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油田化學助劑壓井液的種類及選擇方法

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油田化學助劑壓井液的種類及選擇方法

發布日期:2019-07-16 作者: 點擊:

在作業過程中,當井口敞開時,起出管柱后液面會降低,一旦液柱壓力低于地層壓力,勢必會造成地層流體侵入而誘發井噴事故,既有害地層,又不利于施工。解決這個問題有兩種方法,一是采用不壓井、不放噴井口控制裝置(油水井帶壓作業技術);另一種方法是利用設備從地面往井內注入密度適當的壓井液,使井筒中的液柱在井底造成的回壓與地層壓力相平衡,恢復和重建井內壓力平衡,這一過程稱為壓井。


壓井是靠壓井液自身的靜液壓力有效地控制地層流體的壓力,地層不可避免地要受到壓井液的影響,其影響程度和壓井效果的好壞取決于壓井液液柱壓力與地層壓力的對比關系以及壓井液本身的性質,所采用的加重劑最好是能溶于該壓井液的載體。所有入井流體與地層巖性配伍性一致。進行修井作業時采用的流體,稱為修井液或工作液,其中包括壓井液。


壓井的目的是暫時使井內流體在修井施工過程中不溢出,實現井控安全作業。壓井要保護油氣層,應遵守“壓而不噴、壓而不漏、壓而不死”三項原則;同時必須采取以下四項產層保護措施;一是選用優質壓井液(如無固相壓井液、KCL防膨壓井液);二是對低產、低壓井可以采取不壓井作業,嚴禁擠壓井作業(特殊情況除外);三是地面盛液池、盛液罐干凈無雜物,對作業泵車及管線要進行清洗;四是加快施工速度,縮短作業周期,完工后及時投產。


一、油田化學助劑壓井液的分類


目前,各油氣田現場使用的壓井液一般有三大類型:即水基型壓井液,如修井泥漿(改型鉆井液)、無固相鹽水壓井液、聚合物固相鹽水壓井液;油基型壓井液,如純油、乳狀液等;氣、液混合型泡沫壓井液。泡沫壓井液由液體(通常為水)、表面活性劑和氣體(空氣或氮氣)組成,用于低壓油層,但其操作復雜性和成本受泡沫體系的條件約束。


二、壓井液應具備的功能


(1)與地層巖性相配伍,與地層流體相溶,可保持井筒流體穩定。


(2)密度可調,以便平衡地層壓力。


(3)在井下溫度和壓力條件下性質穩定。


(4)濾失量少。


(5)有一定攜帶固體顆粒的能力。


三、壓井液選擇的原則


(1)壓井液的性能應滿足本井和本區塊地質要求。


(2)采用鉆井液作為壓井液時,其性能應與地層配伍,滿足本井和本區塊地質要求。


(3)根據地層壓力大小、油氣產量、濾失高低選擇合適的壓井液密度。


(4)盡量選用低固相壓井液或無固相壓井液,以免損害地層和堵塞射孔孔眼。


(5)懸浮性能達到將砂子或巖屑攜帶到地面的要求。


(6)價格應便宜,調配、使用方便。


四、壓井液類型的選擇方法


根據不同作業內容與施工目的和要求,選擇不同類型的壓井液:


(1)對探井和普通試油井,有產液性質要求的選用無固相壓井液、修井泥漿或淡水等。


(2)大修作業的封堵、二次固井、注水泥塞等選用修井泥漿、無固相壓井液或清水等。


(3)實施措施作業和部分大修的打撈解卡等施工井選用低固相或無固相壓井液。



下面簡要介紹修井泥漿、無固相鹽水壓井液和聚合物固相鹽水壓井液的一些性能要求、密度范圍以及對油氣層的影響等內容。


(一)、修井泥漿


在井下作業施工中,修井泥漿是常用的壓井液之一,如高壓油氣井的注水泥塞、堵層、試油、測試、找竄、封竄、大修等。


修井泥漿的性能指標如下:


(1)修井泥漿黏度:指修井泥漿流動時固體顆粒之間、固體顆粒與液體之間以及液體內部分子之間產生的內摩擦力,以阻止修井泥漿流動的綜合效應。修井泥漿的黏度過高以及熱穩定性差,都將對各項井下作業帶啦不良影響。在井下高溫作用下,修井泥漿性能變壞,稠化增黏,流動性差,常常造成循環時泵壓過高,導致作業施工失敗?,F場常用馬氏漏斗黏度計測定修井泥漿黏度。


