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    官984区块储层射孔液配方实验研究

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    第30卷　第1期　　　　　　　　　　　　西南石油大学学报(自然科学版　　　　　　　　　　Vol.30　No.1　2008年　2月　　　　　　JournalofSouthwestPetroleumUniversity(Science&TechnologyEdition　　　　　　Feb.　2008　　文章编号:1000-2634(200801-0096-04
    官984区块储层射孔液配方实验研究
    李洪建,王小勇
    (“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室・西南石油大学,四川成都610500
    3
    摘　要:在射孔完井作业中,射孔液质量的好坏与油气井产能有直接的关系。根据X-衍射与地层流体分析的结果,结合射孔液对储层的损害机理,对射孔液的防膨性、防腐性、射孔液对储层岩芯渗透率的损害程度以及与地层流体、压井液、压裂液间的配伍性进行了评价研究。线性膨胀实验表明该射孔液体系的防膨率大于94%;防腐性评价实验表明该射孔液体系的腐蚀速率小于0.076mm/a;岩芯渗透率损害实验表明射孔液对岩芯渗透率的最大损害率为
    13.76%,平均损害率为11.14%;综合实验表明该射孔液体系抗高温,与原油不会形成乳状液,与处理剂配伍性良好。
    通过上述各项评价实验研制出适合大港油田官984区块的无固相射孔液体系,满足了施工作业和储层保护的要求。关键词:官984储层;射孔液;评价;储层保护
    中图分类号:TE257.6　　　　　　　　　文献标识码:A
    　　射孔完井是一种重要的完井方式,射孔液选择不当就会使钻井过程中的保护储层措施前功尽弃,
    [1-3]
    使储层的绝对渗透率和油气相对渗透率降低,给开发造成严重的危害。因此,射孔完井作业时必须根据不同的储层特征、流体类型、地层温度及压力选用与之相配伍的射孔液,以尽可能地保护储层,从而提高原油采收率。
    2　射孔液对储层的损害机理
    射孔液对储层的损害包括固相颗粒侵入和液相
    [4]
    流体侵入两个方面。如果射孔液穿透钻井损害区,此时井底附近的地层不但受到钻井液损害,还将进一步受到射孔液的损害,而且使钻井损害区以外未受钻井液损害的地层也受到损害。采用含固相颗粒的射孔液时,固相颗粒将进入射孔孔眼,可能使孔眼堵塞,较小的颗粒还会穿过孔眼进入储层,引起孔隙喉道堵塞。射孔液对储层的伤害机理有以下几种。2.1　固相颗粒的侵入
    当井眼中液体的液柱压力大于储层孔隙压力时,固相颗粒就会随射孔液一起被压入储层,堆积在近井地带岩石孔道中,甚至堵死孔道,严重伤害储层。影响固相颗粒侵入储层的深度和损害程度的因
    [5][6]
    素有:(1固相颗粒粒径;(2固相颗粒浓度;(3施工作业参数,如压差、剪切速率、作业时间等。2.2　射孔液与岩石不配伍造成的损害2.2.1　水敏损害
    1　官984区块储层特征及流体类型
    官984区块岩石结构成熟度中等,分选系数1.2～1.8,颗粒多为次圆状、次棱角状。胶结类型主
    要为孔隙胶结和接触胶结。粘土矿物质量分数为
    19.89%～29.49%,其中高岭石相对含量为15.8%～57.7%、绿泥石为9.5%～22.4%、伊利石为13.1%～47.0%、伊利石/蒙脱石间层矿物为14.8%～34.7%。储层岩芯孔隙度为5%～19%,渗透率为(0.03～29
    -32
    ×10μm,属于中孔低渗储层。储层敏感性实验表明该储层存在速敏、水敏、碱敏和酸敏效应。地层水
    -为CaCl2型,矿化度为31899～43175mg/L,其中Cl质量浓度较高,为(1.9～2.6×10mg/L,因此在作业中必须考虑射孔液与地层水的配伍性。另外,地层中油的相对密度、含蜡、含胶质较高,要避免射孔液与油混合后发生乳化。
