活性鹽水完井液研究＊

舒福昌向興金李蔚萍肖加敏

何保生3李玉光3靳 勇3廖仲毅4

(1.長江大學; 2.荊州市漢科新技術研究所; 3.中海油研究總院; 4.中海石油(中國)有限公司上海分公司)

活性鹽水完井液研究＊

舒福昌1向興金1李蔚萍2肖加敏2

何保生3李玉光3靳 勇3廖仲毅4

(1.長江大學; 2.荊州市漢科新技術研究所; 3.中海油研究總院; 4.中海石油(中國)有限公司上海分公司)

針對渤海疏松砂巖稠油油藏儲層特點以及普通鹽水完井液與稠油不配伍的問題,研制了活性鹽水完井液。性能評價結果表明,所研制的活性鹽水完井液與儲層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性,與稠油具有較低的油-水界面張力,并具有很好的儲層保護性能,適用于海上疏松砂巖稠油油藏完井作業。

海上 疏松砂巖 稠油油藏 活性鹽水完井液 界面張力 配伍性 儲層保護

1 問題的提出

研究表明,普通鹽水完井液的優點是不含任何固相,可消除固相對油氣層的損害,濾液為一定濃度的鹽溶液,對粘土礦物的水化膨脹具有一定的抑制作用,可基本消除水敏損害,油氣層保護效果特別好[1]。但是通過實驗評價發現,普通鹽水完井液與渤海SZ36-1、Q HD32-6、埕北等油田疏松砂巖稠油油藏的原油存在不配伍問題,即完井液與稠油混合后出現嚴重的增粘現象(圖1)。這是由于稠油中存在著一些天然的油溶性表面活性劑,如環烷酸、膠質、瀝青質等[2],當在稠油中混入普通鹽水完井液時會形成油包水型乳狀液,且乳狀液粘度隨著鹽水完井液含量增大而迅速增大[3],完井液含量在40%～60%時粘度達到最大;當鹽水完井液含量增加到一定程度后,乳狀液由油包水型反相成水包油型或穩定性不高而破乳[3],其粘度顯著降低。普通完井液與稠油混合出現的乳化增粘現象,不利于稠油開采,因此必須要研制一種適用于海上疏松砂巖稠油油藏的活性鹽水完井液,通過降低油-水界面張力來改善其與稠油的配伍性。

圖1 普通鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏原油的配伍性

2 活性鹽水完井液研制

2.1 配方確定

為了解決普通鹽水完井液和稠油混合出現的乳化增粘問題,同時顯著降低油-水界面張力,提高油井產能,在普通鹽水完井液(KCl加重至 1.10 g/cm3)中加入表面活性劑,形成活性鹽水完井液,并對活性鹽水完井液與稠油混合后粘度以及油-水界面張力分別進行評價,結果見圖2和圖3。

圖2 含1%表面活性劑的活性鹽水完井液與QHD32-6-C4井原油的配伍性

圖3 表面活性劑加量對油-水界面張力的影響

由圖2可以看出:含1%表面活性劑SAA的活性鹽水完井液與Q HD32-6-C4井原油混合,隨著完井液體積比例增大,混合液粘度減小,表明活性鹽水完井液與稠油是配伍的,這是由于表面活性劑SAA親水性較強,可通過改變乳狀液類型,將原來油包水乳狀液轉換成不穩定的水包油乳狀液,此時完井液為外相,其粘度遠低于稠油粘度;含1%表面活性劑HRT的活性鹽水完井液與 QHD32-6-C4原油混合,隨著完井液體積比例增大,混合液體粘度先增大后減小,因此 HRT不能解決完井液與稠油混合出現的乳化增粘問題。但是表面活性劑SAA對油-水界面張力降低效果不夠理想,當其加量為2%時,油-水界面張力仍大于10mN/m(圖3);而表面活性劑HRT卻能顯著降低油-水界面張力,當其加量為1%時油-水界面張力即小于1mN/m(圖3)。綜合上述分析,將表面活性劑SAA和 HRT進行復配,復配后的表面活性劑稱為HUL,HUL在鹽水完井液中的加量為2%。

最終確定的活性鹽水完井液配方為:天然海水+0.5%～1.0%溶蝕劑HRS+2.0%粘土穩定劑HTW+2.0%緩蝕劑CA101-3+2.0%減阻劑HUL+ KCl(加重至1.10g/cm3)。

2.2 性能評價

2.2.1 配伍性

(1)與儲層巖石的配伍性

在完井作業過程中,完井液不可避免地會侵入儲層,如果完井液不能抑制儲層中粘土礦物的水化膨脹和微粒運移,必然會導致儲層孔喉堵塞,達不到保護儲層的目的。室內評價了所研制的活性鹽水完井液對疏松砂巖稠油油藏儲層巖心粉(巖樣經抽提洗油后,粉碎過100目篩)的防膨率,結果表明活性鹽水完井液對 NB35-2、SZ36-1、Q HD32-6和埕北油田儲層巖心粉的防膨率均大于 85%,分別為90.0%、86.7%、91.7%和90.0%,說明活性鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏儲層巖石具有較好的配伍性。

