免破膠套銑沖砂液體系的構建與應用

郭宏峰，劉文輝，林科雄，石先亞，王冠華，舒福昌，朱彭霄

(1 中海油田服務股份有限公司，天津 300459；2 長江大學，湖北 荊州 434000)

油田生產作業中經常會遇到油井岀砂、產液量下降、產液含水持續升高、水井注水井管柱無法正常起出等問題，針對這些問題井一般都要采取大修作業，通過更換生產管柱、防砂管柱或補射孔進行再完井作業。目前，海上油田關于大修套銑作業，主要采用先期堵漏為主，而后再用地熱水進行套銑沖砂，但是這種方法存在一些問題，例如對于嚴重漏失出砂井，注入暫堵液后，有可能造成油砂與暫堵液形成致密的封堵層，投產時難以解除，同時地熱水沖砂攜帶能力不強和潤滑性不好，給打撈套銑作業帶來極大的困難。為了解決這些問題，研究構建了一套免破膠套銑沖砂液體系，并在渤海油田取得成功應用[1-3]。

1 構建思路

在大修套銑沖砂作業過程中，工作液要具備以下幾個功能：(1)具有良好的防止漏失功能，能夠保證建立循環；(2)具有良好的懸砂攜砂性能，能夠有效地將井筒中的砂粒帶出來；(3)具有良好的潤滑性能，能夠減少起下管柱的摩阻；(4)具有良好的儲層保護性能，投產時能夠免除破膠工序，對單井產能影響小。為了實現這些功能，套銑沖砂液主要由增粘劑、降濾失劑、暫堵劑和潤滑劑等處理劑構成。增粘劑選擇快速弱凝膠聚合物，它與常規聚合物的作用機理不同，是利用物質之間的協同效應，無需使用交聯劑。降濾失劑為改性淀粉類聚合物，能夠有效降低體系濾失量，減少地層液相浸入。暫堵劑為可酸溶碳酸鈣，粒徑大小匹配儲層孔喉大小，提供暫堵骨架材料，具有地層封堵淺、承壓能力強、返排壓力小等特點。潤滑劑是一種水基酯類潤滑劑，能夠有效降低體系潤滑系數，減小管柱起下摩阻[4-10]。

2 處理劑優選

2.1 增粘劑優選

室內選擇了合成聚合物ZC-HTV-8、纖維素類聚合物ZC-CMC-HV、淀粉類聚合物ZC-CMS和生物復配聚合物ZC-VIS、ZC-VIS-WL等5種聚合物進行評價，老化條件：16 h×80 ℃，測定溫度：25 ℃，考察其流變性能。表1和表2實驗結果表明，綜合加量和性能考慮，選擇生物復配聚合物ZC-VIS作為套銑沖砂液體系的增粘劑，當ZC-VIS加量為0.5%時，套銑沖砂液表觀粘度適中，動/靜切力都較高，因此選擇增粘劑ZC-VIS加量為0.5%。

表1 不同聚合物的流變性能

表2 不同加量ZC-VIS的流變性能

2.2 降濾失劑優選

室內優選了ZC-LS、ZC-DFD140、ZC-PF-FLO等三種淀粉類聚合物作為體系的降濾失劑，由圖1中數據可以看出，ZC-LS效果最好，因此選擇ZC-LS作為體系的降濾失劑，ZC-LS是一種改性淀粉類低分子量聚合物，具有不增稠，能顯著降低體系濾失量的特點。從表3和表4及圖1和圖2中實驗結果可以看出，2%ZC-LS就具有較好的降濾失性能，因此，選擇2%ZC-LS作為套銑沖砂液體系的降濾失劑。

表3 不同降濾失劑的性能評價

表4 不同加量ZC-LS的性能評價

圖1 不同降濾失劑效果評價圖

圖2 不同加量降濾失劑ZC-LS的效果趨勢圖

2.3 暫堵劑優選

選擇可酸溶的碳酸鈣作為體系的暫堵劑，考察不同目數對套銑沖砂液性能的影響。室內選擇20～60目、40～180目和200～400目三種粒徑的暫堵劑進行評價，老化條件：16 h×80 ℃，測定溫度：25 ℃，通過對體系濾失量和對體系流變性影響來考察三者的差別。從表5實驗結果來看，粒徑太大的暫堵劑不能有效地控制體系濾失量，而粒徑太小的暫堵劑對體系流變性影響很大。因此，選擇40～180目ZC-ZD作為體系的暫堵劑。

配方如下：

海水+0.5%ZC-VIS+2.0%ZC-LS+5%暫堵劑ZC-ZD

2.4 潤滑劑優選

室內選擇聚合醇潤滑劑JLX-C和高效潤滑劑ZC-RH進行評價，老化條件：16 h×80 ℃，測定溫度：25 ℃，從表6實驗結果來看，體系中加入2%ZC-RH高效潤滑劑后潤滑系數降低到0.07，能夠滿足套銑沖砂作業要求。

