“雙保型”射孔液在大港油田的應用

何丕祥，李 倩，喬偉澤

（1.大港油田公司采油工藝研究院，天津 300280；2.遼河油田安全環保技術監督中心，遼寧盤錦 124010）

油層保護涉及油田勘探開發的各個領域，射孔作為一種重要的完井方式，在陸上油田廣泛應用，射孔液質量的好壞直接關系到油層保護的效果和單井油氣產量。目前，國內各油田都十分重視射孔液的研制與優選，以油層保護、增效、增產為目標，形成了適用不同地質條件的無固相清潔鹽水、聚合物、油基、酸基和乳化液5類射孔液體系。然而，這些射孔液各有優勢和不足，油基、酸基和乳化液射孔液由于受價格的限制未得到規模應用，實際應用較多的是無固相清潔鹽水射孔液，這類射孔液雖無人為加入固相的傷害，價格較為便宜，但其黏度低攜屑能力差、清洗炮眼能力弱、濾失量高、進入油層易與原油乳化、進入低滲層易造成水鎖等傷害[1-6]。聚合物射孔液能克服無固相清潔鹽水的缺點，但是聚合物的選擇至關重要，有些聚合物不易降解，易造成環境污染。因此，通過大量室內研究，研制出了“雙保型”射孔液體系，該射孔液具有無固相、低濾失、強抑制黏土膨脹、界面張力低、易返排、滲透率恢復率高且對環境無污染等特點，既能保護油氣層又能保護環境。

1 室內研究

1.1 研究思路

考慮射孔液可能對油氣層產生的傷害及當前對環境保護的要求，確定了所研究的“雙保型”射孔液要達到的性能要求[7]：（1）體系無固相，減少固相顆粒堵塞；（2）有一定黏度，保證攜巖屑性能和保證泵送性；（3）濾失量低，減少濾液侵入對儲層造成損害；（4）抑制性強，防止黏土水化膨脹；（5）界面張力低，有利于液體返排，減小由于毛細管效應引起的地層損害[2]；（6）處理劑無毒無害，保護環境。根據這些要求其研究思路是：進行基液和各種添加劑的優選評價，選用高效添加劑進行組合優選，確定體系的基本配方，再進行性能評價，達到預期性能要求。

1.2 基液優選

常用的配制射孔液的基液有清水、污水、鹵水等，由于污水中含有油污、雜質等可能對地層造成損害，而鹵水可能降低某些聚合物的性能，且與地層不配伍時會產生沉淀，因此實驗研究選用清水作為基液配制“雙保型”射孔液。

1.3 增黏組分優選及加量研究

增黏劑主要用來提高工作液的黏度，保證攜帶巖屑及泵要求。考慮到環境保護的要求，選擇了可降解的生物聚合物HPG、V-BP、ZNJ-B進行優選。 分別用清水配制0.1%～0.5%的HPG、V-BP、ZNJ-B，低速攪拌4 h，采用DV-II黏度計測其黏度，實驗結果（見圖1）。

從圖1中可以看出，相同濃度下，V-BP溶液黏度高于HPG和ZNJ-B，V-BP在較低濃度下就能夠達到較好的增黏效果，因此，選定V-BP作為“雙保型”射孔液的增黏組分。實驗結果表明加量在0.2%時能達到51.7 mPa·s，為保證體系攜帶巖屑及滿足泵送要求黏度在 50 mPa·s～150 mPa·s，因此增黏組分加量范圍應在0.2%～0.3%。

1.4 降濾失組分優選及加量研究

選用了JLS-C、TB-YR、MEG三種降濾失劑進行考察（見表1）。其中JLS-C是一種與纖維結構相似的碳水化合物，吸收水分，形成囊狀物進入泥餅的細縫中，阻塞水的通道從而達到降失水作用；TB-YR是一種油溶性降濾失劑，可以減少地層漏失；MEG是一種具有強抑制黏土膨脹且具有較好的降濾失性能的聚糖類高分子物質的單體衍生物。

圖1 三種聚合物黏度與濃度變化關系圖

表1 降濾失劑優選

實驗結果表明，三種降濾失劑都有一定的降濾失作用，相同濃度下JLS-C的降失水效果最好，且具有一定的增黏作用。因此選用JLS-C作為射孔液體系的降濾失組分。

考察不同濃度的JLS-C對體系濾失量的影響，進行最優加量確定實驗（見圖2）。

由圖2所示，隨著降濾失組分濃度的增大，失水量逐漸降低，1%JLS-C失水量為20 mL，在濃度大于2%后失水量變化趨于平穩，因此初步確定降濾失組分JLS-C的加量為1%～2%。

1.5 防膨組分優選及加量研究

實驗對FSA、FSK、FSP等黏土防膨劑進行篩選，以清水配制為質量分數為1%、2%、3%、4%、5%的水溶液，采用離心法對其防膨性進行評價，實驗結果（見表2）。

表2 黏土防膨劑優選

由表2可以看出，FSA對黏土的抑制能力相對較強，濃度大于3%后防膨率無明顯變化。因此實驗確定FSA為射孔液體系的防膨組分，加量為2%～3%。

1.6 表面活性劑組分優選及加量研究

射孔液中加入表面活性劑可降低體系的界面張力，使侵入地層的流體易從儲層返排，易于疏通油氣通道，常用的表面活性劑有平平加、OP-10、陽離子表面活性劑SQ-8，高效表面活性劑CL-NNR。用旋轉低界面張力儀分別測不同濃度下，四種表面活性劑的界面張力（見圖3）。

