水鎖損害機理及解堵劑概況

水鎖損害機理及解堵劑概況一、水鎖損害的機理對于注水開發(fā)的油田，由于水質(zhì)不達標(biāo)，會對地層造成不同程度的傷害。水鎖效應(yīng)是油田注水開發(fā)中普遍存在的問題，通常表現(xiàn)在鉆井、完井、修井作業(yè)中油層被“憋死”，或被管外竄漏進入油層的水或產(chǎn)出的地層水“憋死”，有時也出現(xiàn)產(chǎn)液良好的油井在洗壓作業(yè)后產(chǎn)量大幅度降低甚至不產(chǎn)液的情況。低滲透特低滲透儲層由于供流體自由流動的孔喉較小，表皮壓降往往很大，所以更容易發(fā)生水鎖。因此，研究水鎖效應(yīng)的影響因素，尋找抑制和解除水鎖損害的方法，對改善低滲透油藏的水驅(qū)開發(fā)效果具有重要意義。毛細管力自吸作用在油氣井作業(yè)過程中，井筒中存在正壓差，儲層與工作液直接接觸，毛管力影響著儲層中潤濕相和非潤濕相滲流。假設(shè)儲層孔隙結(jié)構(gòu)可視為毛管束，毛細管中彎液面兩側(cè)潤濕相和非潤濕相之間的壓力差定義為毛管壓力，其大小可由任意界面的Laplace方程來表示：(1)式中，Pe—毛細管壓力，mN；彷一界面張力，mN/m;R1、R2-分別指兩相間形成液膜的曲率半徑， m。從(1)式看出，毛細管壓力的大小與多孔介質(zhì)的直徑成反比。由于低滲透層的平均孔隙直徑比中高滲儲層要小得多，所以低滲透儲層水鎖效應(yīng)更嚴重一些。毛細管力滯留效應(yīng)根據(jù)Paiseuille定律，毛管排除液注的體積Q為：⑵式中，r為毛管半徑，L為液柱長度，P為驅(qū)動壓力，口為外來流體的粘度。換算為線速度，則(2)式成為：⑶積分得出從半徑為r的毛管中排除長度為L的液柱所需時間為：(3-5)由此可見，造成水鎖損害除與儲層內(nèi)在因素孔喉半徑有關(guān)外，還與侵入流體的表面張力、潤濕角、流體粘度以及驅(qū)動壓差和外來流體的侵入深度等外在因素有關(guān)。滲透率越低，孔喉半徑越小，油層壓力越低，越容易產(chǎn)生水鎖損害，且越難以解除其損害?？傊瑑又旅?、孔隙喉道小，巖石顆粒表面覆蓋綠泥石等易水化的薄膜，且油藏壓力低、生產(chǎn)壓差小是造成儲層產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的內(nèi)在因素。而驅(qū)動壓差小、外來流體與巖石的潤濕角小、表面張力大和粘度大是造成儲層產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的外在因素。二、水鎖損害的預(yù)防(一)盡量避免使用水基工作液如果確認地層有嚴重的潛在水鎖損害，就應(yīng)避免將水基工作液引入地層。使用無水的氣體類流體作為工作液，如空氣、 N2、C02氣態(tài)烴。使用含水量低的泡沫也可以減輕水鎖損害。壓裂時采用液態(tài)N2、C02來代替常規(guī)水基壓裂液。（二）盡量減少、甚至避免水基工作液侵入如果由于技術(shù)或經(jīng)濟因素限制，不得不采用水基工作液，而地層又具有強烈的潛在水鎖損害趨勢，就必須盡可能地減少水基工作液的濾失。鉆井完井中，通過調(diào)整泥漿性能，加入一定數(shù)量和適當(dāng)級配的固相穎粒，即形成滲透率為零的泥餅來控制濾液侵入深度，達到減小水鎖損害的目的。因為滲透率為零的泥餅，其毛管壓力趨于無窮大，完全能夠補償任何致密儲層的自吸毛管壓力（屏蔽轉(zhuǎn)向技術(shù)的又一重要功能）。如果水鎖損害帶的深度不超過射孔孔眼的深度，常規(guī)的射孔就可以使地層與井眼有效連通。工作液中加入增粘的聚合物，也可以控制濾失，減小濾失量。（三） 選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ饕夯鹤鳂I(yè)中正確地選擇基液十分重要，借此途徑可以防止水鎖損害的發(fā)生。例如，當(dāng)在具有潛在水鎖損害的地層進行欠平衡鉆井時，改用充氮氣的烴基鉆井液代替充氮氣的水基鉆井液，就可以消除水相的逆流自吸作用。因為對于非潤濕相而言，逆流自吸的動力從根本上消除了。即使在欠平衡條件下，水相的侵入和圈閉也不能發(fā)生。（四） 采用欠平衡作業(yè)欠平衡鉆井，當(dāng)當(dāng)量循環(huán)泥漿液柱壓力低于地層壓力時，地層流體源源不斷地進入井筒，這時可以減緩濾液進入地層，但逆流自吸和置換性重力漏失仍不可避免。問題出在欠平衡條件下，井壁附近不能形成良好的具有保護性能的泥餅。如果不能維持連續(xù)的欠平衡狀態(tài)，一旦在欠平衡之后又進行過平衡作業(yè)，大量的流體濾失必然發(fā)生，造成的損害甚至是致命性的。三、解堵劑概況（一） BRJ系列解堵劑BRJ系列解堵劑是水基乳液體系，內(nèi)相溶解膠質(zhì)瀝青的能力強；外相的無機和垢轉(zhuǎn)化劑可將碳酸鈣和硫酸鈣以及鐵質(zhì)等轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)；復(fù)配型表面活性劑具有良好的滲透性、分散性、潤濕性，對油包水型乳狀液有很強的破乳能力，有一定的緩蝕能力和消泡作用、能顯著降低油水界面張力；粘土穩(wěn)定劑以多點吸附的方式牢固的吸附在粘土和其他微粒晶層表面，消弱粘土晶層和顆粒表面的靜電斥力，使粘土礦物不易水化膨脹。 BRJ在一定溫度時自動破乳，在井底和地層釋放出內(nèi)相，溶解近井地帶的積垢，改善油水通道，從而達到解堵的目的［1］。（二） 磷酸酯磷酸酯是今年來研究和應(yīng)用發(fā)展較快的一種功能優(yōu)良的新型陰離子表面活性劑。此類表面活性劑具有以下的優(yōu)良的特性：低毒性、低刺激性、顯著的可生物降解性、良好的配伍性互溶性、與水溶解性、良好的耐酸耐堿和耐電解質(zhì)性、較低的表面張力和較好的水潤濕性［2］、突出的抗靜電性能、對金屬的潤滑性。（三）水井復(fù)合解堵劑HGA-1HGA-1是采用雙液法注入的解堵劑。A液（第一反應(yīng)液）是溶有含胺基NH2有機化合物、表面活性劑及緩蝕劑的鹽酸或土酸酸液，B液（第二反應(yīng)液）是溶有表面活性劑的無機鈉鹽水溶液［3］。（四）多功能解堵劑ACM-1ACM-1多功能解堵劑由混合酸、表面活性劑、有機溶劑及多種助劑復(fù)合而成，為微黃色的透明液體，具有良好的熱穩(wěn)定性能。對于解堵劑這一研究方向人們嘗試了很多的方法，如酸化、酸化壓裂、加入某種解堵的試劑、作污水處理等方法。但是沒有一種方法可以完全的解決目前的地層傷害問題，以上所述的都是一些目前常用的解堵劑。這個試驗的目的就在于在這些試劑的基