涠洲油田油基钻井液黏稠物的形成机理.pdf

第 2 7卷 第 5期 2 0 1 0年 9月 钻井液与完井液 DRI LLI N G FLUI D COM PLETI ON FLUI D V0I _ 27 NO ． 5 S e p t ．2 01 0 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 0 0 5 0 0 2 5 0 3 涠洲油田油基钻井液黏稠物的形成机理 王 昌军， 艾俊哲， 王正 良， 罗觉生 长汀大学化学 与环境 T程学 院，湖北荆州 摘要 针对涠洲油田部分采用油基钻井液所钻的井在生产过程中出现黏稠返出物、影响产能的情况，研究了 黏稠物形成的机理及解除措施。结果表明， 油基钻井液与水基完井液、 原油之间的配伍性差， 相关井原油的重质成分 、 沥青 质含 量高是 导致 黏稠返 出物形 成的重要原 因。实验优选 出 了破 乳剂 P F D e mu l ，当其加量 为 2 ％ 时的降黏效率 高达 7 0 ％ 以上，采用破乳型水基完 井液技 术可预 防和 消除黏稠 物，提 高储层保 护效果 关键词 油基 钻井液 ；防止地层损害 ； 黏稠物 ； 机理 ；降黏 ；涠洲油田 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 涠洲油 田早期采 用油 基钻井 液钻井 ，部分 作 业井在投产初期井 口出现黏稠返 出物 ，该黏稠物呈 块状或团状 ，堵塞油管及 阀门，影响生产作业 、降 低产能 ，并可能造成储层损害。该黏稠物与滤饼不 同 ， 清除滤饼的方法较多 。 J ， 但对黏稠物没有效果 。 目前 ，有关 陔黏稠物的形成及预 防的研究很少 ，其 形成机理及相应的解除措施倍受 国内外钻井完井液 领域 的关注。为了弄清黏稠物形成的原 因，从有问 题井 的原油性质与邻井原油的差异 、原油组分分析 以及室 内模拟评价流体之 间的配伍性等方面开展 了 评价研究工作 ， 并在研究返m物形成机理的基础上 ， 有针对性地研究 了解除返出物的措施 。 1 钻井完井液配方及原油来源 评价实验选用涠洲油 田现场使用 的封堵型油基 钻井液 用代号 S e a l O表示 ，该钻井液的基本性能 见表 l ，其配方如下。 3 2 0 mL 5 白油 8 0 mL 3 0 ％C a C 1 ， 溶液 3 ％ 主 乳 化 剂 Mo e mu l 3 ％ 润 湿 剂 Mo we t 2 ％ 辅 乳 化 剂 Mo c o a t 0 ． 5 ％ 提 切 剂 Mo h s v 2 ． 5 ％ 有 机 土 Mo g e l 2 ％ 石 灰 Mo a l k 3 ％ 沥 青 Mo t e x 3 ％ 超 细 碳 酸 钙 5 ％ 乳化 沥青 Mo r l f F 5 ％ 成膜剂 Mo c m j 5 ％ 封堵 剂 Mo l s f 重晶石 完 井 液过 滤 海 水 0 ． 5 ％T A 2 ． 0 ％H C S I ． 5 ％ C A1 0 1 ． 3 3 0 ％ 甲酸钠 原 油 均 采 用 洞 洲 油 田相 关 井 的 原 油 ，其 中 WZ1 1 - 4 D A1 井与 WZ1 1 ． 1 一 A7 、WZ1 1 1 一 A1 6 b井是 现黏稠物的 3口典型井。 表 1 封堵型油基钻井液在 1 2 0。 C 老化 1 6 h后的性能 2 黏稠物形成机理分析 2 ． 1 配伍性 1 室 内分别评价 了油基钻井液与水基完井液 、 原油 的配伍性 ，原油 取 自WZ1 1 1 一 A7井 ，老化 温 度为 8 0。 C，测试温度为 5 0。 C，结果 见图 1 。