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油气井修井液技术

一、无固相、低伤害气井压井液体系
(一)、产品的主要特点
对气田生产井进行修井作业时,通常需要进行压井作业,利用压井液产生的静水液柱压力防止地层流体向井筒内流动,以免发生井涌或井喷,并能帮助支撑油管管串,防止井壁坍塌,保证修井施工作业的安全。性能优良的压井液既要防止地层流体向井筒流动而产生井喷等事故,又要防止压井液向地层漏失。压井液发生漏失后会导致严重的地层伤害,使地层渗透率降低,进而导致油气井的产能降低,更严重的会导致井喷,造成作业不安全与环境污染问题。
无固相、低伤害压井液是我公司通过大量试验研究和配方优化研制而成,具有减少压井液滤失量、防止储层粘土膨胀、防止水锁伤害、提高压井液携砂能力、降低井下管柱腐蚀等特点。
1、基液采用无固相清洁盐水。盐水可以采用氯化钠、氯化钙等无机盐按不同密度要求配制,也可以采用地表清洁盐水。
2、压井液具有优良的防膨性能。压井液滤液侵入储层可使储层中粘土矿物水化膨胀,造成水敏性伤害,因此压井液采用有机类粘土稳定剂,保证压井液对粘土有长期稳定作用。
3、压井液具有较好的携砂、防滤失性能。通过加入性能优良的的增粘剂,可以提高压井液的粘度,减少压井液的滤失量,降低压井液滤液对地层的伤害。增粘剂具有溶解性好、抗剪切、抗盐、稳定性好等特点。同时增粘后的压井液具有较好的携砂、携屑性能,可以提高冲砂效率。
4、压井液具有较好的缓蚀性能。压井液是由高密度盐水配制而成,在作业过程中盐水对管材具有腐蚀性,因此在压井液中需加入一定量缓蚀剂,以保护套管和井下油管。
5、压井液具有优良的助排和防止水锁伤害性能。在压井液中加入防水锁剂,一方面可以可降低压井液的表面张力和界面张力,使侵入地层的压井液滤液能够较彻底地返排,以减小对地层的伤害;另一方面可以解除地层的水锁伤害,提高作业后气井的复产率。
(二)、无固相、低伤害压井液主要技术指标
研制的压井液体系由盐水基液、有机物物粘土稳定剂、增粘剂、防水锁剂和缓蚀剂组成。
基本配方:盐水+1.0%防膨剂+0.4-0.6%增粘剂+1.0%防水锁剂+1%盐水缓蚀剂
对于漏失严重的气井,可在压井液中加入防滤失剂,进一步提高压井液防漏失性能。
1、基液密度
压井液基液可以采用清水或盐水(可以采用氯化钠、氯化钙等无机盐按不同密度要求配制),也可以采用地表清洁盐水(要求无固相)。密度:1.01~1.25g/cm3;
2、防膨性能
由于粘土稳定剂的评价是在清水中加入粘土稳定剂进行的实验,而油田常用的压井液加入了盐以提高压井液密度。为此,进行了盐水加粘土稳定剂的防膨实验。
表1  盐水的防膨率结果
3、压井液粘度稳定性
通过加入性能优良的的增粘剂,可以提高压井液的粘度,减少压井液的滤失量,降低压井液滤液对地层的伤害。同时增粘后的压井液具有较好的携砂、携屑性能,可以提高冲砂效率。
表2  常温下增粘剂的粘度数据

