无固相弱凝胶钻井完井液生物酶破胶技术.pdf

第 2 5卷 第 6 期 2 0 0 8年 1 1月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG FLUI D C OMPLE TI ON F LUI D Vo 1 ． 2 5 NO ． 6 NO V ． 2 0 0 8 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 8 0 6 0 0 0 8 0 3 无 固相 弱凝胶钻 井完井液生物酶破胶技术 李蔚萍 向兴金 舒福 昌 肖加敏 冼 以红 湖北汉科新技术股份有限公司 ， 湖北荆州 摘 要 用无 固相弱凝胶钻井液完井后 ， 必须采用破胶技术来解除滤饼， 以恢复 油井产 能。传 统的氧化破胶剂在 运输、 储存和使用 的过程中存在安全 隐患， 且选择性差 。优选 出了具有储存 时间长、 储存和运输方便 的固体 中温生物 酶破胶剂 HS W L 。该破胶剂能以无规则 的形式水解 P R D 弱凝胶钻井液中的增黏剂 P F V I S和 降滤失剂 P F - F L O分 子 中的 a - 1 ， 4葡萄糖苷键 ， 生成短链糊精和小分子糖类， 从而起到破胶作用。系列对 比评价 结果表 明， 对于还原性 甲 酸钠加重的无固相弱凝胶钻井完井液， HS W- L的破胶效果 明显优 于传统氧化破胶 剂， - 9复合破胶剂 的破 胶效果相 当； HS W- L对井筒残余 P R D胶液、 井壁／ 筛管泥饼 、 储层滤液均具有较好的破胶效果 ； 而且 与储层原油具有较好的配 伍性， 同时其还具有环境保护性能、 选择性好的优点， 值得推广应用 。 关键词 防止地层损害 水平井 无固相弱凝胶钻井液 生物酶 破胶 环境保护 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 在用传统钻井液钻大斜度井段、 水平井段的过 程中， 由于钻井液的动态携砂能力不足、 静切力恢复 滞 后 ， 经 常在井 眼底边形 成岩 屑床 ， 并 导致井 下发 生 卡钻等复杂事故 。为了彻底解决该难题 ， 现场采用 了一 种无 固相 相 聚 合物 弱 凝 胶 钻井 液 P R D钻 井 完井液 。应用 该钻 井 液 完井 后 ， 必 须 采 用破 胶技 术来解除该钻井完井液在井壁上形成的滤饼 ， 疏通 原油流动通道 ， 恢复油井产能口 ] 。传统的破胶方法 是采用化学氧化剂 ， 而化学氧化剂在运输 、 储存和使 用过程中存在安全 隐患， 且选择性差。对生物酶破 胶技术进 行 了系列 研究 ， 并 开 发研 制 出了 分别 适 合 中温 4 5 ～8 0。 C 和高 温储层 9 O ～ 1 1 0℃ 的 2 种 固 体粉末 型生物 酶破 胶 剂 HS W L和 HS W H。根 据 湛江 、 塘沽等油田的储层温度和现场使用的 P R D钻 井完井 液 人 工海水 0 ． 3 V oo Na OH0 ． 2 Na C O 。 3 P F F I O 0 ． 7 PF VI S 1 8 KCl 3 0 甲 酸钠2 ． 5 J L X c 情况 ， 对适合 中温储层 的生物 酶破胶 剂 HS W L进行 了系统研 究 。 l 生物 酶破胶 剂 的特征 和 作 用机 理 中温生物 酶破胶 剂 HS W L是 一种 黄褐 色粉 末 状固体， 相对液体产品来说， 该产品储存时间长 ， 在 室温下保存 3 ～6个月后酶 的存 活率在 9 5 以上， 而且储存和运输方便 ， 只需避 免强光、 高温、 雨淋 即 可 。生 物酶破胶 剂 HS W L具 有 以下应 用特 性 。