水平井多段塞完井液的研制及應用

2015-08-20 01:53:14邵立民

精細石油化工進展 2015年6期

邵立民

(中國石化東北油氣分公司工程技術管理部，長春 130062)

在個別注水不足的高滲油藏，油藏壓力下降較大，壓力系數遠低于1.0。考慮到提高產量和控制邊底水的突進、挖掘油層頂部的剩余油潛力等因素，此類低壓高滲油藏的開發也越來越多地采用水平井技術。根據配產要求和油層保護的需要，在這類水平井中油層以上多采用水泥固井，在油層段懸掛帶管外封隔器的防砂管裸眼完井。完井時通常先采用土酸酸洗防砂管和井壁的環空，再用清水或污水大排量洗井。

現場施工過程中，在處理防砂管和井壁環空的剩余泥漿及井壁鉆井泥餅、溝通地層與井筒的滲流通道時，出現了以下問題:

1)井壁上的鉆井泥餅在防砂管柱下入過程中經常會被破壞，進行替漿及酸化作業時，酸反應殘渣和泥漿會由破壞點進入地層，對儲層造成污染。

2)由于清水的黏度遠低于泥漿，流動能力強，替漿作業時常出現水串現象，導致井筒內殘留有鉆井泥漿。殘余泥漿與酸液反應，會消耗大量酸液，嚴重影響酸化解除鉆井泥餅的效果。

3)酸洗泥餅時，只要酸開一段泥餅，酸液及反應物就會沿酸開段進入油層深部，其他部位的泥餅無法接觸酸液，造成解堵效果欠佳。

針對以上問題，立足于提高替漿效率和防止漏失，我們研究開發了多段塞完井液技術。現場應用結果表明，該技術很好地解決了上述問題，大幅提高了水平井的產量。

1 水平井篩管完井多段塞完井液技術

根據完井工藝的要求，利用高黏替漿液的低摩阻、低濾失的特性，段塞式推進，提高替漿效率，防止替漿過程中替漿液的漏失;酸洗前采用高效清洗段塞處理泥餅表面的油膜，使酸洗時酸液與泥餅充分接觸反應，提高酸洗泥餅的效果;酸洗泥餅時采用酸洗堵漏一體化段塞，酸開一段油層，暫堵一段，保證殘酸和反應物能順利上返，提高水平段油層的完善程度。具體技術方案為:高黏替漿→高效清洗→酸洗堵漏一體化→洗井。

1.1 高黏替漿段塞

采用高黏替漿液反循環替漿，實現替漿液的段塞式推進，高黏替漿液的用量按2倍篩管外泥漿量設計。在處理篩管外的泥餅時，完井液需經過上部篩管進入環空，過高的黏度會使地面泵壓大幅上升，對篩管懸掛器和洗井管柱不利。為考察替漿液通過篩管的能力，配置了高黏度替漿液，具體配方如表1所示。選取長度為1 m、孔徑為0.15 mm的雙層精密篩管小樣進行了通過試驗，試驗排量500 L/min，連續試驗30 min，通過液量15 m3。采用RV20 黏度計，在170 s－1剪切下1 h，測定高黏替槳的黏度。采用美國Baroid公司的高溫高壓濾失儀，60℃下恒溫1 h，測定濾失系數C3，實驗結果如表2所示。殘渣率小于3%，巖心傷害率小于15%，由巖心流動試驗裝置測定;摩阻相當于同排量清水的40.31%，現場測定;配方A～D 的泵壓分別為 0.5，0.6，3.2，2.0 MPa。綜合考慮通過性能和配方的黏度等技術指標，確定采用B配方。

表1 高黏替漿液的部分組成

表2 高黏替漿液的綜合性能

1.2 高效清洗段塞

大多數鉆井泥漿體系在鉆遇油層后都會混油，替漿結束后，泥餅表面的油膜會阻止酸液與泥餅的接觸，影響鉆井泥餅的酸化處理效果。采用高效清洗段塞清洗油膜可提高酸洗泥餅的效果。高效清洗段塞的配方為:2%互溶劑JDB－1+2.5%NH4C1+5%清洗劑。

1.3 酸洗堵漏一體化段塞

為提高酸洗泥餅的效果，采用酸洗堵漏一體化段塞，酸開一段油層，暫堵一段，保證殘酸和反應物能順利上返，提高水平段油層的完善程度。具體方案是在酸液中添加體積分數為20%的油溶屏蔽暫堵劑，酸洗堵漏一體化施工。

由于完井液在處理篩管外井壁時，需經過上部篩管進入環空。因此對于暫堵劑的固相顆粒有以下要求:1)顆粒能夠進入環空，不會堵塞篩管;2)顆粒粒徑與油藏孔喉尺寸有良好的配伍性;3)投產的油井無需采取其他解堵工藝，僅利用生產壓差及儲層流體的溶解即能實現解堵。

完井使用的篩管由兩層精密篩網組成，單層孔徑為0.15 mm，兩層疊合后孔徑約為0.1 mm。根據1/2～2/3架橋理論，暫堵劑的顆粒粒徑必須小于0.05 mm。

暫堵劑顆粒粒徑與油藏孔喉尺寸的配伍性決定了是否能夠形成有效的暫堵。對館陶組取芯進行實測，其有效孔隙度約為25%～35%，平均為32%;滲透率為(12.9～24 721)×10－3μm2，平均為1 900×10－3μm2，屬于孔高滲;孔喉半徑平均值 γav分布在0.99～15.98 μm，γ50分布在 0.33～27.81 μm，流動孔喉的 γ50分布在 2.77～ 34.04 μm。滲透率貢獻值達96%～98%時，主要流動孔喉的 γ50分布在 2.3～44.1 μm。根據 1/2～2/3架橋規則，最大架橋粒子的粒徑必須在22～35 μm，其體積分數大于3%。

根據暫堵體系的篩管通過性及暫堵要求，3%～5%的固相粒子粒徑為22～50 μm，其余固相粒子的粒徑根據廣譜暫堵的要求與孔喉尺寸正態分布一致次級分布。據此研制了TR－5油溶性屏蔽暫堵劑，其固相粒徑分布如圖1所示。