油气井修井工作液

油气井修井工作液油气工程研究院主要内容概述1修井液储层伤害机理分析2修井液类型及适应性3修井液常用处理剂4塔里木常用修井液5一、概述油气井在采油、采气、注水、注气过程中，由于各种因素造成油气井发生故障，导致停产、停注，影响了油气井的正常工作。修井作业就是通过采取人工措施，来排除井下故障，使油气井恢复正常工作。它是提高单井产量和采收率，延长生产周期的一项重要措施，也是挖掘老井潜力，发现新层位，扩大勘探成果的重要手段。修井作业主要包括：打捞、解卡、检泵、套管修复、套管开窗、冲砂、防砂、清蜡、解堵、补孔等工艺。一、概述修井作业所面临的问题。油气田开发后期，地层能量不足，井底压力低于静水柱压力；或经长期注水开发形成多个压力层系；修井作业造成储层伤害，导致产量大幅度降低；确保施工安全，特别是含H2S的油气井和海洋油气井的修井作业；满足环保要求；降低综合成本。修井液是解决修井问题的关键。一、概述修井液是修井作业过程中所使用的工作液。修井液主要功能修复油气井平衡地层压力保护油气层修井液性能的好坏关系到修井作业的成功率，以及储层的伤害程度。修井液重要性能密度抑制性造壁性流变性配伍性耐温性概述1修井液储层伤害机理分析2修井液类型及适应性3修井液常用处理剂4塔里木常用修井液5主要内容二、修井液储层伤害机理分析修井过程中，造成的油气层损害往往比钻井过程中的损害更严重。因此，在修井作业过程中必须采取合理的油气层保护措施。了解修井液的储层伤害机理，是制定储层保护措施的依据。二、修井液储层伤害机理分析1、固体颗粒侵入伤害修井过程中，当液柱压力大于地层压力时，修井液容易将固体悬浮颗粒带入储层孔道中，造成储层孔隙、孔吼发生机械堵塞。固体颗粒对储层的伤害程度与颗粒的侵入深度有关。侵入深度的影响因素：固相颗粒粒径和浓度；固相颗粒与孔吼直径的匹配；施工作业参数（作业时间、施工排量、施工时间等）。粒径与孔径匹配关系堵塞类型d粒＜1/7d孔深部堵塞2/3d孔＞d粒＞1/7d孔浅部堵塞d粒＞d孔无堵塞二、修井液储层伤害机理分析1、固体颗粒侵入伤害减小固体颗粒侵入伤害的方法：采用屏蔽暂堵方法，添加架桥颗粒，防止固相造成储层深部损害；优化固相颗粒粒径级配，形成质量好的内外泥饼；确定合理的修井液密度，保持最小的正压差；保持合理上返速度，减小修井液的浸泡时间；采用无固相修井液进行作业。二、修井液储层伤害机理分析2、与储层不配伍性伤害修井液侵入储层后，引起储层中粘土矿物膨胀、分散、迁移，堵塞孔隙通道，从而导致储层渗透率下降。粘土矿物中的蒙脱石和伊蒙混层的水敏性最强。粘土水化SEM照片（1）水敏伤害二、修井液储层伤害机理分析2、与储层不配伍性伤害修井液侵入储层后，引起近井地带含水饱和度增加，在岩石孔隙中产生毛细管效益和贾敏效应，增大了原油流动的附加阻力，造成了油井产量下降。毛细管效应贾敏效应（2）水锁伤害二、修井液储层伤害机理分析3、与地层流体不配伍性伤害修井液侵入油层后，修井液中的表面活性剂、细微颗粒与原油接触，容易形成油包水乳化液。油包水乳化液的粘度高、流动性差，在油层中的渗流阻力增大，造成了油井产量下降。油包水乳液细微颗粒对乳液的稳定作用（1）乳化堵塞二、修井液储层伤害机理分析3、与地层流体不配伍性伤害修井液与地层水不配伍，发生物理化学反应，产生无机垢（硫酸钙、硫酸钡、硫酸铭、硫酸镁、氢氧化铁等）、有机物沉淀（结蜡、沥青、胶质等）和细菌，堵塞储层孔道，降低储层的渗透率，影响油井产量。（2）沉淀堵塞无机垢图片蜡样图片二、修井液储层伤害机理分析修井液储层伤害机理分析研究流程修井液储层伤害机理分析研究流程图修井液潜在伤害因素分析伤害因素结论伤害程度评价实验提出保护油层的相应对策固含量及粒径分析含油量分析细菌分析离子类型分析防膨性能分析矿化度分析岩心流动实验岩心敏感性分析概述1修井液储层伤害机理分析2修井液类型及适应性3修井液常用处理剂4塔里木常用修井液5主要内容三、修井液类型及适应性修井液分类按成分划分清洁盐水修井液暂堵型盐水修井液泡沫修井液纯油修井液隐形酸修井液水基修井液油基修井液气基修井液油包水修井液空气修井液充气修井液固化水修井液无固相聚合物修井液三、修井液类型及适应性1、无固相聚合物修井液无固相聚合物修井液是采用水（联合站污水、海水或清水）、聚合物和其它处理剂配制而成的胶液。