高密度低伤害溴化锌射孔液研制与性能评价

周志亮,吕　行,李　靖

(长江大学石油工程学院，武汉 430100)

随着射孔技术的发展，射孔液对储层的伤害受到广泛的关注，在国内油田多采用2%～3%KCl水溶液作射孔液。为了减小射孔液对储层的伤害，一般射孔液采用盐类作加重剂，常用甲酸盐、无机盐、复合盐等，而采用溴化锌作加重剂，国内外很少见，这已成为目前深井射孔液研究的重点课题[1-5]。让字井区块、伊通区块、德惠区块、王府区块为吉林油田重点勘探目标区块，这些区块均属于低渗、低孔的油层，射孔液侵入地层会带来的污染伤害，因此研发的射孔液要有良好的储存保护效果。笔者室内研制了以溴化锌为加重剂的高密度低伤害的射孔液配方，并对其作了评价。

1　试验部分

1.1　原料及仪器

磺化酚醛树脂(SMP-Ⅱ)、羧甲基纤维素(HEC)、氯化钾(KCl)、抗氧剂Na2SO3，四川正蓉实业有限公司；超细碳酸钙粉(JQYZ)、缓蚀剂(JCI)，荆州嘉华科技有限公司；氟碳类表面活性剂(FC-3B),江汉采油院；溴化锌(ZnBr2)，国药集团化学试剂有限公司。

GKC水浴锅、JA2103N电子天平，上海锦屏仪表有限公司；GJS-B12K变速搅拌器，上海通达仪专用器厂；NB-1泥浆密度仪，上海路达实验仪器有限公司；ZNN-D6六速旋转黏度计，青岛海通达专用仪器有限公司；常温中压失水仪，青岛海通达专用仪器有限公司；FANN加热滚子加热炉，青岛海通达专用仪器有限公司；HKY岩心流动装置，海安石油科研仪器有限公司。

1.2　射孔液的配制

针对吉林油田的复杂的储层特征，室内研发出了密度在1.60～2.35 g/cm3射孔液。其配制过程为：用钻井液杯量取定量的水，放在GJS-B12K变速搅拌器上，依次用天平称量SMP-Ⅱ,HEC,KCl,Na2SO3,JQYZ,FC-3B,JCI,ZnBr2对应水的加量，设定GJS-B12K变速搅拌器一定转速，药品按顺序加入钻井液杯中，直到前一药品完全溶解后，再加入下一药品，当所有药品完全溶解于水中后，得均一的射孔液。

2　射孔液性能评价

2.1　防腐性能评价

溴化物盐的腐蚀性很强，同种高密度的溴化锌溶液的腐蚀性是甲酸铯溶液腐蚀性的8倍，通过加入缓蚀剂能很好的控制腐蚀速率[5-6]。选用N-80钢挂片放置在80 ℃条件下进行腐蚀性能评价， 考察48 h后1.8 g/cm3射孔液对N-80钢挂片腐蚀程度，试验结果见表1。

表1　射孔液对N-80钢挂片腐蚀实验

从表1可以看出，加入缓蚀剂的射孔液对N-80的腐蚀速率明显降低，当缓蚀剂JCI加量为4%时，配制的射孔液防腐性能更好，其腐蚀速率下降明显，且小于标准腐蚀速率0.076 mm/a，能满足射孔套管的施工要求。

2.2　抗温性能评价

射孔液的抗温评价是通过FANN加热滚子炉进行，将配好的射孔液放入滚子炉里热滚16 h后，分别设定温度155和165 ℃，取出冷却后用ZNN-D6六速旋转黏度计和常温中压失水仪分别测其流变性和30 min API滤失量，其结果见表2。

表2　射孔液抗温实验

从表2可以看出，该射孔液可抗温度为155 ℃，不能抗温165 ℃，在165 ℃热滚后，其流变性和滤失量都大大地降低。吉林油田的油藏温度普遍低于120 ℃，因此该射孔液可以满足吉林油田的抗温能力。

2.3　抑制性评价

射孔液配方中加入抑制剂有利于抑制地层中黏土膨胀，减少对地层的伤害。称取50 g的6～10目露头土岩屑(露头土岩屑为地层与地表泥土之间的岩屑与泥土结合物，一般选取超过80%的岩屑的露头土岩屑)，将分别加入不同KCl量的射孔液放入FANN加热滚子炉中，设定温度为85 ℃，滚动16 h后，用40目筛子进行湿筛，烘干后称其湿重，并计算滚动回收率，结果见表3。

表3　抑制性评价结果

从表3可以看出，加入3%的KCl后，射孔液的滚动回收率有了很大的提高，而当KCl加量从3%增加到5%时，射孔液的滚动回收率提高不是很大，因此综合经济和效果来看， KCl最佳加量为3%，以此加量配制的射孔液有较强的抑制性，适应强水敏的吉林区块。

2.4　表面张力测定

在基础配方确定的情况下，选择氟碳表面活性剂作体系的表面活性剂，氟碳表面活性剂具有表面活性好、抗温性能强、抗盐能力强等特点。考察不同加量FC-3B的射孔液，用QBZY-1全自动表面张力仪测其表面张力，试验结果见表4。

表4　不同加量表面活性剂的表面张力

从表4中可以看出，在配方中，加入该表面活性剂FC-3B可显著降低射孔液的表面张力，加量为0.05%即可达到最佳效果。

2.5　射孔液对岩心渗透率伤害评价

采用HKY岩心流动装置按照评价标准对吉林不同区块的岩心注入射孔液进行伤害评价，其评价结果见表5。

表5　射孔液对岩心渗透率伤害评价

从表5可以看出，射孔液对岩心的伤害率都不大，伤害率最大为4.55%，说明该射孔液对吉林各区块具有良好的保护效果。

3　结论

1)通过实验得到射孔液的配方为：2%磺酸酚醛树脂SMP-Ⅱ+1%羧甲基纤维素HEC+3%抑制剂KCl+2%抗氧剂Na2SO3+1%超细碳酸钙粉JQYZ+0.05%表面活性剂FC-3B+4%缓蚀剂JCI+加重剂ZnBr2(密度可调)

2)该射孔液具有腐蚀性低，耐高温155 ℃，强抑制性，低表面张力，有良好的储层保护效果等特点，适合吉林油田4大区块。

3)该射孔液采用溴化锌为加重剂，并有效地控制了腐蚀问题，对高密度盐类射孔液具有一定的推广价值。

[1]张绍槐，罗平亚.保护储集层技术[M].北京：石油工程出版社，1996：1-21.

[2]徐同台，赵敏，熊友明.保护油气层技术[M].北京：石油工程出版社，2001：1-10.

[3]范荣增,耿东士,王斌.保护储层射孔液技术在吉格、哈南、阿南油田的应用[J]. 钻井液与完井液, 2001, 18(5): 36-38.

[4]魏军,郭国强,宋世军.保护油气层射孔液在中原油田的研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2003,20(1):11-13.

[5]郝彬彬.抗高温高密度无固相完井液研究[D].大庆:大庆石油学院,2009.

[6]陈乐亮,汪桂娟.甲酸盐基钻井液完井液液体系综述[J].钻井液与完井液,2003,20(1):31-36.