图 1 表明，油基钻井液与水基完井液混合后 ，随老化时 间增加，混合液的表观黏度增加，经过 5 d 老化后， 混合液的表观黏度上升到最大值 ，并随时间的增加 黏度保持在较高水平 ； 钻井液与原油混合后 的黏度 变化呈现缓慢增加 的趋势 ，但黏度上升得并不是很 大 ，经过 4 d的老化后也出现一个相应的表观黏度 第一作者简介 王昌军，副教授，1 9 6 1 年生，现在从事钻井液与完井液方面的研究工作。地址 湖北省荆州市长江大 学化学 与环境Z - 程学院 ；邮政编码 4 3 4 0 2 3；电话 0 7 1 6 8 0 6 0 4 3 0； E ma i l g i mw a n g 0 4 2 4 1 6 3 ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 9月 的最大值 。钻井液与其它井原油混合老化后 的黏度 变化也有类似规律 。 1 20 l OO 8 O 60 40 20 O 图 1 油基钻井液 S e a l O 与完井液及原油之间的配伍性 2 完井液与不同井 原油的配伍性 。将 完井液 与原油按 1 1 的体积 比进行混合 ， 密封后放人烘箱 ， 在 8 0。 C 进行恒温老化 ，并在不 同时间测其表观黏 度 的变化值 ，结果见表 2 。从 表 2可知 ，随着时间 的延长，完井液与不同井原油混合后的黏度变化规 律不一致 ； 大部分井原油与完井液混合物 的表观黏 度控制在较低水平 ，且黏度变化不大，不会产生黏 稠物 ，表明完井液与不同井原油配伍性较好 ； 但部 分井原油 WZ1 1 ． 1 ． A7等 3口井原油 与完井液混 合后出现增稠情况 ， 这可能与原油性质有较大关系。 表 2 完井液与原 油的配伍性 3 将原油 WZ 1 l 1 ． A7井 、油基钻井液 、完 井液 按 1 1 1 体 积 比混 合 ，取 2 4 0 mL混合 液 ， 在 8 0 0 C 下长期老化 ，然后取出在 5 0。 C 下测定其黏 度 ，结果见表 3 。由表 3可知 ，油基钻井液 、完井 液和原油 3 种液体单独存在时的黏度较小 ，且随时 间的增加黏度基本不变 ； 但 3 者混合老化后的黏度 上升显著，3 d 后混合物黏度上升到最高值，接着 呈下降趋势，但还是比老化前高出许多 ； 3 种流体 的配伍性差 ，容易出现稠化结块的现象。 表 3 油基钻 井液、 完井液及原油 3 种流体混合液的黏度变化 注 为原油 油基钻井液 完井液按体积比为 1 1 1 混合后的液体 ； 原油取自WZ1 1 - 1 ． A 7井。 2 ． 2 原油成分差异的影响程度 对各原油样进行了全烃色谱分析 包括饱和烃 、 非烃 、芳烃及沥青质等 ，并计算 了各油样 中的长链 烃 含碳数大于 1 6 与短链烃 含碳数小于 l 6 的 含量 比值 ，比值越大 ，表明重质组分越多。各油样 中的沥青质含量见表 4 。 表 4 WZ 1 1 1 油 田各井原油样成 分分析 由表 4 可知 ， WZl 1 1 油 田大部分井的原油较轻 ， A5 、A6 、A7井原油较重 ，其中 A6、A 7井的原油 重质成分更多 ，沥青质含量较高 ； 3口典型问题井 WZ1 1 - 4 D ． A1 、WZ 1 1 ． 1 一 A7 、WZ1 1 ． 1 一 A1 6 b井 的 原油重质成分含量很高 ，沥青质含量也较高 ，而这 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7卷 第 5期 王昌军等涠洲油田油基钻井液黏稠物 的形成机理 2 7 3口井是典型的f } { 现黏稠物的问题井 ，这也从另一 方面说 明，黏稠返 出物的出现除与钻井液 、完井液 侵人有关外 ，还 与地层本身原油也有关系。