新型環保洗井液評價及利用

郭磊，王尤富

新型環保洗井液評價及利用

郭磊，王尤富

（長江大學，湖北 武漢 430100）

洗井液是油田常規洗井作業過程中需要用的洗井介質。針對華北油田某區塊洗井作業中油井結垢、結蠟等嚴重問題，對研制的新型洗井液性能進行評價，并根據儲層條件優選出化學洗井液體系，在其基礎上優選洗井工藝參數并加入適量添加劑優選性能，形成一套完善的洗井工藝和洗井液配方?，F場洗井作業效果反饋表明，根據實驗篩選的洗井配方和工藝參數具有良好的洗井效果。

稠油井；評價試驗；洗井效率；防膨性能

因各地油井儲層不一，產出原油所帶出來的雜質不同，導致對油管清洗的目標物各異。為確保稠油井的正常生產，需對油井進行洗井作業，以除去沉積在井筒表面的有機質組分。各大油田在洗井過程中，一方面是沒有針對性導致效果不好，另一方面是過量使用，雖效果明顯，但是對儲層也產生不可逆的傷害，特別是對低滲透儲層。根據上述問題和洗井的目的，該作業區使用了新型環保洗井配方，并優化了體系，對提高產量、安全洗井及地面清潔有著重要意義。

1 儀器與藥品

儀器：采用2PB00C系列平流泵，電子天平，HX-I單聯自控恒溫箱，NDJ-1黏度計，HH-6數顯恒溫水浴鍋等。

藥品：除油清洗劑（白色顆粒狀固體，由表面活性劑和分散劑等組成，河北廊坊市金智有限公司生產，GQ-58746）、黏土穩定劑、助排劑。

2 洗井液性能評價

2.1 表面張力的測定

影響洗井效果的主要因素是洗井液的表面張力，洗井液中的表面活性劑使得其表面極性差減小，造成其自由表面能也隨之減少，最終使得表面張力降低。加入表面活性劑的洗井液在注入地層時可以通過對原油的乳化作用[1]，使得井下的沉積物隨洗井作業帶出井筒。采用最大氣泡法測量表面張力，分析表面張力與沖洗液質量分數之間的關系，以及溫度對沖洗液表面張力的影響，篩選出沖洗液的合理質量分數。洗井液表面張力和質量分數的變化關系如圖1所示。

圖1 洗井液表面張力和質量分數的變化關系

從圖1可知，不管在那種溫度下的表面張力，其數值都隨著洗井液質量分數的變化而變化，洗井液質量分數越高，表面張力越低。但當質量分數達到0.8%時，表面張力卻維持不變[2]。這是由于洗井液中的表面活性劑吸附量達到飽和所導致[3]。從圖1可以看出，在洗井液質量分數保持一致的情況下，它的表面張力隨溫度的增加而降低。原因是溫度的升高，表面活性劑在洗井液中增大了吸附量[4]。

2.2 洗井液的防膨性

在洗井過程中，洗井液進入儲層不可避免地會對其造成破環，例如水鎖損害和水敏損害。為了應對這些地層和不引起水鎖傷害，就需要洗井液具有很好的防膨性。

防膨性能試驗方法參照SY/T5971—94所規定的注水用黏土穩定劑性能的評價方法[5]。這些黏土穩定劑分別屬于季銨鹽型陽離子聚合物和其他聚合物類，防膨試驗所用到的巖屑取自目標區塊儲層段，步驟如下：

1）取研磨好的膨潤土，放入電熱恒溫干燥箱150 ℃下恒溫6 h，放置干燥器冷卻至室溫，放入廣口瓶備用[6]。

2）稱取0.50 g的膨潤土，精確至0.01 g，加入黏土穩定劑的溶液10 mL，待樣品均勻分布再放置室內2 h。

3）離心機轉速調至1 500 r·min-1，觀察15 min，讀出膨脹土膨脹后的體積1[7]。

4）用一樣的方法取出10 mL的注入水和煤油（經無水氯化鈣處理），測定膨潤土在水中和煤油中的體積，分別為2和0。

5）按式（1）計算防膨率，結果如表1所示。

式中：2—為膨潤土在水中的體積，cm3；

0—為膨潤土在煤油的體積，cm3。

表2 防膨性能的實驗結果

以上試驗結果表明，HCS黏土穩定劑具有好的防止黏土膨脹的性能。觀察HCS黏土穩定劑與洗井液配方體系的配伍性能。具體試驗方法：將不同質量分數洗井液放置燒杯，加入3%的HCS黏土膨脹劑，均勻攪拌后放置水浴鍋調至50 ℃，靜止觀察 2 h，判斷其配伍性。實驗結果如表3所示，3%的黏土穩定劑加入洗井液中并在50 ℃靜止2 h后，燒杯底部無沉淀或者渾濁現象，這表明HCS黏土穩定劑與除油清洗劑具有好的配伍性。

2.3 洗井液水鎖傷害

洗井作業結束后，滯留在儲層的殘留洗井液會阻止原油進入油井，這一結果會導致油井的產量降低。對滲透和特低滲透的儲層來說，在鉆完井和洗井的過程中，水鎖損害高達70%～90%，所以在油井作業過程中，洗井液注入儲層，一方面要防止由于洗井液降低巖石滲透率而造成儲層傷害，另一方面也要防止洗井液的水鎖損害。