    3
    收稿日期:2006-12-08
    3
    若射孔液与储层中的水敏性矿物不配伍,将会引起这类矿物水化膨胀、分散、脱落,导致储层渗透率下降
    [7]
    ,储层中常见粘土矿物水敏性强弱顺序
    作者简介:李洪建(1963-,男(汉族,河南开封人,副教授,主要从事采油工程与储层保护研究。

    第1期　　　　　　　　　　　　李洪建等:　官984区块储层射孔液配方实验研究
    97
    [9]
    为:蒙脱石>伊利石/蒙脱石间层矿物>伊利石>高岭石≈绿泥石。储层水敏性损害规律有:(1当储层矿物相似时,储层水敏性矿物含量越多,水敏性损
    [7]
    害越大;(2当储层中水敏性矿物含量及存在状态相似时,低渗透储层的水敏性损害会比高渗透储层的水敏性损害大;(3射孔液的矿化度越低,引起储层损害越强;(4在矿化度相同的情况下,射孔液中高价阳离子的含量越低,引起储层的水敏性损害程度越强。2.2.2　碱敏损害
    碱性射孔液侵入储层时,与其中的碱敏性矿物发生反应产生硅酸盐沉淀和硅凝胶,导致储层渗透率下降。储层碱敏损害的原因有:(1粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下,促进水化分散;(2隐晶质石英和蛋白石等较易与氢氧化物反应生成不溶性硅酸盐,这种硅酸盐可在适当的pH值范围内形成硅凝胶而堵塞孔道。2.2.3　酸敏损害
    如射孔液的pH值过低则可能与储层中的酸敏矿物反应产生沉淀,同时释放出大量微粒,这些微粒和沉淀将堵塞储层的孔道,使储层的渗透率降低。2.3　射孔液与地层流体不配伍造成的损害
    当射孔液的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时,将会在储层中引起沉淀、乳化,最终影响储层渗透率。2.3.1　结　垢
    2+2+2+
    射孔液中的高价阳离子(如Ca、Ba、Sr
    2-2-或高价阴离子(如SO4、CO3与地层流体中的离子不配伍时会反应产生沉淀;射孔液的pH值较高
    -2-时,可使HCO3转化成CO3离子,产生碳酸盐沉[8]
    淀;原油中的石蜡、沥青质及胶质在井眼附近的储层中沉积形成有机沉淀。这些沉淀不仅可以堵塞储层的孔道,而且还可能使储层的润湿性发生反转,从而导致渗透率下降。2.3.2　乳化堵塞
    射孔液中含有许多化学添加剂,具有表面活性的添加剂可降低油水界面张力,在射孔液与储层中的油相混合时,形成油和水的乳化液。乳化液造成的储层损害有两个方面,一方面是比孔喉大的乳状液滴堵塞孔喉;另一方面是提高流体的粘度,增加流动阻力。
    护油气层的要求,射孔液应满足:(1不使用易造成蒙脱石、伊利石强水化的射孔液体系,保证射孔液与储层岩石和流体相配伍;(2密度适当,在保证压井安全的前提下,控制射孔液密度,减少射孔液向储层的滤失量;(3具有适当的流变性,满足循环清洗炮眼的需要;(4在地层温度条件下,具有良好的稳定性;(5具有良好的防腐性能。目前国内使用的射孔液有7种体系,根据官984区块的储层特征、储层敏感性、油水组成及射孔液的经济成本等,选用无固相聚合物盐水射孔液体系。无固相聚合物盐水射孔液体系是在无固相清洁盐水射孔液体系的基础上,添加高分子化合物配制而成。此类射孔液的优点是:利用聚合物提高射孔液的粘度,降低滤失速度和滤失量,同时可提高清洗炮眼的效果。3.1　射孔液防膨性和高温稳定性评价3.1.1　防膨性评价
    采用离心法评价射孔液的防膨性能。防膨率计算公式如下
    B1=[(V2-V1/(V2-V0]×100%式中
    B1—防膨率,%;
    V1—岩芯粉末在射孔液中的膨胀体积,cm;V2—岩芯粉末在水中的膨胀体积,cm;V0—岩芯粉末在煤油中的膨胀体积,cm。
    33
    3
    实验结果见表1,可以看出,射孔液中防膨剂在很小加量时,膨胀率已小于6%,对官984区块的岩芯有强的抑制性。
    表1　射孔液防膨性评价实验
    岩芯编号官984　3215/28官984　3215/28官984　3215/28