通过添加聚合物来增加体系的粘度，减缓修井液的漏失速度，实现循环洗井的目的。不含固相，避免了固相颗粒对储层的伤害，但是漏失量较大，而且聚合物会对储层造成吸附损害。常压低渗砂岩油气层。修井液特点适应范围三、修井液类型及适应性2、清洁盐水修井液清洁盐水修井液是采用一种或多种盐类、水（联合站污水、海水或清水）和其它处理剂配制而成。通过加入不同类型或数量的可溶解性盐来调节密度，密度调节范围在1.06~2.3g/cm3，是目前应用最广泛的修井液。不含固相，避免了固相颗粒对储层的伤害；高矿化度体系，抑制性强，即使部分修井液浸入产层也不会引起粘土膨胀和运移。小井眼、深井、水平井；水敏性油气藏；盐岩层和泥页岩层；高温高压油气井；由于体系中没有固相，漏失会比较严重，不适用于高渗地层。修井液特点适应范围三、修井液类型及适应性2、清洁盐水修井液盐水体系最高密度g/cm3氯化钾1.17氯化钠1.20氯化钙1.39溴化钠1.50溴化钙1.39～1.70溴化钙/氯化钙1.33～1.80溴化锌/溴化钙/氯化钙1.80～2.30无机盐盐水体系溴盐对环境污染性和身体伤害比较大；腐蚀性比较强；高密度溴盐必须经过充分过滤，严格控制固相颗粒，防止溴盐结晶；盐水的密度受温度影响较大。KClNaBr2三、修井液类型及适应性清洁盐水修井液36NaClKCl0.90.9511.051.11.151.21.25-20-100102030405060708090100110120130140150160温度C密度g/cm3图33温度对CaCl2盐水密度的影响图板1.11.151.21.251.31.351.41.45-100102030405060708090100110120130140150温度C密度g/cm3图34温度对NaCl/CaBr2盐水密度的影响图板1.31.351.41.451.51.551.61.651.71.751.81.85-100102030405060708090100110120130140150160温度C密度g/cm3图35温度对CaCl2/CaBr2和CaCl2/ZnBr2盐水密度的影响图板1.51.61.71.81.922.12.22.32.4-100102030405060708090100110120130140150温度C密度g/cm3三、修井液类型及适应性2、清洁盐水修井液盐水体系最高密度g/cm3甲酸钠1.35甲酸钾1.60甲酸铯2.30weigh21.31weigh31.51有机盐盐水体系有机盐无毒、无害、可生物降解，满足环境保护的要求；有机盐与稠化剂的配物性很好，不影响稠化剂的增稠性能，同时能提高稠化剂的耐温性能；与储层配伍性好、抑制性强，有利于保护油气层；能够有效抑制天然气水合物的形成；耐温性能好，耐温能力可达180℃；对金属和橡胶无腐蚀。三、修井液类型及适应性2、清洁盐水修井液清洁盐水中不含固相，不能形成有效滤饼，滤失量很大。为了减少盐水漏失和减小储层损害，有必要控制滤失量。控制办法是添加聚合物来提高水相的粘度，并在井壁上形成粘膜，以降低滤失速率。此外，为了提高修井液的携砂能力，也需要添加聚合物来提高修井液的粘度。能在高矿化度盐水中溶解，且不被高价金属离子置换而沉淀；在盐水中有较强的增粘能力；对储层没有明显的损害，而且酸溶性好；稳定性好，不易降解，在较高温度（100℃），仍然有效。常用的聚合物有羟乙基纤维素（HEC），生物聚合物（XC），羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC），羟乙基淀粉等。