川西低固相钻井完井液泥饼清除技术初探.pdf

第 2 7卷 第 6期 2 0 1 0年1 1月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F L UI D ＆ COMP LE TI ON F L UI D 、 ， 01 ． 27 NO ． 6 No ve ．2 01 O 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 0 0 6 0 0 2 7 0 3 川西低固相钻井完井液泥饼清除技术初探 李丽， 刘伟， 刘徐慧 巾石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳 摘要 针对川西地区钻井完井液在井壁上形成的泥饼完井后影响固井质量和造成油气通道堵塞的问题，进行 了室内泥饼清除实验。通过实验得知，生物酶破胶剂和氧化破胶剂Na C I O无法降解 目前配方中的聚合物，但是能 降解纤维素类钻井液，因此选用增黏剂 H V o C MC和降滤失剂L V - P A C、S L P A C来提高生物酶和氧化破胶剂Na C 1 0 对泥饼的清除作用。根据黏度降低率和渗透率恢复率结果，可推荐固井冲洗液中加入氧化破胶剂Na C 1 0或生物酶 来提高冲洗液的清洗效果，而对川西地区致密性砂岩储层的泥饼推荐复配使用氧化破胶剂和酸液进行清除。 关键词泥饼 清除 ； 低 固相钻井液 ；防止地层损害 中图分类号 T E 2 5 8 文献标识码 A ． 在 固井过程中，由于泥饼夹在水泥浆和地层之 间，直接影响固井二界 面的胶结质量 ，当采用裸眼 或衬管完井时，泥饼在油气渗流和井筒问形成一道 屏障，增加 了油气返排压力 ，不利于产层 自然产能 的释放 。因此 ，为提高 固井质量和 自然产能 ，需要 清除井壁上形成 的泥饼 【 】 “ 。 目前泥饼的消除方法 分为物理法和化学法 物理法主要是通过大排量洗 井，冲刷掉井壁上的泥饼，使滤饼从井壁脱落 ； 化 学方法主要通过利用化学处理剂对泥饼中的固相颗 粒和钻井液处理剂进行处理 ，最终达到清除滤饼的 作用 。针对泥饼的组成成分 ，清除泥饼中钻井液处 理剂的方法主要有氧化剂法 、生物酶法 ，清除泥饼 中的固相颗粒主要采用酸化法。 1 川西地 区储层 特征 川西地 区须家河储层属于低孔致密性气藏 ，物 性差 ，砂岩储层孔隙度小于 7 ％， 只有少数孔隙度大 于 1 0 ％ ； 基质渗透率很低，多数小于 0 ． 1 1 0 - 。岬 ； 当储层 中发育裂缝时 ，渗透率急剧增加。在钻井完 井作业 中，钻井液虽然在井壁上形成泥饼阻隔固相 与液相进一步侵入产层，但仍会有一部分固相和液 相进入储层 。为降低 固相颗粒对储层造成的伤害， 在川西大邑地 区深层采用 甲酸盐低固相钻井液 ，该 钻井液不用重 晶石和黏土，在整个使用过程中 ，除 加入可酸溶颗粒外不加入任何固相颗粒，其基本配 方如下 。 甲酸钾盐水 0 ． 3 ％～0 ． 5 ％ XC 2 ％～3 ％ J T 8 8 8 2 ％～3 ％ 淀粉 1 ％～3 ％ 超细碳酸钙 经分析决定在大邑 6井四开 5 8 1 8 ～5 9 9 2 m井 段砂岩地层使用甲酸盐低 固相钻井液。该钻井液虽 能降低固相颗粒对储层造成的堵塞伤害，但仍会在 储层井段形成泥饼 ，不利于油气返排。因此进行了 室内泥饼清除实验。 2 室 内清除泥饼 实验 2 ． 1 降低钻井液黏度 用黏度降低法 表观黏度值 观测钻井液中加入 不 同量 的生物酶 A、B、C和氧化破胶剂次氯酸钠 Na C l O前后黏度的变化情况。 1 降低钻井液黏度。