    防膨剂加量/%
    3.06.09.0
    防膨率/%
    94.5196.9899.06
    3.1.2　高温稳定性评价
    3　射孔液配方及性能评价研究
    结合官984区块的储层特征、储层敏感性及保
    将配制好的射孔液置于高温罐中,在120℃的
    条件下存放24h仍均匀分散,没有分层,稳定性良[10,11]好,满足井下的高温要求。3.2　射孔液防腐性能评价
    盐水射孔液的腐蚀性对射孔施工效果有重要的影响,在施工之前对其腐蚀性进行评价是必不可少的。本实验选用N280钢片在120℃条件下进行腐蚀评价。考查了44h后射孔液对N280钢片的腐蚀程

    98
    西南石油大学学报(自然科学版　　　　　　　　　　　　　　　　2008年
    度,实验结果见表2。由表2可知,加缓蚀剂CA10123的射孔液对N280钢材的腐蚀速率远低于仅含KCl的射孔液对N280钢材的腐蚀速率,原因之一是无机盐中的氯离子对金属的腐蚀有催化作用。另外,缓蚀剂加量为1.5%时对N280钢材的腐蚀速率最低,小于石油行业工业标准0.076mm/a。
    表2　射孔液对N280钢片腐蚀性实验
    缓蚀剂加量
    /%
    0
    0.50.373
    1.00.082
    1.50.071
    2.00.085
    2.50.083
    液的粘度和剪切力明显增加,但射孔液的pH值对增粘剂SM21的增粘效果影响较大,配制射孔液时
    应严格控制pH值范围。综合增粘和经济两个方面考虑,选择SM21加量为0.3%～0.5%。
    表3　SM21加量对射孔液粘度和剪切力的影响
    pH值777888
    SM21加量
    /%
    0.30.51.00.30.51.0
    塑性粘度/(mPa・s
    3.54.05.03.04.04.5
    剪切力
    /Pa0.51.02.00.50.71.0
    腐蚀速率/(mm/a0.581
    3.3　增粘剂SM21的性能评价
    SM21是一种对盐类不敏感,具有一定粒度分布
    范围的增粘剂,有较好的增粘、悬浮能力和高分散膨胀性,同时也是一种性能优良的暂堵剂。这些性质使其分子之间可以由物理作用形成网架结构,在储层表面形成膜或浅层堵塞,从而阻止固相颗粒和液相流体的侵入。SM21加量对粘度和剪切力的影响见表3。
    由表3结果可知,随着SM21加量的增加,射孔
    3.4　射孔液与地层水及其他工作液的配伍性评价
    若射孔液与地层水不配伍,就会形成水垢导致
    储层损害。由于大港油田官984区块的地层水矿化度较高,所以射孔液与地层水的配伍尤为重要。射孔液与地层水、压井液、压裂液及原油间的配伍性实验结果见表4。
    表4　射孔液与原油及工作液配伍性研究
    混合体系
    V(射孔液∶V(原油=1∶1
    V(射孔液∶V(原油∶V(压井液∶V(压裂液
    温度/℃常温
    120
    实验现象
    黄黑色的均匀分层体系,无沉淀、乳化现象黄黑色的均匀分层体系,无沉淀、乳化现象不透明的白色均匀分散体系,无沉淀不透明的白色均匀分散体系,无沉淀浅黄色的均匀分散体系,无沉淀浅黄色的均匀分散体系,无沉淀浅黄色的均匀分散体系,无沉淀
    常温
    120
    =1∶1∶1∶1∶1
    V(射孔液∶V(地层水=1∶1V(射孔液∶V(地层水=2∶1V(射孔液∶V(地层水∶V(压井液
    常温
    120
    常温
    120
    常温
    120
    =1∶1∶1
    V(射孔液∶V(地层水∶V(压井液∶V(压裂液
    常温
    120
    =1∶1∶1∶1
    V(射孔液∶V(地层水∶V(压井液∶V(压裂液
    常温
    120
    =2∶1∶2∶2
    　　　　　　　注:地层水选用官984区矿化度最高层段的地层水(矿化度:43175mg/L,其中Ca2+、SO42-质量浓度分别为3692mg/L、985mg/L。