表5 暫堵劑的粒徑對體系的性能影響

表6 不同潤滑劑對套銑沖砂液性能的影響

3 性能評價

通過對比實驗，優選了套銑沖砂液配套處理劑，確定了一套免破膠套銑沖砂液配方。海水+0.5%增粘劑ZC-VIS+2%降濾失劑ZC-LS+3%KCL+5%～8%暫堵劑ZC-ZD(40～180目)+2%高效潤滑劑ZC-RH。

3.1 封堵性能

(1)常溫中壓砂床實驗

實驗方法：①分別將過20～40目(或40～80目)砂子清洗干凈后烘干備用。②在砂床實驗儀中加入20～40目(或40～80目)砂子鋪平成砂床。③將400 mL套銑沖砂液慢慢加入砂床實驗儀中，加壓至0.69 MPa，在常溫下分別測試的30 min的濾失量和侵入深度。表7和圖3實驗結果表明，套銑沖砂液體系具有較好的封堵性能，在不同物性地層可以調整暫堵劑的用量來控制體系的封堵性能。

配方1：海水+2.0%ZC-LS+0.5%ZC-VIS+3%KCL+5%ZC-ZD+2%高效潤滑劑ZC-RH；

配方2：海水+2.0%ZC-LS+0.5% ZC-VIS+3%KCL+8%ZC-ZD+2%高效潤滑劑ZC-RH。

表7 套銑沖砂液常溫中壓封堵性能評價

圖3 配方1在20～40目和40～80目砂床中滲漏情況

(2)高溫高壓砂床實驗

實驗方法：①將過20～40目(或40～80目)的砂子清洗干凈后烘干備用。②在高溫高壓濾失儀中加入200 g 20～40目(或40～80目)砂子鋪平成砂床。③慢慢加入400 mL暫堵液至高溫高壓濾失儀中，逐漸加壓至3.5 MPa，分別測試30 min的濾失量。④在上述做完30 min濾失量的高溫高壓泥漿罐中加壓測定其承壓能力。表8實驗結果表明，套銑沖砂液體系封堵后承壓能力能達到7 MPa以上，具有很好的封堵性能。

表8 套銑沖砂液高溫高壓封堵性能評價

3.2 儲層保護性能

參照石油天然氣行業標準SY/T6540-2002《鉆井液完井液損害油層室內評價方法》，利用人造巖心評價套銑沖砂液的儲層保護性能[11]，見表9。

表9 套銑沖砂液體系儲層保護評價

由表9中實驗數據表明，滲透率恢復值在80%以上，套銑沖砂液污染后具有暫堵層淺、返排壓力低、滲透率恢復值高的特點，現場施工后不需要專門的破膠工序。

4 現場應用

免破膠套銑沖砂液具有封堵能力強、攜砂和儲層保護效果好的特點，在渤海油田得到了成功應用。

圖4 M1井措施前后生產曲線

M1是渤海Q油田生產井，于2002年5月29日投產，2017年3月因井下安全閥故障或電泵機組葉輪損壞而關井。2018年11月20日開始進行修井作業，前期采用地熱水進行作業，在沖砂到1334 m處時，動漏失速率約為20 m3/h，利用免破膠套銑沖砂液置換井筒，繼續進行沖砂作業，后期再無漏失，作業完成后直接啟泵生產返排。

修井作業結束后，開井初期日產液551.1 m3/d，日產油2.4 m3/d，含水率為99.57%(油嘴4.76 mm，泵頻50 Hz，油壓2.60 MPa)，日產液量高于作業前產液量273.4 m3/d，產油量低于作業前的11.3 m3/d(油嘴14.88 mm，泵頻50 Hz，油壓2.20 MPa)。由于措施井生產高含水率，降頻至30 Hz進行生產，產液量105.5 m3/d，產油量0.5 m3/d，含水率99.49%。之后再次提頻至50 Hz，日產液566.7 m3/d，產油量3.0 m3/d，含水率99.47%。從該井措施前后的產液情況來看，措施增液顯著，表明免破膠套銑沖砂液體系儲層保護性能較好。

5 結 論

(1)針對套銑沖砂修井作業中的問題，通過大量的室內實驗，構建了一套免破膠套銑沖砂液體系，其配方為：海水+0.5%增粘劑ZC-VIS+2%降濾失劑ZC-LS+3%KCL+5%～8%暫堵劑ZC-ZD(40～180目)+2%高效潤滑劑ZC-RH。該體系性能穩定，滿足大修過程中對作業流體的性能要求。

(2)現場應用結果表明，免破膠套銑沖砂液是一種弱凝膠暫堵液體系，具有封堵能力強、攜砂性能好和潤滑性能突出等特點。同時修井作業完成后不用進行破膠處理、返排直接投產、儲層保護效果好，具有較好的推廣應用前景。