表3 抗温性试验    不同温度条件下增粘剂的粘度数据

表4 抗盐性试验     60℃下0.4%增粘剂加不同NaCl的粘度数据

表5抗钙性试验   60℃下0.4%增粘剂加不同CaCl2的粘度数据

以上实验表明,增粘剂具有较好的粘度、抗温性、抗盐性、抗钙性能好。
4、缓蚀性能
在作业过程中,随着盐水与管材接触的时间增加,盐水对管材的腐蚀也增加,在盐水修井压井液中需加入一定量缓蚀剂,以保护管材。
实验方法:模拟现场压井液,配制浓度为8%,密度1.07g/cm3左右的盐水,作为腐蚀介质。将缓蚀剂配制成1%的水溶液,量取800ml,8%的盐水,按100PPM的加量,加入药剂并摇匀。将恒重后称量好的N80钢片,在腐蚀瓶中悬挂于腐蚀介质中,盖好盖子。把腐蚀瓶置于恒温干燥箱中,60℃放置7d。7d后取出钢片,按标准处理后称重。计算钢片的腐蚀失量。计算腐蚀速率和缓蚀率。
表6   60下,腐蚀速率数据
5、压井液表面张力
        在压井液中加入防水锁剂,一方面可以可降低压井液的表面张力和界面张力,能够较彻底地返排,以减小对地层的伤害;另一方面可以解除地层的水锁伤害,提高作业后气井的复产率。
表7    60℃、条件下压井液的表面张力数据
6、压井液API失水
         压井液粘度增大时滤失量减小,压井作业过程中侵入储层的滤液量减少,因此储层受到的伤害减轻。在高温高压滤失仪上,按照API标准,在压差0.7 MPa、温度60℃下,以滤纸为滤失面测定含15%NaCl和0.5%增稠剂的溶液的滤失量,结果如下:  初滤失量为0.8 ml;30 min滤失量为4.8ml。
7、压井液配伍性
选择的压井液增粘剂、粘土稳定剂、防水锁剂、缓蚀剂来进行压井液的配伍性试验。
表8  压井液配伍性试验
实验表明,不同的助剂加入盐水基液后,压井液粘度稳定,无分层、沉淀,配伍性较好。
二、低压气井束缚水修井液体系
       在低压气井压井和修井等作业中, 压井、修井工作液性能的优劣, 直接影响到气井受伤害程度和产量的高低。采用常规的水基修井液返排容易, 但滤失大、对地层伤害大, 特别是粘土含量比较高的气井,水锁伤害严重,不少气井修井作业完后, 产量大幅降低。所以保护储层的修井液是减少伤害,维持产能的关键。为此我公司研制了一种高分子吸水树脂, 能够将修井液中的游离水完全吸收,配制成束缚水修井液。束缚水修井液具有较高的粘度、优良的携砂和较强的防滤失性,工作液无游离液体、无固相,具有有很好的流动性,便于泵注。
1、高分子吸水树脂作用机理
        研制的高分子吸水树脂在交联聚合过程形成了亲水性的三维空间网络结构, 其吸水能力的大小与其化学结构和聚集状态中极性基团的分布状态有关,分子链上存在大量的亲水基团如梭基或梭基离子,当与水接触时会与水发生水合作用而使网链扩张,促使水分子向高分子内部渗透,网链上同性基团的相互排斥, 也可以使网链进一步扩张。正是通过这样的分子之间作用机理, 交联聚合物可以吸收大量的水分, 而且所形成的交联网状结构具有只溶胀不溶解的功能。
2、束缚水修井液主要特点
(1)、由于采用特殊结构吸水树脂配制的修井液可以吸附游离水、形成束缚水修井液,避免了修井液液的大量滤失,可以降低地层伤害,提高作业效率。
(2)、束缚水修井液是一种凝胶体系修井液,有效地携带砂粒等杂质,可以提高修井时冲砂的效率。
(3)、束缚水修井液流动性好,悬砂性强,现场易配,稳定时间长。
三、“液体套管”堵漏冲砂技术
       “液体套管”堵漏冲砂技术,是针对性地解决油气田漏失量大,现场作业冲不出砂,作业效率低等问题,进行设计开发新技术。
       油气井在修井作业中,当油气层部位井筒内液柱压力高于油层压力时会造成修井液不同程度的漏失,严重影响修井作业的正常进程,既浪费了修井液,又给油气层带来了损害。特别是在现场作业洗井冲砂时,会随时出现漏失现象,如果不能采取快速、有效的堵漏措施,会给作业带来许多麻烦。因而,采用堵漏屏蔽技术是在修井作业过程中的一种有效方法。
1、“液体套管”堵漏冲砂技术主要作用机理
        主剂用水稀释迅速成为粘稠物质,在交联剂的作用下成为冻胶状物,通过泵入,在射孔眼附近形成渗透率低的屏蔽环,达到保护油气层的目的,液体胶体向套管一样充满井桶,随后的冲砂液可以将沉砂有效携带出来。屏蔽环利用返排压力给予清除,大部分胶体物在携砂过程中已经出来。
2、“液体套管”堵漏冲砂技术主要特点
(1)、施工简便,有效性强,效率高。其中的聚合物溶解速度快,稳定性好,形成“液体套管”可以有效的针对渗透性漏失地层,起到暂时封堵防漏失砾的作用。
(2)、通过冻胶将井筒中沙砾快速有效的携带出来,能力强,达到快速冲砂的目的。
3、“液体套管”堵漏冲砂剂的组成
       “液体套管”堵漏冲砂剂由悬浮生物聚合物和交联剂组成,其中主要成分为植物聚合物,产品为白色至土黄色乳状悬浮液,溶水后快速形成均匀粘稠液体,室内5分钟就溶解均匀,交联剂为桶装均匀溶液。
四、速配型多功能修井液技术
低压油气井修井作业时普遍存在修井液漏失伤害问题,目前目前常用的暂堵药剂主要是聚合物、凝胶物、油溶性树脂颗粒等产品。在现场应用中发现,单独使用油溶性树脂颗粒在漏失情况严重时,措施很难奏效。使用凝胶和冻胶物在配制过程中由于常规聚合物溶解慢,现场配制繁琐等问题,影响施工效率,为此我公司研发了速配型多功能修井液体系。
速配型多功能修井液主剂是液体型增稠剂,主要是由非离子型表面活性剂组成。该修井液粘度并非携砂能力的关键因素, 其携砂能力来自于胶团的网络结构,因此在较低表观粘度下具有极好携砂能力, 同时该体系因为形成的网状结构能束缚大量自由水, 故还具有优良的降滤失能力。
1、主要技术特点
(1)、流变性独特,携砂能力强
(2)、可以调整控制滤失量,对储层伤害小; 
(3)、较低加量时,可以实现较高的粘度。 
(4)、配制方便、快速, 易溶解,不需过多设备。 
(6)、无聚合物和固相、环境友好、相容性好、无残留,无地层伤害。 
(7)、具有防膨、助排、防滤失等多种功能,无需添加其它添加剂。
2、主要性能指标  


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