    　　从表4可以看出,该射孔液体系与大港油田官
    984区块的原油、地层水以及所用的压井液、压裂液均有良好的配伍性,没有产生乳化、沉淀等不配伍现象。
    经室内大量的实验研究,配制出适合大港油田官984区块的射孔液体系为:淡水(自来水+3%～6%防膨剂+0.3%～0.5%SM21增粘剂+0.15%～0.20%助排剂+1.5%～2.0%CA10123
    防腐杀菌剂。3.5　射孔液对岩芯渗透率损害实验研究
    射孔液对岩芯渗透率损害的大小,也是评价射孔液性能好坏的重要指标。由于现场所取岩芯物性差,属于低孔、低渗或特低孔、特低渗岩芯,无法进行岩芯流动实验,因此选取与本区块岩芯孔隙度及渗透率相近的人造岩芯评价射孔液对岩芯渗透率的损害程度。实验所用岩芯物性参数见表6。

    第1期　　　　　　　　　　　　李洪建等:　官984区块储层射孔液配方实验研究
    表6　岩芯物性参数
    岩芯编号
    4-13-14-31-24-29
    99
    　　(2该射孔液体系的防膨率大于94%,腐蚀速
    气测渗透率
    Kg/(×10-3μm2
    　
    长度
    /cm4.404.394.65
    直径
    /cm2.442.442.44
    孔隙度
    /%
    　
    9.22.57
    15.214.4
    11.5110.05
    率小于0.076mm/a;
    (3该射孔液体系与大港油田官984区块原油、地层水及工作液具有良好的配伍性,常温、高温下稳定性好,对储层不会造成损害;
    (4该射孔液体系对岩芯渗透率的最大损害率为13.76%,平均损害率为11.14%,具有良好的返排性能,能够满足施工要求。
    实验首先在地层温度下,正向注地层水测定岩芯的渗透率,再反向注入一定孔隙体积倍数的射孔液,然后再用地层水正向驱替,实验结果见图1。
    参考文献:
    [1]　张绍槐,罗平亚.保护储集层技术[M].北京:石油工
    业出版社,1995.
    [2]　徐同台,赵敏,熊友明,等.保护储集层技术[M].北
    京:石油工业出版社,2003.
    [3]　范翔宇,夏宏泉,陈平,等.钻井液固相侵入深度的计
    算方法研究[J].天然气工业,2006,26(3:75-77.
    [4]　李克向.保护储层钻井完井技术[M].北京:石油工业
    图1　岩芯渗透率恢复曲线
    出版社,1993.
    [5]　MarshallDS.Developmentofarecommendedpracticefor
    formationdamagetesting[C].SPE38154,1997.[6]　李洪健.荣兴屯油田注水井吸水能力下降原因分析
    [J].西南石油学院学报,2002,24(2:31-34.[7]　李洪健.SZ3621油田三种水源水混注的实验研究[J].
    由图1可知,当反驱一定孔隙体积倍数的地层
    水后,射孔液对岩芯渗透率的最大损害率为13.76%,平均损害率为11.14%,表明该射孔液具有良好的返排性能。
    西南石油学院学报,2002,24(4:33-35.
    [8]　王小勇,李洪健.中原油田产出水集输中的无机垢预
    4　结　论
    (1经室内大量的实验,配制出适合大港油田官984区块的射孔液体系为:淡水(自来水+3%～6%防膨剂+0.3%～0.5%SM21增粘剂+0.15%
    测[J].内蒙古石油化工,2007,(1:103-106.
    [9]　崔迎春,张琰.低渗气层损害室内评价标准的初步研
    究[J].石油钻探技术,2001,29(6:46-48.
    [10]　乔欣,许魏.新型低伤害无固相压井液的研究与应用
    [J].石油与天然气化工,2006,35(5:395-397.
    [11]　郭元庆,崔俊萍.防漏型压井液研究与应用[J].石油
    ～0.20%助排剂+1.5%～2.0%CA10123防腐杀
    菌剂;
    钻采工艺,2005,27(S1:30-34.