① 热稳定性。温度在 6 OC以下时较稳定 ， 作用温度为 4 5 9 0℃ ， 最 适作用 温度 为 6 0 8 0。C。② p H值 稳 定性。p H 值 为 6 ． 0 ～7 ． 0时较 为稳定， 最适作 用 p H值为 6 ． 0 。③钙离子的影响。钙离子对生物酶 的稳定性有提高作 用， 能使生物酶的适用 p H 值范 围变宽， 提高生物酶的作用温度 。 HS W 系列 生 物 酶破 胶 剂 是 通 过 克 隆 、 基 因表 达、 微生物发酵， 经粗滤、 精滤、 浓缩 、 营养载体共价 吸附 、 烘干等精制而成的纯天然特殊蛋 白质 。该破 胶剂 的生物 酶能 以无 规 则 的形 式 水解 P R D 钻井 完 井液中的增黏剂 P F VI S和降滤失剂 P F F L O分子 中的 a 一 1 ， 4葡萄糖苷键， 生成短链糊精和小分子糖 类 ， 从而使 P RD钻井完井液的黏度迅速下降 ] 。 2 原料 及仪 器 1 原 料 。 中温 生 物 酶 破 胶 剂 HS W L、 固体 酸 HT B、 J L X - C， 湖北汉 科 新 技术 股 份 有 限公 司生 产 ； P F F L O、 P F VI S ， 取 自渤 海 油 田 现 场； Na OH、 Na z C O 。 、 KC 1 、 甲酸钠 ， 工业 品。 2 仪器。G J S B 1 2 K高频高速搅拌机， HN2 0 2 一 A数显电热恒温干燥箱 ， ND J 一 1型六速旋转黏度计， J HC D环压式高温高压岩心试验仪， J HD S - I I 高温高压 动态失水试验仪 ， 高温筛管完井破胶试验仪。 第一作者简介 李蔚 萍， 硕士研 究生， 1 9 7 4年 生， 现主要从事 油田化学领域 的研 究工作。地址 湖北 省荆州市开发 区月堤 路 3 9号湖北汉科新技术股份有 限公司 ； 邮政编码 4 3 4 0 0 0 ； 电话 0 7 1 6 8 3 2 9 9 0 5 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 6期 李蔚萍等 无 固相弱凝胶钻井完井液生物酶破胶技术 9 3 评价 结果及 讨论 3 ． 1 中温生物酶破胶剂优选 用固体酸 HT B将 P R D胶液 p H 值调整为 6 ． 0 左右， 加入 2 ． 0 生物酶破胶剂搅匀， 然后放人 8 0。C 恒温干燥箱 中破胶 1 6 h 。测得 HS W- L和其它 7种 液体 生 物 酶 破 胶 剂 S WM- L 1 、 S WM- L 2 、 S WM- L 3 、 S wM_ L 4 、 S WM- L 5 、 S wM_ L 6 、 S wM L 7的破胶率 分 别为 6 4 ． 5 7 和 4 7 ． 2 4 、 3 9 ． 3 7 、 5 4 ． 3 3 、 3 9 ． 3 7 、 3 3 ． 0 7 、 4 4 ． 0 9 和 4 4 ． 8 8 ， 其中破胶效果最好的为 HS W- L。因此 ， 选择 HS W- L作为 中温 甲酸盐 P R D 钻井完井液 的破胶剂 。 3 ． 2 H S W- L的破胶性能评价 分别采用稀释破胶法、 浸泡泥饼法以及岩心驱 替法 ， 对 HS W L、 现场应用效果较好 的复合破胶剂 8 HB KL a 2 HB KL - b 和 传统 氧 化破 胶 剂 5 HB K 的破 胶效 果进 行 了对 比。 3 ． 2 ． 1 与 其它破 胶剂 破胶 效果 的对 比 1 稀释破胶法。HS W L与氧化破胶剂破胶效 果的对 比结果见表 1 。