2.4 動態損害評價實驗

洗井液動態損害實驗采用巖心流動實驗完成。

巖心取樣：對實驗所用的巖心的洗油、烘干、測定氣體滲透率和測孔隙度都按照中國石油天然氣總公司的行業標準進行[8]，參數見表4。

表4 洗井動態損害評價實驗用巖心

實驗流程：將準備好的巖心抽空飽和地層水（礦化度為56 000 mg·L-1）[9]，然后裝入流動試驗裝置中。以低于臨界流速的注入速度將地層水注入巖心,待壓力穩定后測定流量，記錄壓差，用達西公式計算地層水滲透率1，該滲透率為巖樣初始滲透 率[10-11]。改注洗井液，每注20倍孔隙體積，測 3次流量和壓差，取平均值。

數據處理：巖心滲透率按達西公式計算[12]。

式中：—巖心滲透率，m2；

—體積流量，cm3·s-1；

—流體黏度，mPa·s；

—巖心軸向長度，cm；

—巖心橫截面積，cm2；

△—流體通過巖心的壓差，MPa。

巖心傷害率按下式計算：

Kd=(1- )×100式中:d—巖心傷害率，%；

1—注地層水滲透率，μ地2；

K—注不同PV洗井液后巖心的滲透率，μ不2。

表5是目標區塊巖樣洗井液動態損害評價實驗結果。

由表5可以看出，注入的洗井液的量的增多，巖樣的滲透率下降，說明洗井液對地層造成損害，其主要原因是水敏損害。

表5 目標區塊巖樣洗井液動態損害評價實驗結果

2.5 水鎖損害評價實驗

低滲透儲層水鎖損害定量方法步驟如下：

1）正向油驅水（建立束縛水飽和度，測定束縛水飽和度下油相有效滲透率）。①將飽和地層水的巖心正向放入巖心夾持器（標注正向符號），中間容器裝入煤油，連接好平流泵、中間容器、入口壓力表、巖心夾持器、手動計量泵、圍壓表，用量筒記錄流出液體體積。②以一定的流量油驅水，持續驅替出10倍以上孔隙體積至巖樣岀口端不出水[14]，記錄驅替后水的體積。③等到巖樣兩端壓力不變化數值后，記錄此時的入口壓力、圍壓和時間，并統計此時的出油體積，所得數據計算油相有效滲透率o1。

2）反向洗井液入侵地層（模擬洗井液入侵地層）。以一定的入侵速度1注入1倍孔隙體積的洗井液進入巖樣中驅油，并記錄驅替壓力的變化和驅出的油量。

3）正向原油返排洗井液（模擬洗井后地層油驅替洗井液，計算水鎖損害）。①以一定的返排速度2將原油通過巖樣驅替洗井液，持續驅替出10倍以上孔隙體積的原油至巖樣出口端不出水，記錄驅替出的水的體積。②等進口和出口的兩頭壓力不變后，記錄此時的入口壓力、圍壓和時間[15]。記錄一共出油體積，計算油相有效滲透率o2[16]。

4）利用公式（4）計算水鎖損害程度。

=(o1-o2)/o1×100%。 （4）

式中：—水鎖損害率。

按照低滲透儲層水鎖損害的方法測定了4組不同質量分數的洗井液和SDS表面活性劑復配樣本的水鎖傷害率，結果如表5所示。

表5 表面活性劑降低洗井液水鎖損害實驗結果

由表5可知，加入0.03%的SDS表面活性劑的洗井液效果好[17]。這是因為有效減少了洗井液在儲層的滯留量，降低了水鎖傷害[18]。而氫氧化鈉、碳酸鈉與洗井液復配，效果微小[19-20]。

2.6 洗井效果

按照以上提出的洗井液配方體系，針對不同類型油井區塊，進行洗井作業，施工結果表明，洗井效果達到現場洗井作業的標準。

3 結 論

1）洗井液表面張力最低時的最優洗井液質量分數為0.8%。

2）洗井液中加入3%的HCS黏土穩定劑，既能滿足良好的配伍性，又能一定程度上提高洗井液的防膨性能。

3）質量分數為0.03%的SDS表面活性劑的洗井液，有效減少水鎖造成的傷害。

4）現場施工結果看，按照實驗得到結論設計的洗井液配方體系達到油田洗井的目標和要求。

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Evaluation and Utilization of New Environment-friendly Well Washing Fluid

,

（Yangtze University, Wuhan Hubei 430100, China）

Well flushing fluid is a well flushing medium needed in the process of conventional well flushing operations in oil fields. In this article, aiming at serious problems such as scaling and waxing in oil wells during well flushing operations in a certain block of Huabei oilfield, the performance of developed well flushing fluid was evaluated, and the chemical well flushing fluid system was optimized according to the reservoir conditions. On the basis of this, the well flushing process parameters were optimized, and appropriate additives were added to optimize the performance, forming a complete set of well flushing technology and cleaning fluid. On-site well flushing operation effect proved that the well flushing formula and process parameters screened according to the experiment had good well flushing effect.

Heavy oil well; Evaluation test; Well flushing efficiency; Anti-swelling performance

TE252.9

A

1004-0935（2022）02-0277-04

2021-06-23

郭磊（1995-），男，陜西省咸陽市人，碩士，研究方向：油氣田開發。

王尤富（1960-），男，教授，研究方向：油氣田開發。