張崇， 任冠龍， 靳書凱， 董釗， 孟文波

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

隨著油氣勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，低孔低滲砂巖油氣藏正在成為世界油氣儲(chǔ)量增長和能源接替的重要區(qū)域。目前世界范圍內(nèi)對(duì)低滲-特低滲氣田的主要產(chǎn)能釋放措施主要是酸化和壓裂，我國陸地油田已經(jīng)形成了一套成熟的壓裂改造技術(shù)體系，而海上油氣田受完井方式、作業(yè)成本、安全要求等因素制約，儲(chǔ)層改造措施技術(shù)有限。文昌某氣田位于珠江口盆地西部珠三拗陷，所在海區(qū)水深在110～130 m。該氣田屬于低孔、低滲、高溫儲(chǔ)層，具有典型的凝析氣藏特征，同時(shí)儲(chǔ)層存在各種類型的潛在敏感性，儲(chǔ)層低滲、高溫給氣田產(chǎn)能釋放帶來很大難度。通過對(duì)壓裂、酸化、射孔以及儲(chǔ)層保護(hù)等多方面的研究，針對(duì)氣田開發(fā)井引入了雙效型固體酸破膠劑、孔道疏松劑、降壓助排劑以及高溫緩蝕劑等多種處理劑協(xié)同應(yīng)用，起到酸化、破膠、擴(kuò)孔和防水鎖等功效，構(gòu)建了適合定向井和水平井的新型完井產(chǎn)能釋放液[1-4]。

1 文昌氣田儲(chǔ)層特征

文昌氣田屬于凝析氣藏，壓力系數(shù)正常，但由于井深較深，井底最高溫度達(dá)169.45 ℃，氣藏孔隙度為8.5%～15.5%，滲透率為0.14～34.88 mD，屬中～低孔、特低～低滲氣藏。黏土礦物成分主要為伊/蒙混層和綠泥石，其次為伊利石，在生產(chǎn)過程中存在潛在微粒運(yùn)移傷害；儲(chǔ)層存在弱酸敏、弱堿敏、弱鹽敏，水敏和速敏中等，水鎖較強(qiáng)。文昌氣田儲(chǔ)層為中等-強(qiáng)非均質(zhì)儲(chǔ)層，易受鉆完井液的污染，產(chǎn)生敏感性、配伍性及微粒運(yùn)移傷害，與常規(guī)油氣層相比更易受到污染和損害，一旦受到損害，恢復(fù)更加困難。但文昌氣田的孔隙度大都在7%以上，具備一定的酸化、擴(kuò)孔釋放產(chǎn)能的條件[5-7]。

酸液接觸巖石后會(huì)引起基巖結(jié)構(gòu)的破壞，微粒的釋放和沉淀的形成，潤濕性的改變。常見的儲(chǔ)層傷害有酸化后二次產(chǎn)物的沉淀，酸液與儲(chǔ)層巖石、流體的不配伍，儲(chǔ)層潤濕性的改變，毛管力的產(chǎn)生，酸化后疏松顆粒及微粒的脫落運(yùn)移堵塞，產(chǎn)生乳化等[8-9]?？傊牟蜐B氣田由于氣層物性差、氣藏埋藏深、井底溫度高，實(shí)際開發(fā)中面臨如何最大限度解除污染，釋放產(chǎn)能的問題。

2 完井產(chǎn)能釋放液體系的研究

目前針對(duì)海上油田特殊油藏地質(zhì)和儲(chǔ)層傷害特征，有10余套儲(chǔ)層改造液體系應(yīng)用于海上油氣田，該體系借鑒解堵＋儲(chǔ)層改造型酸液體系釋放產(chǎn)能，其核心處理劑有：①雙效型固體酸破膠劑，為解除聚合物、固相堵塞，溶蝕儲(chǔ)層礦物，改造儲(chǔ)層；②孔道疏通劑，為解除無機(jī)堵塞、溶蝕儲(chǔ)層礦物，改造儲(chǔ)層；③降壓助排劑，為改變儲(chǔ)層潤濕性，降低含水飽和度，有利于降壓返排；④防水敏、水鎖劑，為預(yù)防和解除水鎖水敏傷害。

2.1 酸溶性能

雙效型固體酸破膠劑A是一種雙效型固體酸，孔道疏通劑B是一種復(fù)合有機(jī)酸，均為非氟化物，將2者復(fù)配成3%復(fù)合有機(jī)酸，選用天然巖心，在150 ℃、3.5 MPa下動(dòng)態(tài)污染2 h，記錄封堵時(shí)漏失量，然后用3%酸液破膠4 h，再測(cè)定破膠后漏失量。由圖1可知，經(jīng)過3種酸液體系破膠后，巖心漏失量均隨時(shí)間有所增大，其中經(jīng)過復(fù)合有機(jī)酸破膠的巖心漏失量呈現(xiàn)快速增大的趨勢(shì)，說明其即可降解巖心封堵層的聚合物，又可溶蝕巖心喉道內(nèi)部分礦物，使?jié)B透率增大。