(2)修井泥漿密度:指一定體積修井泥漿的重量與同體積4℃的純水重量之比?,F場常用測量修井泥漿密度的儀器是修井泥漿密度計。


(3)修井泥漿失水量和泥餅:失水是指修井泥漿在井下因受液柱壓力和地層壓力差值作用的影響,修井泥漿濾液滲入地層的現象。修井泥漿失水多少稱為失水量,其計量單位為mL。在修井泥漿濾失水的同時,固相顆粒聚集形成泥餅,其計量單位為mm。修井泥漿的失水量和泥餅是直接影響油層是否受到損害的重要因素。


(4)修井泥漿切力:指修井泥漿的膠結力,即修井泥漿懸浮固相顆粒的能力。修井泥漿中的膠體粒子有互相連接形成網狀結構的能力,在修井泥漿靜止時,隨著時間的延長,這種網狀結構更加牢固。但當受外部機械力的作用后,這種網狀結構逐漸被破壞,又恢復流動狀態。修井泥漿從網狀結構的形成到被破壞,切力也隨之變化。修井泥漿的觸變性用切力大小來表示,切力單位為mm/cm3。


(5)含砂量:指修井泥漿中不能通過200號篩子(或直徑大于0.074mm)的砂子所占修井泥漿體積的百分數。


(6)膠體率和沉淀率:將100mL的修井泥漿注入100mL的玻璃量筒內,用玻璃板蓋上靜置24h,觀察量筒上部澄清液的體積。如果上部出現澄清液為5mL,此修井泥漿的膠體率為95%,沉淀率為5%。通常人們規定修井泥漿的膠體率應大于95%,沉淀率應小于5%。


(7)穩定性:將修井泥漿注入穩定計中,靜置24h后,分別測量上部、下部的修井泥漿密度,上部、下部密度的差值稱為修井泥漿的穩定性。


(8)耐溫性:在深井作業中,修井泥漿的抗穩性能是一個重要因素,溫度提高能改變修井泥漿的液相黏度并加快修井泥漿中的化學反應速度,所以修井泥漿的熱穩定性是很重要的特性,應在室內提前做相關試驗,確保修井泥漿在高溫下的性能穩定。


(二)無固相鹽水壓井液


射孔作業中采用較多的是無固相鹽水壓井液,這種壓井液也稱為潔凈的壓井液,一般含20%左右的溶解鹽類,由一種或多種鹽類和水配置而成,有的還加入化學處理劑以增加黏度和降低失水量。適當選配鹽類可以得到滿足大部分地層條件的密度。其防止地層損害的機理是:由于它本身不存在固相,所以就不會發生像修井泥漿那樣夾帶著固相顆粒侵入產層的情況;另外,其中溶解的無機鹽類改變了體系中的離子環境,使離子活性降低,這樣即使部分無固相壓井液侵入產層,也不會引起黏土膨脹和運移,它是依靠其本身的無固相特性和其中溶解鹽類的抑制性來防止地層的損害。


無固相鹽水壓井液的種類很多,密度范圍也較大,一般為1.06-2.30g/cm3,因而能滿足大多數油氣井射孔及其他作業的需要。


1、無固相鹽水壓井液的種類


(1)氯化鉀鹽水:最大密度為1.17g/cm3;


(2)氯化鈉鹽水:最大密度為1.20g/cm3;


(3)溴化鈉鹽水:最大密度為1.50g/cm3;


(4)氯化鈣鹽水:最大密度為1.39g/cm3;


(5)溴化鈣鹽水:最大密度為1.39-1.70g/cm3;


(6)溴化鈣/氯化鈣鹽水:密度范圍為1.33-1.80g/cm3;


(7)溴化鋅/溴化鈣/氯化鈣鹽水:密度范圍為1.80-2.30g/cm3。


2、無固相鹽水壓井液的特點


在選擇合適的鹽水壓井液時,除了考慮產層巖性的特點外,還要了解鹽水本身的特點,例如易受氣候影響、吸濕性、腐蝕性、密度和結晶溫度等。鹽水的密度和結晶溫度是配置鹽水時要參考的兩個很重要的參數。鹽水的結晶恩度和密度的影響因素以及鹽水的一些其他特點如下:


(1)結晶溫度。


鹽水的結晶溫度是指其中某一種鹽水達到飽和時的溫度,若能在低于此溫度的條件下使用,則會有固相鹽粒析出。由此可能產生一系列問題,如鹽粒沉積在地面設備上形成堵塞;鹽水密度下降,固相多,可能使鹽水失去可泵性等。對鹽水的結晶溫度,應根據不同地區、不同季節進行選擇。對由兩種或更多種成分組成的鹽水,其組分的選擇應根據成本、鹽水結晶溫度來考慮。例如,氯化鈣可配置密度為1.40g/cm3左右液體,其飽和溶液在18℃開始結晶,而密度降低到1.36g/cm3時在3℃左右開始結晶。國外許多公司都研發了一些滿足某一溫度的最經濟的壓井液配方。