从 表 l可以看出 ， 在相 同条 件下 ， 2 HS W L 和 8 HB KL a 2 HB KL b的 破胶效果基本相当， 直接加入法的破胶率在 7 O 左 右 ， 而 5 HB K 的破 胶 率仅 为 5 0 9 ／ 6 。这 是 因为 ， P RD钻井完井液采用甲酸钠加重 ， 而甲酸钠本身具 有还 原性 ， 因此 会发 生氧 化还 原反 应 ， 消耗 一部 分具 有氧化性的破胶 剂 ， 导致氧化破胶 剂 HB K 的破胶 率较低 ， 而 HS W L则不存在这方面的影响l- 3 ] 。 表 1 H S W L与化 学破胶剂破胶效果对 比 稀释破胶法 稀释 比破胶剂 破胶率／ 稀 释比 破胶剂破胶率／ 5 HBK 46． 4 3 5 HBK 50 ． 00 2 H B B ～ ‘一6 9．6 4 川 72 ． 22 2 H S W L 67 ．8 6 2 HSW L 7 2． 22 2 浸泡泥饼法 。在现场应用 中， 破胶剂除 了要 破除顶替液顶替后井筒内剩余的 P RD胶液 ， 还必须 彻底破除 P R D钻井完井液在井壁上形成 的泥饼 ， 因 此用浸泡岩心泥饼法 用静态污染仪压制 对 3种破 胶剂进行了对 比评价 ， 结果如表 2 、 图 1 ～图 3所示 。 从表 2 、 图 1 ～图 3可 以看 出， P R D钻井完井液 泥饼 在 海水 2 HS W L和 海 水 8 9 ， 6 HB KL a 2 HB KL - b破 胶 液 中浸 泡 3 0 mi n后 ， 岩 心 表 面 的 泥饼 只剩 下 薄 薄 的一 层 ， 泥 饼 的失 重 率 在 7 5 ％ 以 上 ， 浸泡 6 0 rai n后 外 泥 饼完 全泡 掉 ， 泥饼 失 重率 在 9 O 以上 ； 相 比而言 ， P R D钻井完井液泥饼在海水 5 HB K破胶液中的浸泡效果明显差些 ， 浸泡 3 O rai n后岩 心表 面 的泥饼 变化 不 大 ， 浸泡 6 0 rai n后 泥 饼的失重率也只有 6 4 ． 2 9 。 表 2 H S W． L与化学破胶剂破胶效果对 比 浸泡泥饼 法 u 浸 泡 前 授 泡 3 0 mi n后 浸 泡 6 0 rai n后 图 3用海水 2 HS W L破 胶液浸泡前后 泥饼 现象 3 岩心驱替法。在现场作业过程 中， 一定会有 一 定 量 的 P R D钻井 完井 液挤 入地 层 ， 如 果这 一部 分 滤液的解除效果不好 ， 则会伤害储层 ， 影响产能。将 HS w L与 8 HB KL a 2 HB KL 厂 b用岩心驱替 法进行动态污染 后破胶效果评价 ， 结果见表 3 。从 表 3可以看出 ， 用 P R D钻井完井液污染的经模拟地 层 水 饱 和 的 岩 心 ， 用 海 水 2 ％ HS W L和 海 水 8 HB K a 2 HB K L - b破 胶 液 破 胶 后 ， 岩 心 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 钻 井 液与 完 井 液 2 0 0 8年 1 1月 渗透率恢复值在 8 5 ％以上， 因此该破胶液的储层保 护效果较好 。 表 3 破胶剂储层保 护性 能对 比评价 3 ． 2 ． 2 对筛管 泥饼 的破胶效 果 为模拟现场 P R D钻井完井液对筛管的堵塞情 况， 用现场取回的筛管专 门制造 了筛管破胶仪。在 P R D胶液中加入 1 O 过孑 L 径为 O ． 1 2 5 l n lT l 筛的现场 钻屑 ， 测生 物酶破 胶剂 H S W- L对筛 管泥饼 的破胶 效 果 ， 结果见表 4 。从 表 4可知 ， 含 一定 钻屑 的 P R D钻 井完井液的污染会堵塞筛网。