根据现场应用配方配制了 p H值为 7的聚合物胶液 配方 水 0 ． 7 ％X C 1 ％AP I 淀粉 2 ． 5 ％J T 8 8 8 ，在胶液中加人不同的生物酶和次 第一作者简介 李丽，硕士，1 9 7 8年生，2 0 0 5年毕业于西南石油大学环境工程专业，现在主要从事钻井液的设计 及科研工作。地址 四川省德 阳市龙泉山北路 2 9 8号中石化西南油气分公司工程技术研究院 ；邮政编码 6 1 8 0 0 0；电话 1 3 5 4 8 2 5 3 0 0 7； E ma i l i l o v e my f a mi l i y s 1 6 3 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年1 1月 氯酸钠，考察随时间变化生物酶和氧化破胶剂对聚 合物胶液降黏率情况的影响，结果见图 1 、图 2 。 1 0 O 8 0 餐 6 0 4 o 2 0 O 2 水 0 ． 2 ％Na 2 CO 3 0 ． 2 ％XC 2 ． 5 ％QS ． 2 1 0 ％ 甲酸钠 O ． 3 5 ％HV - C MC 2 ％S L P AC 表 1 改性钻 井液性能 O 1 4 7 2 8 注 p H值均为 9 。 t ／ h 图 1 随时间变化生物酶 A、B、C对聚合物胶液的降黏率 80 ∞ 6 0 爵 4 o 2 0 O O 1 2 3 6 ． 5 t ／ h 图2 氧化破胶剂对聚合物胶液的降黏率的影响 由图 1和图 2可 以看 出，在相 同的反 应条件 下 ， 生物酶对聚合物胶液仅能产生较弱的降解作用 ， 如 4 h时生 物酶 B产 生最 高 的降 黏率 仅 为 2 6 ％ ； N a C 1 0的生物降解能力强于生物酶，在 6 ．5 h 时降 黏率为 4 8 ％。从实验数据可以看到，生物酶破胶剂 和氧化破胶剂对以黄原胶为主聚剂的钻井液降黏效 果较差 ，主要存在 以下 2方面的原因。①生物酶破 胶剂对聚合物具有高度的选择性 ，取样的生物酶破 胶剂无法对以黄原胶为主的胶液进行 降解。②黄原 胶主链结构与纤维素相同， 但黄原胶具有长侧链基， 其产生 的位阻使得氧化破胶剂 Na C 1 0和生 物酶破 胶剂不易攻击主链 ，使黄原胶具备较强的抗氧化性 和抗生物降解性。 2降低改性钻井液黏度。为保证钻井液具有良 好的结构黏度和流变性能，同时兼顾聚合物的生物 降解性，对低固相钻井完井液进行了配方优选。由 于纤维素无长侧链基的影响，在配制钻井液时要降 低黄原胶的用量，增大 HV - C MC的加量，以提高钻 井液的黏度和切力 ； 同时加入降滤失剂P A C ，以降 低钻井液的滤失量。低同相改性钻井完井液配方如 下 ， 性能见表 1 。 1 水 0 ． 2 ％Na 2 C O 3 0 ． 1 ％X C 2 ． 5 ％QS 一 2 1 0 ％ 甲酸钠 0 ．6 ％HV - C MC 2 ％L V - P A C 由表 l 可以看出，1 配方的表观黏度较高，而 动切力偏低。2 配方的表观黏度较低 ， 动切力增高， 流变性能优良。因此选用 2 配方配制聚合物胶液， 分别使用生物酶 B、c和 Na C 1 0对聚合物胶液进行 黏度降低实验 ，结果见图 3和图 4 。 9 O 8 0 ∞ 7 O 南 60 耋 i 3O 2 0 1 O 图4 生物酶破胶剂和次氯酸钠的黏度降低率 由图 3和图 4可知 ， 生物酶 B、 C和氧化破 胶剂 Na C 1 0对 以纤维素类为主的聚合物胶液能进行 降解。实验发现 ①生物酶破胶剂 C的初始反应速 率快，降解效果好。C在初始破胶时，当反应 0 ．