水锁损害机理及解堵剂概况

水锁损害机理及解堵剂概况一、水锁损害的机理对于注水开发的油田，由于水质不达标，会对地层造成不同程度的伤害。水锁效应是油田注水开发中普遍存在的问题，通常表现在钻井、完井、修井作业中油层被“憋死”，或被管外窜漏进入油层的水或产出的地层水“憋死”，有时也出现产液良好的油井在洗压作业后产量大幅度降低甚至不产液的情况。低渗透特低渗透储层由于供流体自由流动的孔喉较小，表皮压降往往很大，所以更容易发生水锁。因此，研究水锁效应的影响因素，寻找抑制和解除水锁损害的方法，对改善低渗透油藏的水驱开发效果具有重要意义。毛细管力自吸作用在油气井作业过程中，井筒中存在正压差，储层与工作液直接接触，毛管力影响着储层中润湿相和非润湿相渗流。假设储层孔隙结构可视为毛管束，毛细管中弯液面两侧润湿相和非润湿相之间的压力差定义为毛管压力，其大小可由任意界面的Laplace方程来表示：(1)式中，Pe—毛细管压力，mN；彷一界面张力，mN/m;R1、R2-分别指两相间形成液膜的曲率半径， m。从(1)式看出，毛细管压力的大小与多孔介质的直径成反比。由于低渗透层的平均孔隙直径比中高渗储层要小得多，所以低渗透储层水锁效应更严重一些。毛细管力滞留效应根据Paiseuille定律，毛管排除液注的体积Q为：⑵式中，r为毛管半径，L为液柱长度，P为驱动压力，口为外来流体的粘度。换算为线速度，则(2)式成为：⑶积分得出从半径为r的毛管中排除长度为L的液柱所需时间为：(3-5)由此可见，造成水锁损害除与储层内在因素孔喉半径有关外，还与侵入流体的表面张力、润湿角、流体粘度以及驱动压差和外来流体的侵入深度等外在因素有关。渗透率越低，孔喉半径越小，油层压力越低，越容易产生水锁损害，且越难以解除其损害。总之，储层致密、孔隙喉道小，岩石颗粒表面覆盖绿泥石等易水化的薄膜，且油藏压力低、生产压差小是造成储层产生水锁效应的内在因素。而驱动压差小、外来流体与岩石的润湿角小、表面张力大和粘度大是造成储层产生水锁效应的外在因素。二、水锁损害的预防(一)尽量避免使用水基工作液如果确认地层有严重的潜在水锁损害，就应避免将水基工作液引入地层。使用无水的气体类流体作为工作液，如空气、 N2、C02气态烃。使用含水量低的泡沫也可以减轻水锁损害。压裂时采用液态N2、C02来代替常规水基压裂液。（二）尽量减少、甚至避免水基工作液侵入如果由于技术或经济因素限制，不得不采用水基工作液，而地层又具有强烈的潜在水锁损害趋势，就必须尽可能地减少水基工作液的滤失。钻井完井中，通过调整泥浆性能，加入一定数量和适当级配的固相颖粒，即形成渗透率为零的泥饼来控制滤液侵入深度，达到减小水锁损害的目的。因为渗透率为零的泥饼，其毛管压力趋于无穷大，完全能够补偿任何致密储层的自吸毛管压力（屏蔽转向技术的又一重要功能）。如果水锁损害带的深度不超过射孔孔眼的深度，常规的射孔就可以使地层与井眼有效连通。工作液中加入增粘的聚合物，也可以控制滤失，减小滤失量。（三） 选择适当的工作液基液作业中正确地选择基液十分重要，借此途径可以防止水锁损害的发生。例如，当在具有潜在水锁损害的地层进行欠平衡钻井时，改用充氮气的烃基钻井液代替充氮气的水基钻井液，就可以消除水相的逆流自吸作用。因为对于非润湿相而言，逆流自吸的动力从根本上消除了。即使在欠平衡条件下，水相的侵入和圈闭也不能发生。（四） 采用欠平衡作业欠平衡钻井，当当量循环泥浆液柱压力低于地层压力时，地层流体源源不断地进入井筒，这时可以减缓滤液进入地层，但逆流自吸和置换性重力漏失仍不可避免。问题出在欠平衡条件下，井壁附近不能形成良好的具有保护性能的泥饼。如果不能维持连续的欠平衡状态，一旦在欠平衡之后又进行过平衡作业，大量的流体滤失必然发生，造成的损害甚至是致命性的。三、解堵剂概况（一） BRJ系列解堵剂BRJ系列解堵剂是水基乳液体系，内相溶解胶质沥青的能力强；外相的无机和垢转化剂可将碳酸钙和硫酸钙以及铁质等转化为水溶性物质；复配型表面活性剂具有良好的渗透性、分散性、润湿性，对油包水型乳状液有很强的破乳能力，有一定的缓蚀能力和消泡作用、能显著降低油水界面张力；粘土稳定剂以多点吸附的方式牢固的吸附在粘土和其他微粒晶层表面，消弱粘土晶层和颗粒表面的静电斥力，使粘土矿物不易水化膨胀。 BRJ在一定温度时自动破乳，在井底和地层释放出内相，溶解近井地带的积垢，改善油水通道，从而达到解堵的目的［1］。（二） 磷酸酯磷酸酯是今年来研究和应用发展较快的一种功能优良的新型阴离子表面活性剂。此类表面活性剂具有以下的优良的特性：低毒性、低刺激性、显著的可生物降解性、良好的配伍性互溶性、与水溶解性、良好的耐酸耐碱和耐电解质性、较低的表面张力和较好的水润湿性［2］、突出的抗静电性能、对金属的润滑性。（三）水井复合解堵剂HGA-1HGA-1是采用双液法注入的解堵剂。A液（第一反应液）是溶有含胺基NH2有机化合物、表面活性剂及缓蚀剂的盐酸或土酸酸液，B液（第二反应液）是溶有表面活性剂的无机钠盐水溶液［3］。（四）多功能解堵剂ACM-1ACM-1多功能解堵剂由混合酸、表面活性剂、有机溶剂及多种助剂复合而成，为微黄色的透明液体，具有良好的热稳定性能。对于解堵剂这一研究方向人们尝试了很多的方法，如酸化、酸化压裂、加入某种解堵的试剂、作污水处理等方法。但是没有一种方法可以完全的解决目前的地层伤害问题，以上所述的都是一些目前常用的解堵剂。这个试验的目的就在于在这些试剂的基