隐形酸完井液.doc

学习资料收集于网络，仅供参考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) 浊 比例 度组成各 滤 液 之 间 体 积 比100915519地层水:钻井液332818钻井液：水泥浆11127*135*503*钻井液：水泥领浆11120*1238*968*水泥浆：碱性完井液9710000*10000*19水泥浆：海水97165*197*12 *:少量沉淀；*：沉淀较多；*：大量沉淀 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+、SO42-、OH-以及阴离子类处理剂，而钻井液、完井液、地层水中含有CO32-、-COO-以及部分阳离子处理剂，相互接触时，就会产生CaCO3、MgCO3、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天损害滤液岩心号Kam210-3Kom210-3Kd/Ko(%)1-Kd/Ko(%)sMMH正电胶+B水泥浆M74K39213411636903756360.737.039.3阳离子+B水泥浆L20K16229161273926842.055.858.054.2三磺泥浆+B水泥浆L195L102470155379750140.044.860.055.2聚合物+领浆M173L54589733891896107665.460.534.639.5聚合物+B水泥浆Z2K4138751387111944063.049.137.050.9聚合醇浆+B水泥浆2936217954961337204221742459767.676.365.732.423.734.3聚合醇浆+领浆M144M257626534632021111769.467.630.632.4聚合物浆+B浆+完井液L103L1421420161048151351.654.748.445.3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； rw井眼半径，m； 孔隙度，取0.30； 顶替效率，取0.65。表3 水泥浆滤液侵入深度损害液岩心号Ko（10-3m2）水泥浆滤失量（ml）滤失速率（ml/cm2hr）侵入深度(cm)尾浆19#6001.66.42164#3971.14.68162901.04.2领浆K125#186580124.233.4M37792825.0511.2 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3040cm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 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。 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。 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T80，压差P3.5MPa，速梯dv/dx200s-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岩心号Kam210-3主要mQ125(ml)Kd/Ko （%）不同深度(cm) Kd/Ko(%)2.5-5.55.5-7.5L3212212.5-6.313.130.189.199.4L3253042.5-6.312.932.392.299.8L3168416.4-10.214.633.681.396.5L3189156.4-10.215.434.784.894.7M260184010.3-1617.437.280.695.1M265212610.3-1618.136.378.492.3N33342016.1-2520.242.172.180.8N34340016.1-2519.244.370.778.5M220458125.1-4023.956.160.768.5M221472225.1-4025.157.459.273.9注：kd空气渗透率；平均孔喉半径；Q125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组 成不同半径(m)的粒子占总粒子体积百分数(%)2.55.07.512.525.032.550.0QS-0.816.852.726.23.5聚合物+3%QS-10.329.138.213.28.90.3表4是聚合物泥浆中加入超细碳酸钙QS-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2.512.5m，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-时，对岩心渗透率小于2000m210-3的岩心，具有良好的屏蔽暂堵作用。