5 h 时，聚合物胶液的残 留黏度仅为 8 mP a s ，降黏率 高达 9 0 ％ ； 反应 2 h时残 留黏度为 5 m P a s ，降黏 率达 9 4 ％； 随着时间的继续延长，黏度不再发生变 化，表明 C的初始反应速率快，对聚合物的降解作 用主要集中在 2 h内，因此控制生物酶 C的作用时 间为 2 h 。②氧化破胶剂 N a C 1 0的反应时间长，降 解率更高。当 Na C I O反应 0 ． 5 h时，聚合物胶液的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7卷 第 6期 李丽等 川西低 固相钻井完井液泥饼清除技术初探 2 9 残留黏度为 2 3 mP a s ，降黏率为 7 2 ％ ； 反应 2 h的 残 留黏度为 6 mP a s ，降黏率达 9 3 ％，说 明 Na C1 0 对聚合物的初始降解速率要低于生物酶。当反应时 间延长至 6 h时残 留黏度仅为 2 mP a s ，降黏率高 达 9 7 ． 5 ％， 表 明 N a C 1 0的持续作用能力强于生物酶， 这主要是 由于 Na C 1 0不仅能降解纤维素类 聚合物， 而且随着反应时间的延长，Na C 1 0还能降解部分黄 原胶，Na C 1 0比生物酶破胶剂，具备更低 的最终黏 度和更高的降黏率。 2 ． 2 渗透率恢 复率 在岩心 中注人 1 配方钻井液 ，压力为 3 ． 5 MP a ， 时间为 1 h ， 使用泥饼清除剂浸泡被污染的岩心 2 h ； 再反 向驱替岩心 ，返排压力为 5 ． 2 5 MP a ，测试温度 为 6 0 c I ，不同破胶剂的岩心渗透率恢复性见图 5 。 1 2 0 1 0 0 惑8 0 6 0 墓 4。0 O 5 3 O t／ n fi n 图5 不同破胶剂的岩心渗透率恢复性 由图 5可 知 ①未 使用解堵 剂 的岩 心渗 透率 恢 复 率 为 8 4 ． 9 7 ％， 当用 5 ％生 物 酶 C解 堵 后 为 0 3 ％，用 5 ％ 生物 酶 B解堵 后为 7 0 ． 1 3 ％，使 用 生物酶破胶剂清除泥饼后 ，岩心渗透率反而有所降 低 ，这是因为该区块地层属于致密性储层 岩心渗 透率 为 0 ． 0 0 2 1 0 ～0 ． 0 0 41 0 岬 ，而 生 物 酶 是高分子蛋 白物质 ，在清除泥饼后再次侵入储层 ， 对储层造成二次污染 ； ②用 5 ％Na C 1 0解堵后岩心 渗透率恢复值为 9 5 ． 7 4 ％。与不使用泥饼清除剂时的 岩心渗透率恢复值相 比增加 明显 ，表明氧化破胶剂 能高效清洗岩心 的滤饼 ，对滤饼 中的聚合物有充分 的断链作用 ， 将高分子量聚合物分解成小分子物质 ， 在返排压力驱替下流出岩心 ，缓解了滤饼对岩心的 堵塞， 增加了岩心的渗透率。同时N a C I O溶液在 3 ． 5 MP a下污染 2 h也不会对岩心造成堵塞而形成二次 污染 ； ③使用 2 0 ％HC l 1 ． 5 ％HF酸液解堵后岩心渗 透率增加至 1 0 6 ．7 3 ％。在滤饼被清除后，酸液还能 进入岩心孔 隙中，溶解储层岩心 中的黏土胶结 物 ， 从而提高了岩心渗透率。 3 结 论 1 ． 清除泥饼应采用优选聚合物处理剂和氧化剂／ 酸液相结合的方法。钻井过程 中在保证钻井液具有 良好流变性能的情况下，应少采用人工合成高分子 量聚合物如 KP AM、F A3 6 7等和极难生物降解 的聚 合物如黄原胶等 ，尽量选择天然高分子聚合物增黏 剂和降滤失剂 ，如 HV - C MC，L V - P AC等。 2 ． 生物酶破胶剂 C和氧化破 胶剂 N a C I O均能 降解纤维素类高聚物，降低钻井液的表观黏度，高 效去除泥饼 ，可在 固井 冲洗液中加人适量的生物酶 或氧化剂增强冲洗液 的泥饼清洗效果 。 