圖1 不同體系破膠后巖心漏失量的對(duì)比

2.2 深部酸化性能

調(diào)整復(fù)合有機(jī)酸中氫離子物質(zhì)的量濃度與多氫酸相同，巖心經(jīng)過酸液污染后滲透率的比值見表1。

表1 復(fù)合有機(jī)酸和多氫酸酸液深部酸化性能的評(píng)價(jià)

由表1可以看出，經(jīng)過3段巖心污染后，復(fù)合有機(jī)酸的滲透率比值仍達(dá)120%，說明復(fù)合有機(jī)酸具有深部酸化的性能；而多氫酸的滲透率比值下降很快，說明多氫酸在降解聚合物的同時(shí)，又大量溶蝕巖心喉道礦物，導(dǎo)致溶蝕微粒堵塞孔喉，降低了滲透率。

2.3 防水鎖性能

防水鎖劑HAR是一種含氟的非離子表面活性劑，氟烷基具有疏水特性，烯氧基與巖石表面連接（吸附），分子的聚集特性導(dǎo)致其多點(diǎn)連接于巖石表面，并且有長久性的處理效果；降壓助排劑D可與儲(chǔ)層中殘余水混合后形成低沸點(diǎn)共沸物，在解除水鎖傷害的同時(shí)，顯著地降低返排壓力。由表2可知，2者復(fù)配后巖心滲透率的恢復(fù)效果明顯優(yōu)于常規(guī)完井液體系。

表2 防水鎖劑HAR降壓助排性能

2.4 黏土穩(wěn)定性能

黏土穩(wěn)定劑W具有較好的水敏預(yù)防與解除能力，選用文昌氣田主力氣層探井的巖心，模擬不同流動(dòng)介質(zhì)對(duì)巖心的水敏性損害及解除。由表3可知，在海水中加入2%的黏土穩(wěn)定劑W后，就可完全解除造成的水敏傷害。

表3 不同流動(dòng)介質(zhì)對(duì)巖心的水敏性損害及解除性能

2.5 高溫緩釋性能

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，分別確定了定向井降壓增產(chǎn)射孔液、水平井完井產(chǎn)能釋放液配方如下。

降壓增產(chǎn)射孔液：海水+1.0% B+20% D+2%HAR+2% W+5.0%高溫緩蝕劑。

完井產(chǎn)能釋放液：海水+10% A+8% B+20%～30% D+4%HAR+2.5% W+5.0%高溫緩蝕劑。

定向井射孔液腐蝕速率在 170 ℃下不大于0.076 mm/a，完井產(chǎn)能釋放液腐蝕速率在170 ℃下不大于 30 g/（m2·h），滿足定向井、水平井酸化產(chǎn)能釋放腐蝕控制要求，完井產(chǎn)能釋放液滴定氫離子濃度為0.366 8 mol·L-1，其在170 ℃、60 h高溫下的滴定氫離子濃度為0.357 9 mol·L-1。

3 完井產(chǎn)能釋放液性能評(píng)價(jià)

3.1 溶蝕性

取文昌氣田儲(chǔ)層的巖心，調(diào)整酸液的濃度，采用巖心驅(qū)替后質(zhì)量的變化量作為溶蝕量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表4可知，水平井完井產(chǎn)能釋放液對(duì)儲(chǔ)層巖屑具有明顯的溶蝕作用，溶蝕率在7.70%～12.99%范圍，而經(jīng)過土酸驅(qū)替后的巖心溶蝕量增加，說明土酸不適合文昌氣田巖心的酸化，其與巖心反應(yīng)后生成部分沉淀造成巖心重量的增加。

表4 完井產(chǎn)能釋放液溶蝕性評(píng)價(jià)

3.2 防水鎖和潤濕性

將完井產(chǎn)能釋放液與不同體系的液體，進(jìn)行表面張力和接觸角等性能對(duì)比（見表5）。

表5 完井產(chǎn)能釋放液防水鎖和潤濕性評(píng)價(jià)

由表5可知，完井產(chǎn)能釋放液在完井液和多氫酸基礎(chǔ)上，可顯著降低表面張力并改變儲(chǔ)層潤濕性。

3.3 降壓助排性

取文昌氣田主力儲(chǔ)層巖心，進(jìn)行鉆井液、完井液與完井產(chǎn)能釋放液助排性能實(shí)驗(yàn)。由表6可知，完井產(chǎn)能釋放液可降低毛管突破壓力和疊加毛管力阻力梯度，具有很好的降壓助排性。

表6 完井產(chǎn)能釋放液降壓助排性評(píng)價(jià)

3.4 二次污染性

采用文昌氣田主力儲(chǔ)層巖心，測(cè)定巖心經(jīng)過酸液二次污染后，不同返排時(shí)間下的滲透率恢復(fù)值。由圖2可知，多氫酸驅(qū)替后隨著返排時(shí)間延長，巖心的滲透率出現(xiàn)先增大后快速下降的趨勢(shì)，而完井產(chǎn)能釋放液驅(qū)替后的巖心滲透率恢復(fù)值保持穩(wěn)定增大的趨勢(shì)，說明完井產(chǎn)能釋放液可對(duì)儲(chǔ)層礦物適度溶蝕，不會(huì)產(chǎn)生二次傷害。