当渗透率超过2000m210-3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水仪，在压差为7.0MPa，温度80条件下继续用水泥浆污染100min，取出测其不同深度渗透率恢复值。表6 泥浆和水泥浆对岩心的综合损害损害液Ka10-3m2Q125mlfdml/cm2hrQ100mlKd/Ko%不同深度Kd/Ko2.55.55.57.5聚合物+B水泥浆2353450486010.617.420.31.11.761.911.06.27.849.625.726.380.361.462.194.480.077.6聚合物+3.0%QS-+B水泥浆234339048248.117.020.00.651.741.910.96.17.628.328.629.586.850.351.296.574.170.6聚合醇+B浆4652354015.515.41.561.535.483.142.446.768.867.680.081.2聚合醇+3%QS-+B浆3673358214.915.61.471.624.74.239.542.953.152.269.966.5三磺泥浆+B浆3470336412.311.50.980.962.12.030.628.445.640.156.153.4三磺泥浆+3.0%QS-+B浆3473300010.810.30.950.932.01.926.425.537.634.748.445.5阳离子+B浆3624347118.617.81.621.625.55.445.144.765.364.675.474.8阳离子+3.0%QS-+B浆3095345117.117.51.601.625.45.343.144.254.352.165.263.4 实验发现：泥浆和水泥浆对岩心的综合损害程度比单一损害程度严重，尤其是高渗透率岩心，污染深度加深，这主要可能是由于水泥浆压差大，致使侵入岩心中的泥浆被推向深部。5 小 结l 钻井液滤液、水泥浆滤液侵入储层的深度超过30cm，可能会超过射孔的深度。l 钻井液滤液、水泥浆滤液及二者综合对岩心渗透率的损害程度达到40-50%，在储层保护研究和实施过程中应采取措施来消除损害。l 大分子聚合物溶液对岩心渗透率的损害程度严重且损害深度较深，因此在射孔液及后续工作液中使用聚合物溶液作为工作液时，必须注意储层保护。l 水平井完井液采用屏蔽暂堵技术形成的致密泥饼及屏蔽环在负压解堵的过程中无法完全自动解堵，需采取针对性措施。三、隐形酸完井液的室内研究1 隐形酸完井液基本组成l 清水或盐水加粘土稳定剂、隐形酸螯合剂HTA、防腐杀菌剂l 密度调节剂： NaCl/KCl/COOHNa(1.01- 1.20g/cm3) CaCl2/NaCOOH (1.01-1.39g/cm3) CaCl2/CaBr2/KCOOH(1.40-1.80g/cm3) CaCl2/ZnBr2/SeCOOH(1.81-2.30g/cm3)2 室内效果评价2.1 HTA浓度对溶液pH值的影响表7 HTA浓度对溶液pH值的影响浓度%00.10.20.30.40.5PH975.542.51 结果表明，随着HTA浓度增加，溶液的酸性增强，pH值下降。2.2 HTA对溶液沉淀消除效果表8 HTA对绥中36-1油田作业液沉淀消除效果评价编 号 现象 比例组成915519A1钻井滤液水泥领浆滤液沉淀较多PH=9大量沉淀PH=10少量沉淀PH=11B1A1+0.3%HTA清PH=5.5清PH=6.5清PH=7.5C1钻井滤液水泥浆滤液沉淀较多PH=9大量沉淀PH=10少量沉淀PH=1011D1C1+0.3%HTA清PH=5.5清PH=6.0清PH=6.52.3 HTA对有机处理剂降解效果表9 HTA对有机处理剂降解效果评价处理剂名称HTA浓度(%)00.10.20.30.40.50.6%HEC粘度(S)824.4570.5408.9260.3151.774.2降解率(%)/30.850.468.481.690.00.5%PF-plus粘度(S)693.9464.2308.1190.1113.160.4降解率(%)/33.155.672.683.791.30.3%Drispac-HV粘度(S)610.6423.8304.7187.5113.662.9降解率(%)/30.650.169.381.489.71.0%DFD粘度(S)591.8349.2239.1149.181.132.0降解率(%)/41.059.674.886.394.61.0%NaPAN粘度(S)425.7292.0218.8160.1103.462.1降解率(%)/31.448.662.475.785.42.4 HTA对泥饼的溶解效果将聚合物钻井液用CaCO3加重至=1.15g/cm3，在高温高压失水仪上形成30min滤饼，并在60，3.5MPa条件下，测定蒸馏水的滤失量，然后分别用1%HCl和不同浓度HTA水溶液测定30min的滤失量，评价HTA隐形酸溶液对泥饼的酸溶性。实验结果见表10。表10 CaCO3加重钻井液滤饼酸溶性实验 时间 滤失量 min试剂1 4 8 16 3030min.