    (编辑:朱和平　助理编辑:吴文刚

    ・12・
    Abstract　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008
    ofremainingoilofbottomwaterreservoirwithgascapandtheinfluenceofgascapandbottomwateronremainingoilarediscussedinthispaper,itisrecognizedthattheremainingoilismainlyconcentratedinthelocallyincompleteareasofinjectionandproductionsystem,theelasticareaswithoutwaterinjectionandthereservelossareasnotcon2trolledbyoilandwaterproducers,theremaininggasismainlydistributedinthenorthareasandthetopsandforma2tions.Basedontheacquisition,adjustingschemeisputforwardandgoodresultisachievedafterimplementation,ontheaverage,oilandgasyieldincreasesby2.3×10tand0.2×10mrespectively,comprehensivedeclineslowsdownby2.1%,oilandgasareproducedwithhighefficiencyinthesametime.
    Keywords:reservoirdescription;numericalsimulation;remainingoil;bottomwaterreservoirwithgascap;WeichengOilfiled
    EXPERIMENTALFORMULAOFPERFORATIONFLUIDOFGUAN984RESERVOIR
    LIHong2jian,WANGXiao2yong(StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation・South2westPetroleumUniversity,ChengduSichuan610500,China.JOURNALOFSOUTHWESTPETROLEUMUNIVER2
    SITY(SCIENCE&TECHNOLOGYEDITION,VOL.30,NO.1,96-99,2008(ISSN1000-2634,INCHINESE
    4
    8
    3
    Abstract:Intheprocessofperforatingcompletionoperation,thequalityofperforationfluidisdirectlyrelatedtoproduc2tionofoilandgaswells.Onthebasisofx2rayanalysisandfluidpropertyofGuan984blockintheDagangOilfield,inaccordancewiththedamagemechanismofperforationfluidtoformation,theappraisalresearchesofperforationfluida2bouttheanti2corrosionproperties,theanti2swellingproperties,thedamagerateofperforationfluidtocorespermeability,thecompatibilityofperforationfluid,formationfluidandfracturingaredone.Thelinearswellingevaluationexperimentin2dicatesthattherateofanti2swellingisabove94%;therateofcorrosionislowerthan0.076mm/a;thedamagerateofperforationfluidtopermeabilityofcoresislowerthan13.76%andtheaveragedamagerateis11.14%;comprehensiveexperimentshowsthattheperforationfluidhastheabilityofanti2hightemperature,notformingemulsionwithcrudeoilandhasgoodcompatibilitytoagent.Throughtheevaluationexperiment,solid2freequalityperforationfluidsystemfor984blockinDagangOilfieldisdeveloped,therequirementsofreservoirprotectionandoperationaremet.Keywords:Guan984reservoir;perforationfluid;evaluation;reservoirprotection
    THEINFLUENCEOFWATERCONTENTINGASONRESERVOIRFLUIDPERFORMANCEANDTHEFLOWTHROUGHPOROUSMEDIA
    FANJian2ming,GUOPing,DENGLei,ZHANGGuang2dong,LiMing2jun(StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation・SouthwestPetroleumUniversity,ChengduSichuan610500,China.JOURNAL
    OFSOUTHWESTPETROLEUMUNIVERSITY(SCIENCE&TECHNOLOGYEDITION,VOL.30,NO.1,100-
    102,2008(ISSN1000-2634,INCHINESE
    Abstract:Thereislittletheresearchontheinfluenceofevaporationofformationwaterongasreservoirs,theauthorsofthispaperindicatethelawofthechangeofwatervaporcontentingasincludesthreestages,i.e.water2gastwophasesequilibriumstagenearwellarea;theundersaturatedstageadjacentbottomholeandthenon2equilibriumo2versaturatedstagefromacertainpointinwellboretosurface,thatis,thegenerationofwatercondensate.Mean2while,itisconsideredthatthereservoirpressurenearbythebottomholedropsandthere2evaporationofformationwatermayformsaltblocktothereservoirrocksnearthebottomhole,astodecreasethepermeabilityandimpactproduction.Thehigherthecompositionalcontentofgaseshydrocarbonis,themorethesaturatedwatervaporiswhileequilibrium.Consideringexistenceofwatervaporinformationwater,thedewpointofcondensategas,checkedfrom

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