3 ． 生物酶作为高分子蛋 白质类物质 ，会对川西 地区致密性砂岩储层造成二次污染。结合室 内渗透 率恢复实验，推荐复配使用氧化剂 N a C IO和酸液 对川西致密砂岩储层的泥饼进行清除。 参 考 文 献 [ 1 ] 杨倩云，郭保雨，沈丽，等 ． 生物酶可解堵钻井液解堵 机理研究 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 3 1 - 4 ． [ 2 ] 刘英怀，田兴国． 二氧化氯在注聚合物井和油气水井中 的应用 [ J ] ． 国外油 田工程 ， 2 0 0 6 ， 2 2 1 2 4 4 4 6 ． [ 3 ] 刘徐慧，陈强，陈馥，等 ． 酶降解聚合物钻井液的研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 8 ，2 5 2 2 3 ． 2 5 ． [ 4 ] 杨宝林，顾军，郑涛，等 ． 泥饼厚度对固井二界面胶 结强度的影响 [ J ] ．钻井液与完井液，2 0 0 9 ， 2 6 1 4 2 4 3．46． [ 5 ] 杨倩云，郭保雨 ． 生物酶可解堵钻井液降解动力学模型 研究 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 7 ，2 4 1 1 5 1 6 ． [ 6 ] 李云波，乌效鸣，黄志文 ，等 ． 生物酶在水平井钻井液 中的应用 [ J 1 ． 新疆石油学院学报 ，2 0 0 3 ，1 5 4 4 5 ． 4 7 ． [ 7 ] 李明志，刘新全 ． 聚合物降解产物伤害与糖甙键特异酶 破胶技术 [ J ] ． 油田化学 ，2 0 0 2 ，1 9 1 8 9 9 1 ． [ 8 】 王富华，邱正松，丁锐，等 ． 一种消除裂缝牲储层钻井 液滤饼的新方法 [ J ] ． 石油钻探技术，2 0 0 1 ，2 9 1 2 9 ． 3 1 ． 【 9 】 A1 一 Ot a i b i M B ． C h e mi c a l T r e a t me n t s f o r R e mo v a l o f D ri l l i n Fl ui d Da ma ge i n Hor i z ont a l M ul t i l a t e r a l Ga s W e l l s L a b S t u d i e s a n d C a s e H i s t o ri e s [ R ] ． S P E 9 4 0 4 3 ． 2 0 0 5 ，6 ． [ 1 0 】Al o t a i b i M B ． Op t i mi z e d Me t h o d t o R e mo v e F i l t e r C a k e F o r m e d b y Fo r ma t e Ba s e d Dr i l l i n F l u i d i n E x t e n d e d R e a c h We l l s [ R ] ．S P E 1 0 9 7 5 4 ．2 0 0 7 ，1 1 ． [ 1 1 】李颖颖，徐同台，王海良． 水平井及多分支井钻井液滤 饼的生物酶清除技术 [ J ] ．钻井液与完井液， 2 0 1 0 ， 2 7 2 2 7 2 8 ． 收稿 日期2 0 1 0 0 1 0 2 ；HG F 1 0 0 5 A 4 ；编辑 张炳芹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m