泥饼渗透率提高值蒸馏水1.5 2.7 3.6 7.4 9.50.3%HTA1.8 4.2 5.8 9.7 13.838%0.7%HTA2.3 4.5 7.8 11.3 15.757%1.0%HTA2.9 18.4 147全部滤失完1.0%HCl4.0 135全部滤失完通过室内研究发现，HTA加量增加，对泥饼的溶蚀增强，有利于保护储层，疏通油气层孔道。2.5 隐形酸完井液与常规完井液的对比结果表明，隐形酸对岩心无损害，随注入体积增加，渗透率恢复值呈上升趋势。但传统完井液随注入体积增加，渗透率恢复值呈下降趋势。2.6 隐形酸对已损害的岩心清洗效果 对于已经损害的岩心，注入隐形酸后，能够明显提高岩心渗透率恢复值。2.7 国外采取的措施Clean-up Procedure depends on Completion typeCompletion Method Clean-Up TreatmentCased, Cemented & Perforated NoneSlotted / Perforated Liner Oxidizer/ Acid/ Enzyme Pre-Packed Liner Oxidizer/ Acid/ Enzyme Gravel Pack AcidFracture Oxidizer/ Acid/ Enzyme Frac Pack Oxidizer/ Acid/ Enzyme (* completion method used)Field Data CompletionwellBreaker(bbls)Soak TimeLosses(bph)before/after washRemarks#1804hrs0/96Init3800bpd,then to 8000bpd.PI=12-14bpd/psi#260204hrs240hrs0/00/254Init4000bpd,then to 7500bpd.PI=11-13bpd/psi#33015hrs0/540Init3800bpd,then to 5000bpd.PI=19bpd/psi2.8 小结l 隐形酸可以解除各种滤液、地层水不配伍产生的无机垢、有机垢沉淀。l 隐形酸可以防止无机垢、有机垢的形成。l 隐形酸可以溶解屏蔽环、有机处理剂形成的泥饼。l 利用螯合剂防止高价金属离子二次沉淀堵塞和损害储层。l 例子：完井作业后的酸洗、溴盐完井液四、现场应用效果 隐形酸完井液已先后在渤海地区的JZ9-3、QK17-2、SZ36-1和QHD32-6油田应用。其中QK17-2、JZ9-3油田开发井全部使用这种完井液完井，投产后的结果表明，这种完井液对于保护储层，提高油井产量具有明显效果。JZ9-3油田产量比ODP方案（开发预测方案）提高60%（其中包含地质储量比预计增加40%的原因）；QK17-2油田进行了13口井的生产测试，从测试产量比较，11口井产量大大超过ODP配产产量，2口井未达到（原因待查），超过率达到85%1 QK17-2油田的应用效果1.1 与邻井17-2-1井对比井类型井号产量（m3/d）每米采油指数m3/Mpadm平均产量提高（%）平均每米采油指数提高（%）评价井QK17-2-195.92.1/实验井P1973.52.0330.932.7P20103.12.56P21257.35.87P241212.02使用隐形酸后的实验井产量平均比相邻评价井提高30.9%；而比采油指数比评价井提高32.7%。1.2 与相邻评价井QK17-2-2D井的对比评价井类型井号产量（m3/d）每米采油指数m3/Mpadm平均产量提高（%）平均每米采油指数提高（%）评价井QK17-2-2D64.52.77/实验井P129.59.1225.732.4P479.21.43P5151.91.75 实验井产量平均比相邻评价井提高25.7%；而比采油指数比评价井提高32.4%。1.3 与相邻井QK17-2-3井的对比井类型井号产量（m3/d）每米采油指数m3/Mpadm平均产量提高（%）平均每米采油指数提高（%）评价井QK17-2-3104.72.15/实验井P8203.84.9120.167.2P9228.715.3P137.24.94P1484.71.04实验井产量平均比相邻评价井提高20.1%；而比采油指数比评价井提高67.2%。2 SZ36-1油田试验井中的应用2.1 试验井E1、D5井与B区邻井比采油指数对比试验井E1、D5井的平均比采油指数比B区临井四口井的平均比采油指数提高了11.98%，而试验井由于前期开发地层压力衰减，其地层压力系数比邻井降低了1015%，所以实际比采油指数提高值应高于11.98%2.2 试验井F28井与SZ36-1-18井对比层位有效厚度 m渗透率md试井渗透率md表皮系数产量m3/d生产压强m3/(d.m)采油强度m3/(d.m)比采油指数m3/(mpa.d.m)F2818F2818F2818F2818F2818F2818F2818F2818I上112.322.983354042448517839.4310.872.824.33.