专用聚合物特点三、修井液类型及适应性3、暂堵型盐水修井液暂堵型修井液由盐水溶液和暂堵剂固相颗粒组成。暂堵剂既可起到加重作用，还可在井壁上形成后期可以清除的内外泥饼，以减小滤失量。按暂堵颗粒的溶解能力，可以分为酸溶性体系、油溶性体系和水溶性体系。高渗透或裂缝型漏失油气层适用范围三、修井液类型及适应性3、暂堵型盐水修井液酸溶性修井液体系主要由盐水基液、聚合物、酸溶性暂堵剂和其它处理剂组成。酸溶性暂堵剂最常用的是超细碳酸钙和碳酸铁。碳酸钙适用于密度为1.03~1.50g/cm3的修井液，更高密度的修井液常用碳酸钙/碳酸铁复合加重。碳酸钙/碳酸铁的粒径根据储层平均孔隙直径的1/3原则确定。酸溶性修井液在作业之后采用酸化方式，可以清除沉积在井壁内外的暂堵颗粒和泥饼。（1）酸溶性修井液体系三、修井液类型及适应性3、暂堵型盐水修井液水溶性修井液体系主要由饱和盐水、聚合物、盐粒和其它处理剂组成，密度范围为1.03~1.68g/cm3。它是把一定尺寸的固相盐粒加入到聚合物饱和盐水中，盐粒在饱和盐水中不能溶液，悬浮分散在体系中。体系中的盐粒和聚合物可起到加重、桥堵和控制滤失的作用。水溶性修井液在作业之后，不需要进行酸化，只需采用淡水或非饱和盐水侵洗即可清除井壁内外的暂堵颗粒和滤饼。（2）水溶性修井液体系三、修井液类型及适应性3、暂堵型盐水修井液油溶性修井液体系主要由盐水基液、聚合物、油溶性树脂和其它处理剂组成。采用油溶性树脂作为桥堵材料，实现降滤失的作用。所用的油溶性树脂包括两类：脆性油溶性树脂，它主要用作桥塞粒子；可塑性油溶性树脂，在压差下可以变形，主要作为充填粒子。油溶性修井液在作业之后，井壁内外的桥堵材料和滤饼，可由地层中产出的原油或凝析油溶解，也可注入柴油和亲油表面活性剂加以溶解。（3）油溶性修井液体系三、修井液类型及适应性4、隐形酸修井液可以防止各种有机、无机沉淀的产生；可以清除已经形成的有机或无机沉淀及井壁的屏蔽暂堵层；可与储层岩石中易酸溶的矿物及胶结物产生溶蚀反应，扩大渗流通道。隐形酸修井液是在常规（碱性）修井液的基础上加入隐形酸螯合剂（HTA）。HTA自身不是酸，具有极强的水溶性，在水溶液中能释放出H+离子，使溶液呈酸性，HTA的浓度越高，酸性越强。隐形酸修井液能够改善储层渗透率，提高油井产能。盐水（无机或有机盐）+粘土稳定剂+隐形酸螯合剂HTA+防腐杀菌剂隐形酸修井液的特点基本组成三、修井液类型及适应性5、固化水修井液利用高分子吸水材料控制修井液体系中的自由水，并通过物理脱水作用和化学反应在孔眼或井壁上形成暂堵层，有效地阻断了修井液在中低渗储层的漏失。井下大于120℃条件下，暂堵层的化学反应，形成强度更高、渗透性更低的胶质封堵层。井温小于100℃条件下，高分子吸水材料在正压差下物理脱水形成暂堵层，阻断修井液的渗漏井温小于100℃井温大于120℃三、修井液类型及适应性5、固化水修井液破胶三、修井液类型及适应性5、固化水修井液衰竭漏失型砂岩储层修井作业裂缝型储层修井作业不同压力系数的多层合采井不能采用过高浓度的二价阳离子的液体配液密度上限为1.20g/cm3抗温上限为140℃化学法破胶和气举联作酸液破胶氧化剂破胶不破胶的诱喷方法破胶工艺适用范围局限性三、修井液类型及适应性5、固化水修井液油田已处于开发的中后期，地层压力系数低于静水柱压力，目前地层压力梯度仅为0.79MPa/100m。如果修井过程中要建立循环或进行冲砂作业，将面临修井液大量漏失的问题。即使是使用清水压井，对于5800m左右的井来讲，也存在12.18MPa的正压差，在如此大的正压差下，修井液必然会发生大量漏失。固化水修井液在东河塘油田的应用针对东河塘石炭系储层的特点，采用了固化水进行了修井冲砂作用，取得了良好的应用效果。塔中油田目前也存在修井液漏失严重的问题，可将固化水修井液在塔中油田推广应用。三、修井液类型及适应性6、油基修井液油基修井液可分为油包水乳化液和纯油修井液。油基修井液具有稳定性好，密度范围大，流变性易于调整，