(2)密度。


由于鹽水的密度受溫度和壓力的影響,所以為了滿足鹽水壓井液的密度要求,必須了解深井井下溫度較高的特點,在高溫環境下鹽水密度會由于熱膨脹而下降。一般氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣(密度范圍為1.02-1.40g/cm3)鹽水的密度受溫度影響小,而重鹽水如溴化鈉、溴化鈣和溴化鋅鹽水的密度則受溫度影響較大。因而,在使用時,在地面配置或選用的鹽水密度要比井下所需的密度大些,同時應考慮井下的高溫可以抵消高溫的膨脹作用。


另外,有些鹽水具有腐蝕性,尤其是高密度的溴化鋅鹽水對地面設備和井下管材腐蝕更嚴重,一般采取的措施是加入酸緩蝕劑在鋼材表面形成一層保護膜,以防止電化學腐蝕。鹽水還具有吸濕性,易從空氣中吸收水分而使密度下降,因此最好不要露天儲存。


(3)降失水處理。


無固相鹽水壓井液若不經過高聚合物處理,其黏度低,只比淡水稍高,濾失量較大,特別是在高滲透地層容易造成漏失,這樣不但浪費了昂貴的鹽水,而且還會直接引起水鎖、乳化液堵塞以及沖蝕膠結疏松的礦物微粒,發生微粒運移等損害地層的現象。一般可以通過加羥乙基纖維素(HEC)、生物聚合物(XC)、胍膠等來提高鹽水黏度,以降低鹽水失水量并防止鹽水漏失。


(三)聚合物固相鹽水壓井液


聚合物固相鹽水壓井液是以聚合物代替黏土而產生適當黏度、切力及濾失量,同時還規定采用各種類型的固相作為橋堵劑,以防止無固相液體大量漏入油層,橋堵劑應是可以酸溶、水溶或油溶的。


1、聚合物固相鹽水的組成


聚合物固相鹽水由三部分組成:橋堵劑、攜帶液和增黏劑。所有這些成分均應是對產層無損害的,且都是根據地層敏感性研究結果而選擇的。


(1)橋堵劑:對橋堵劑有兩個要求,即必須是降解型的,顆粒尺寸必須完全適用于所用地層,能夠封堵產層孔隙。一般常用的橋堵劑有三種:酸溶液的(如碳酸鈣、碳酸鎂)、水溶性的(如鹽粒)和油溶性的(油溶樹脂)。


(2)攜帶液:水、鹽水和油基液,應根據壓井作用所要求的密度、地層溫度等來確定。一般用鹽水作為攜帶液的情況較多。


(3)增黏劑:由于HEC對地層幾乎沒有損害,因而一般常用HEC聚合物作為增黏劑。用水喝鹽水作攜帶液的,可用粉末狀HEC聚合物提黏,也可以用HEC懸浮液來混合,以避免出現團狀和魚眼,對含有溴化鈣和溴化鋅的高密度鹽水,一般用HEC活化液提黏。


2、聚合物固相鹽水壓井液的作用機理


固相顆粒橋接在地層孔隙入口處,在井壁形成非常致密的濾餅,從而控制了濾液的侵入;即使有少量濾液侵入,其中溶解的鹽類和聚合物的抑制作用也可以進一步防止黏土水化膨脹,即從“橋塞”和“抑制”兩方面防止地層損害。這些橋堵固相顆粒又可在作業后通過一些方法予以解除。


3、聚合物固相鹽水壓井液的種類


按橋堵材料不同,這類壓井液可分三種,即酸溶性的、水溶性的和油溶性的。用作壓井液,一般使用前兩種體系較多。


(1)酸溶性體系


攜帶液:淡水或鹽水,油基液


橋堵劑:碳酸鈣


增黏劑:粉狀或液態HEC油溶性增黏劑


適用地層:用于非酸敏性碳酸巖地層、砂巖地層


(2)水溶性體系


攜帶液:黏性飽和鹽水,油基液


橋堵劑:分選的鹽粒


增黏劑:粉狀或液態HEC油溶性增黏劑


適用地層:用于酸敏性產層


(3)油溶性體系


攜帶液:黏性水或鹽水,加親水性表面活性劑


橋堵劑:油溶樹脂


增黏劑:粉狀HEC


適用地層:用于低于180℃的凝析油氣藏


本文網址:http://www.tifilkout.com/news/487.html

關鍵詞:油田化學助劑,油田化學劑

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