这也说 明了同一钻井液配方 、同一区块 中为什么只有部分 井 现这种黏稠物现象 。 2 ． 3井底返 出黏稠物 的原 因分析 在油层温度下 ，混合物的黏度随时间的延长而 增加 ，特别是油基钻井液与完井液混合后黏度上升 很大。这表明流体之间的不配伍性是产生黏稠返出 物的重要原因。起初 ，由于这种黏稠物黏度大 ，与 地层或井壁的黏附力较大 ，其不会随流体一起返m 井 口。但随着时间的延长 ，流体对黏稠物的长期冲 刷 ，加之在地层高温条件下 ，黏稠物与地层 的黏附 力逐渐 降低 ，导致该 黏稠物随流体一起返 出井 口， 在其返出井口的过程中温度逐渐降低，该黏稠物黏 度增大幅度更加 显著 ，致使其成团甚至结块 ，这也 可能是在投产初期没有黏稠返 出物的缘故 ； 此外 ， 原油全烃色谱分析证 明了，黏稠返 出物与各井油品 质量具有重要关系 ，含原油重质成分 、沥青质含量 高的井就容易产生黏稠物 ，这也佐证了为什么同一 个油田，只有某些井 出现黏稠返出物的现象。 3 黏稠物 的解 除措施 黏稠状返出物解除液 的设计思路是 在完井液 中加入破乳剂形成破乳型完井液 ，该破乳型完井液 能有效降低增稠物 的黏度 ，将油相和水相从增稠物 中分离开来 ，从而防止其形成乳化黏稠物。 S e a 1 ． O 、水 基完井 液及原油 3者接触后 ，其混 合液 出现明显增稠 ，其 主要原 因是水 基完井 液 中 的水相 与油基钻井液 的乳化剂形 成 了稳 定的乳状 液 ，导致 了乳化增稠 ，其在地层孔喉中沉积 ，就会 堵塞地层。如果在水基完井液中加入一定量的破乳 剂 ，就会 防止油基乳状液 的形成 。室内对不同类型 的乳化剂进行 了评价 。具体方法是 测定 3者混合 物增稠后 的黏度 ，然后在混合物 中加入不同浓度及 类 型 的破乳剂 ，搅拌 均匀 ，在 8 0。 C下老化 2 4 h ， 在 同样条件下测定其黏度。分 别采用 WZ1 2 1 一 A4 、 WZ1 l 一 1 一 A7 、WZ1 2 1 一 A1 6 b井的原油 ，按地层工矿 条件模拟生成黏稠物 ，结果见表 5 。实验发现 ，与 其它破 乳剂防乳破乳 效果相 比，P F ． De mu l 的防乳 破乳效果较好 ，使黏稠物的黏度降低 了 7 0 ％ 以上。 表 5 各种破乳剂的破乳 效果评价 4 结 论 1 ． 研究了涠洲油田油基钻井液黏稠物的形成机 理。油基钻井液 、水基完井液与原油之间的不配伍 性是导致黏稠物形成的主要原因。 2 ． 涠洲油 田同一 区块 不 同井 的原油重质组分 长烃不一样 ，重质成分含量高 、沥青质含量多的 原油与人井流体 的配伍性差 ，这也是仅有部分井出 现增稠物现象的原因。 3 ． 优选 出 了最佳 的破乳 剂 P F ． De mu l ，其加量 为 2 ％ 时的降黏效率高达 7 0 ％ 以上。采用破乳型完 井液能有效降低混合黏稠物的黏度 ，防止黏稠物形 成 ，提高储层保护效果 。 参 考 文 献 [ 1 ] 沈燕 来．注水 井解堵 增 注方法 【 J 】 ．f } _l 界石油 T业， 1 9 9 7 ，4 4 4 4 4 7 ． [ 2 ] 岳前升，向兴金，舒稿昌 ． 水平井裸眼完井条件下的油 基钻井液滤饼解 除技术 【 J 】 ． 钻井 液与完井液 ，2 0 0 5 ， 2 2 3 3 2 3 3 ． [ 3 ] 徐明，杨智光，肖海东，等 ． 油包水钻升液耐高温冲洗 液 Y J C 一 1 的研究与应用 【 J 1 ． 钻井液与完井液，2 0 0 1 ，1 8 4 1 1 1 5 ． 收稿 日期2 0 1 0 0 3 1 0 ；HG F 1 0 0 4 N8 ；编辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m