圖2 完井產(chǎn)能釋放液二次污染性能評(píng)價(jià)

3.5 腐蝕性評(píng)價(jià)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，降壓增產(chǎn)射孔液在170 ℃、72 h下腐蝕速率在0.014 9～0.048 0 mm/a，均不大于0.076 mm/a。完井產(chǎn)能釋放液在170 ℃、4 h下腐蝕速率在6.884 9～28.908 7 g/m2·h，均不大于30 g/m2·h，滿足定向井、水平井產(chǎn)能釋放腐蝕控制要求。圖3為P110掛片在完井產(chǎn)能釋放液腐蝕后的狀態(tài)，由此可知，腐蝕前后掛片狀態(tài)完好。

圖3 完井產(chǎn)能釋放液高溫腐蝕性評(píng)價(jià)

3.6 儲(chǔ)層保護(hù)性能評(píng)價(jià)

室內(nèi)對(duì)地層水與入井流體相互之間的配伍性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，完井產(chǎn)能釋放液與鉆井液濾液和地層水、完井液之間的配伍性較好，有利于儲(chǔ)層保護(hù)。室內(nèi)研究儲(chǔ)層保護(hù)實(shí)驗(yàn)流體包括改進(jìn)型THERM鉆井液、抗溫EZFLOW鉆井液、完井液以及EZFLOW鉆開液的破膠液。在鉆完井過程中入井流體都不是單一的，因此通過進(jìn)行系列流體的污染，考察入井流體的儲(chǔ)層保護(hù)效果，結(jié)果見表7?？芍牟龓r心在經(jīng)過系列流體污染后表現(xiàn)出很好的儲(chǔ)層保護(hù)效果，滲透率恢復(fù)值大于90%。

表7 不同系列流體儲(chǔ)層保護(hù)效果

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2018年5月至7月，文昌氣田第一批井在完井期間，均應(yīng)用了完井產(chǎn)能釋放液體系，其中有3口井應(yīng)用了降壓增產(chǎn)射孔液體系，4口水平井應(yīng)用了完井產(chǎn)能釋放液體系。其中文昌氣田X3H井是一口水平井，該井井深為5446 m，水平段長為1190 m，下入打孔管完井。打孔管下到位后，采用完井產(chǎn)能釋放液替代常規(guī)完井液體系，正循環(huán)替入30 m3完井產(chǎn)能釋放液至水平井的裸眼段，下入φ88.9 mm生產(chǎn)管柱后開井放噴。經(jīng)測(cè)試該井清井最高產(chǎn)量為46.9×104m3/d，達(dá)到配產(chǎn)的1.68倍。

文昌氣田X2井是一口定向井，該井井深為5515 m，射孔段長為249 m，在φ177.8 mm尾管內(nèi)射孔，不防砂，生產(chǎn)管柱采用73 mm自噴生產(chǎn)管柱。該井首先替入套管清洗液進(jìn)行φ177.8 mm套管刮管洗井，而后在射孔段上下替入降壓增產(chǎn)射孔液15 m3并用完井液頂替到位，下入射孔管柱后電測(cè)校深進(jìn)行射孔放噴作業(yè)，經(jīng)測(cè)試該井清井測(cè)試最高日產(chǎn)量為5.1×104m3/d，遠(yuǎn)高于配產(chǎn)3×104m3/d，達(dá)到配產(chǎn)的1.7倍。

5 結(jié)論

1.針對(duì)文昌低孔低滲高溫氣田，優(yōu)選雙效型固體酸破膠劑A、孔道疏松劑B、降壓助排劑D以及高溫緩蝕劑等多種處理劑協(xié)同應(yīng)用，分別構(gòu)建了適合定向井和水平井的新型完井產(chǎn)能釋放液體系，該體系的酸溶率為7.70%～12.99%，具有深部酸化和防二次污染性能，可有效降低毛管壓力和增加助排性，工作液配伍性好，系列流體污染后滲透率恢復(fù)值大于90%，具有良好的儲(chǔ)層改造和保護(hù)效果。

2.完井產(chǎn)能釋放液體系成功應(yīng)用在文昌氣田，其中降壓增產(chǎn)射孔液體系應(yīng)用3口井，水平井完井產(chǎn)能釋放液體系應(yīng)用4口井，應(yīng)用效果顯著，各井清井測(cè)試產(chǎn)能均遠(yuǎn)超預(yù)期配產(chǎn)，平均達(dá)到配產(chǎn)產(chǎn)量的1.7倍，充分釋放了低孔低滲高溫氣田的產(chǎn)能需求，為該氣田的順利開發(fā)提供保障，同時(shí)也為類似海上低滲氣田的開發(fā)提供了借鑒。