實驗結果表明相同濃度下CL-NNR的油水界面張力最低。濃度為0.1%時界面張力不再隨濃度增大而降低。因此實驗確定CL-NNR作為體系的表面活性劑組分，加量范圍為0.05%～0.1%。

1.7 配方確定

根據添加劑單組分優選研究結果，將優選出的高效添加劑進行組合研究，采用正交實驗法以黏度、失水量、防膨率及界面張力為指標考察組合后的整體性能（見表 3）。

根據極差結果分析，最終確定“雙保型”射孔液體系配方為 0.2%～0.3%V-BP+1%～2%JLS-C+3%FSA+0.1%CL-NNR。

2 性能評價

2.1 常規性能

分別配制三種不同濃度配比的“雙保型”射孔液，對黏度、中壓失水量、防膨率及界面張力進行評價（見表4）。實驗結果表明，“雙保型”射孔液具有一定黏度，能夠保證攜帶巖屑作用，濾失量控制在10 mL～20 mL，減少了濾液對地層的損害。“雙保型”射孔液防膨率都大于90%，具有較強的抑制黏度膨脹作用[8-10]。

圖2 降濾失組分加量考察圖

圖3 不同活性劑界面張力隨濃度的變化關系

表3 正交設計實驗結果

表4 常規性能評價

界面張力大小表征返排能力，界面張力越小表明返排能力越強。采用旋轉滴法超低界張力測定儀測定射孔液與煤油之間的界面張力，實驗結果表明“雙保型”射孔液界面張力低于3 mN/m，有利于液體返排。

表5 人造巖心滲透率恢復率實驗數據

2.2 滲透率恢復率

滲透率恢復率表征油層保護效果，滲透率恢復率越高，表明油層損害小，油層保護效果好。按SY/T 5358-2002儲層敏感性流動實驗評價方法中工作液評價方法進行測定滲透率恢復率（見表5）。從表5中可以看出，“雙保型”射孔液對巖心的損害程度較低，是一種優質的射孔液。

2.3 環保性能評價

根據中國石油集團安全環保技術研究院HSE檢測中心檢測，“雙保型”射孔液生物毒性檢測結果為EC50為2.1×105mg/L，毒性分級為無毒，檢測結果表明“雙保型”射孔液對環境友好，無毒無害（見表6）。

2.4 與其他常用射孔液對比

將“雙保型”射孔液體系與大港油田常用的其他射孔液進行整體性能的對比（見表7）。

從表7中可以看出“雙保型”射孔液黏度在50 mPa·s～150 mPa·s范圍內，能夠保證攜帶巖屑的作用，API失水量遠遠低于清水、鹵水和氯化鉀鹽水，減少了對地層的濾失量，同時界面張力也遠遠低于清水、鹵水及氯化鉀鹽水，有利于液體返排，因此說明“雙保型”射孔液性能優于其他三種常用射孔液，具有更好的油層保護效果。

表6 環境檢測結果

表7 與其他常用射孔液實驗結果對比

表8 自25-18井與鄰井投產情況對比表

3 現場應用

“雙保型”射孔液在大港油田應用12井次，其中自來屯油田6口、風化店油田2口、港東油田2口、唐家河油田2口，應用層位有館陶、東營、沙河街、孔店組，井深1 770 m～3 386 m。目的層孔隙度范圍15.8%～25.9%，滲透率范圍 44.3×10-3μm2～586.2×10-3μm2，泥質含量6.2%～16.2%，覆蓋了中孔、低滲、中滲、高滲儲層物性范圍，并均處于水敏地層。

其中自25-18井是“雙保型”射孔液現場實驗的第一口井，也是一口評價井。該井位于自來屯油田自25-18斷塊，完鉆層位孔二段，井段2 392 m～2 452 m，孔隙度 15.8%，滲透率 69.1×10-3μm2，泥質含量 16.2%，地質配產8 t/d，投產初期日產液13.6 m3，日產油12.78 t（見表 8）。

與采用普通射孔液的鄰井對比，實驗井自25-18井的米采油量比自26-16井提高了129%，比自23-20井的米采油量提高了44.7%。實驗結果表明實驗井儲層保護效果更好，地層滲流能力更強。

4 結論

（1）射孔液作為直接與油層接觸的液體，其性能的好壞直接關系到單井油氣產量，因此選擇優質的射孔液體系，有利于提高油層保護效果。

（2）“雙保型”射孔液具有低濾失、強抑制黏土膨脹、界面張力低、滲透率恢復率高等特點，能夠有效保護油氣層。

（3）對于中低滲油藏，射孔液的性能要求應該更為嚴格，才能保證地層不被污染，保持地層良好的滲流能力至關重要。

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