(2)與地層水的配伍性

將所研制的活性鹽水完井液與地層水用5#玻砂漏斗過濾并在具塞三角瓶中按體積比1∶1混合,用SZD-1型散射光臺式渾濁計(上海市自來水公司節水設備總廠)測試濁度值。先在室溫下測定靜置0.5h、2h后的濁度值,然后將混合液放在恒溫水浴中(70℃)密閉加熱一定時間,觀察是否有沉淀生成,并測靜置6h、12h后的濁度值(表1)。

表1 所研制的活性鹽水完井液與地層水混合后的濁度

由表1可以看出,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6、埕北油田儲層地層水混合后,其濁度值均較小,且無沉淀發生,表明活性鹽水完井液與渤海疏松砂巖稠油油藏地層水的配伍性較好。

(3)與稠油的配伍性

將所研制的活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏的原油以不同體積比例混合,然后在50°C下測得混合液體的粘度,結果見圖4。

圖4 活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油的配伍性

由圖4可以看出,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6及埕北等渤海疏松砂巖稠油油田原油混合,混合液體的粘度隨著完井液比例增大而顯著降低,說明活性鹽水完井液與稠油具有較好的配伍性。因此,活性鹽水完井液進入儲層可降低稠油流動阻力,有利于提高油井產能。

2.2.2 與稠油的界面張力

室內測定了所研制的活性鹽水完井液與疏松砂巖稠油油藏原油的油-水界面張力。結果表明,活性鹽水完井液與NB35-2、SZ36-1、QHD32-6等海上疏松砂巖稠油油田原油均具有較低的油-水界面張力,分別為1.028、0.185和0.914mN/m,這有利于降低稠油流動阻力。

2.2.3 儲層保護性能

依據石油天然氣行業標準《鉆井液完井液損害油層室內評價方法》(SY/T6540-2002)進行評價, 2塊人造巖心原始氣測滲透率分別為409×10-3μm2和356×10-3μm2。將人造巖心抽真空,用2%標準鹽水飽和;在80°C下正向用煤油測定原始滲透率Ko;反向擠入2倍孔隙體積(PV)的活性鹽水完井液,污染4h;取出巖心,在80°C下正向用煤油測定滲透率 Kd。實驗測得2塊巖心滲透率恢復值(Kd/ Ko)分別為108.3%和105.9%,均大于100%(表面活性劑 HUL改變了巖心潤濕性,從而使滲透率增大),可見所研制的活性鹽水完井液的儲層保護性能良好。

3 結論

(1)針對普通鹽水完井液與稠油混合存在乳化增粘不配伍問題,研制了適用于渤海疏松砂巖稠油油藏的活性鹽水完井液。該完井液體系配方為:天然海水+0.5%～1.0%溶蝕劑HRS+2.0%粘土穩定劑HTW+2.0%緩蝕劑CA101-3+2.0%減阻劑HUL+加重劑KCl。

(2)室內實驗評價表明,所研制的海上疏松砂巖稠油油藏活性鹽水完井液與儲層巖石、地層水和稠油均具有較好的配伍性,同時能夠降低油-水界面張力,巖心滲透率恢復值大于100%,具有很好的儲層保護效果。

[1] 向興金,董星亮,岳江河.完井液手冊[M].北京:石油工業出版社,2002.

[2] 趙福麟.油田化學[M].山東東營:石油大學出版社,2002.

[3] 孟江,向陽,魏小林,等.高內相稠油油包水乳狀液流變性研究[J].西南石油大學學報:自然科學版,2007,29(2):122-124.收稿日期:2010-04-02 改回日期:2010-06-05

(編輯:孫豐成)

Abstract:The active brine completion fluid is developed for the characteristic of the unconsolidated sandstone heavy oil reservoir in Bohai Sea as well as for the incompatibility between the common brine completion fluid and the heavy oil in the offshore oilfields.The performance evaluation of the active brine completion fluid shows that the completion fluid owns excellent compatibility with the reservoir rocks,formation water and heavy oil, and has low interfacial tension of oil and water. The developed brine completion fluid also is demonstrated with good reservoir protective property. Therefore,it can be applied in the completion operation of offshore unconsolidated sandstone heavy oil reservoir.

Key words:offshore;unconsolidated sandstone; heavy oil reservoir;active brine completion fluid; interfacial tension;compatibility;reservoir protection

Study on active brine completion fluid

Shu Fuchang1Xiang Xingjin1Li Weiping2Xiao Jiamin2He Baosheng3Li Yuguang3Jin Yong3Liao Zhongyi4
(1.Yangtze University,Hubei,434023;2.Institute of J ingzhou Hanke New Technology,Hubei,434001; 3.CNOOC Research Institute,Beijing,100027; 4.Shanghai B ranch of CNOOC Ltd.,S hanghai,200030)

＊國家科技重大專項“多枝導流適度出砂技術”(2008ZX05024-003-10)部分研究成果。

舒福昌,男,副教授,1989年畢業于石油大學(華東)石油加工專業,現主要從事油田化學方面的教學與科研工作。地址:湖北省荊州市南湖路1號(郵編:434023)。