堵塞的筛 网用水浸泡 一 定时间后， 筛网泥饼不能被泡掉 ， 但用生物酶破胶 液浸泡能较好地泡掉筛网泥饼。 表 4 生 物酶 破 胶 剂 H S W- L对 筛 管 泥饼 的 破胶 效 果 内筒 液体 浸泡 滤速／ mL ／ s 时间 污染前污染后破 后 实验现象 h 筛 网泥饼泥饼 注 P RD表 不 PRD钻井 与 完井 液 ； HS W- L表不 HS W- L破 胶 液 。 3 ． 3 H S W- L与地层原油的配伍性 生物酶破胶剂人井后会与地层原油接触， 如果它 们的配伍性不好则生物酶破胶剂无法在现场使 用。 在室内分别进行了原油与生物酶破胶液， 以及生物酶 破胶 剂 直接 加入 原 油对 原 油黏 度 的影 响评 价 实验 。 将原油与 2 HS W- I 破胶液分别 以 1 0 0 、 9 1 、 5 5 、 1 9 、 0 1 0的比例混合， 搅拌均匀后放入 8 0℃烘箱恒温 2 h ； 取出， 用六速旋转黏度计测定 8 O℃下混合液表 观黏度 ， 结果见图 4 。从 图4可知， 随着破胶液体积增 加 ， 原油与 HS W- L破胶液混合液的黏度下降， 这说 明 HS W- L生物酶破胶 液与原油 的配伍性较好 。 3 5 3 0 曼 1 5 鼷1 0 秣5 0 图 4 原油与破胶液的不I 司 混合液在 8 O℃下的表观黏度 将 HS W- L用少量蒸馏水溶解后加入原油中， 放人 8 0℃水浴锅中， 恒温 0 、 1 、 3 、 5 、 7 、 9 、 2 4 h后 ， 用 六速旋转黏度计测得混合液 的 。 。 读数为 6 4 、 6 4 、 6 4 、 6 4 、 6 4 、 6 4 、 6 4 。可 以 看 出 ， 在 储 层 温 度 下 ， 将 HS W L直接加入原油中不会降低原油黏度。 4 结论 1 ．安全环保型固体中温生物酶破胶剂 HS W- L 的储存时间长， 且运输和使用方便、 安全。 2 ． HS W- L能 以无 规 则 的形 式 水 解 P R D 钻 井 完井液中的增黏剂 P F - VI S和降滤失剂 P F F L O分 子中的 a 一 1 ， 4葡 萄糖苷键 ， 生成短链糊精和小分子 糖类 ， 从而使 P R D钻井完井液的黏度迅速下降， 起 破胶作 用 。 3 ． HS W L的破胶效果明显优于传统氧化破胶 剂 HB K， 与现场应用效果较好的复合破胶剂 8 HB KL a 2 HB KL _ b 的破 胶 效果 相 当 。该 生 物 酶破胶剂对井筒残余 P R D胶液 、 井壁／ 筛管泥饼 、 储 层滤液均具有较好的破胶效果 。 4 ． HS W L与储层原油具有较好 的配伍性 ， 同 时具有环境保护性能、 选择性好的优点 ， 值得推广应 用 。 参 考 文 献 E l i 岳前升 ， 向兴金 ， 范山鹰 ， 等． 东方 卜1气 田水平井钻 井 液技术． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ， 2 5 1 2 6 1 6 4 ． [ 2 ] 李明志 ， 刘新全 ， 汤志胜 ， 等 ． 聚合物降解产物 伤害与糖 苷键特异酶破胶技术． 油 田化学 ， 2 0 0 2 ， 1 9 1 8 9 9 6 [ 3 3 付兴淘 ， 等． 消除 由钻井液滤饼引起水平井油层损 害的 新技术． 国外钻井技术 ， 1 9 9 7 ， 1 2 6 4 7 5 4 收稿 日期 2 0 0 8 0 7 0 8 ； HGF 0 8 0 6 Wl ； 编辑 汪桂 娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m