80A51水溶液对不同渗透率岩心的堵塞实验，对于渗透率为700毫达西的岩心，当80A51的浓度为0.1%时，岩心的反排渗透率恢复值为43%，当浓度达到0.4%时，岩心的反排渗透率恢复值仅为27%，这说明高分子处理剂对储层堵塞是非常严重的，所以在完井作业时，应对高分子处理剂进行破胶处理。 4 射孔完井难以解除孔眼之间纵向上屏蔽暂堵环造成的油流阻力

钻井液与地层接触时，由于液柱压差大于地层孔隙压差，其固相与液相就不可避免的会侵入地层，而地层岩心是多孔介质，不同渗透率的岩心，其孔喉半径不一样，当固相粒子半径与储层岩心孔隙半径不匹配时（远大于或小于），就会堵塞储层孔喉，而钻井过程中可能造成储层损害的固相又包括钻井泥浆固相和钻井水泥浆固相。

4.1 钻井液固相对岩心的动污染损害

用高温高压动失水仪，在温度T ＝80℃，压差△P ＝3.5MPa ，速梯dv/dx ＝200s -1条件下，评价了钻井液对不同渗透率岩心的污染程度。

表4 钻井液对不同渗透率岩心的损害 010********

600

0.2

0.4

0.6

0.8

1

80A51的浓度（%）

渗透率比值（%）

注：k d 空气渗透率；孔R 平均孔喉半径；Q 125′为动态污染125min 时的累计滤失量

表5 泥浆的固相颗粒半径分布

表4是聚合物泥浆中加入超细碳酸钙QS-Ⅱ动态污染后，对不同渗透率岩心的损害程度。表5是用激光粒度仪测定的聚合物泥浆固相颗粒粒径分布。从表中可以看出：随岩心渗透率增加，孔喉半径增加，钻井液的污染岩心的深度增加。这是因为聚合物泥浆固相颗粒粒径主要分布在2.5～12.5μm ，根据2/3桥堵规律，即当泥浆中主要固相颗粒粒径为岩心孔喉半径2/3时，形成泥饼最致密，污染带最浅。实验结果表明，聚合物泥浆+3.0%QS-Ⅱ时，对岩心渗透率小于2000μm 2×10-3的岩心，具有良好的屏蔽暂堵作用。当渗透率超过2000μm 2×10-3时，其岩心的孔喉半径明显大于钻井液中的固相颗粒粒径，固相颗粒难以在喉道处架桥,无法形成良好的内外泥饼,致使侵入带过深，污染深度过大。 4.2 泥浆和水泥浆对岩心的综合损害

利用高温高压动失水仪在温度80℃，压差3.5MPa ，流动速梯200S -1条件下，用泥浆对岩心动污染125min 后，取出岩心，不去泥饼，然后装入高温高压静失