清洁环保洗井液的性能评价及现场应用

甄建兵，谷胜群 (中石油华北油田分公司第三采油厂工程技术研究所， 河北 沧州 062450)

王尤富 (湖北省油气钻采工程重点实验室(长江大学)，湖北 武汉 430100)

范秀芹，石广远

魏红曼，朱治国 (中石油华北油田分公司第三采油厂工程技术研究所， 河北 沧州 062450)

油井生产过程中，井筒中原油的温度由下向上逐渐降低，原油中的石蜡、沥青胶质等将不断地附着于油管和抽油杆的表壁而逐渐形成有机垢，影响油井的正常生产。油井洗井的直接目的就是清除油管和抽油杆表壁等处的有机垢，确保油井的正常生产；对于一些需要实施堵水或增加射孔等措施的油井洗井时，需要从油井中取出油管和抽油杆，取到地面的油管和抽油杆不污染地面井场是油井洗井需要考虑的又一问题；油井洗井过程中，洗井液不可避免地将进入油层，造成水敏性伤害和水锁伤害等，从而减小洗井后油井的产油量，因此要求洗井液不仅有好的清除油垢的能力，还要对油层伤害小；洗井现场配制洗井液时，采油工程师们不可避免地与洗井液接触，因此洗井液中应选用无毒、对人体不造成伤害的药剂。根据油井洗井的目的以及洗井过程中面临的上述问题，华北油田第三采油厂近期开发了一种新型的清洁环保洗井液。该洗井液的推广应用，对提高洗井效果、防止洗井过程中的油层伤害、保护洗井过程中人体的健康和井场地面清洁等诸多方面具有重要的意义。

1 清洁环保洗井液

该新型清洁环保洗井液的化学药剂包括：主化学药剂——除油清洗剂(由表面活性剂、分散剂等组成，乳白色粉状固体)；黏土稳定剂A；助排剂B。化学药剂均无毒性，对人体健康无伤害。新型清洁环保洗井液由上述化学药剂和华北油田第三采油厂联合站处理水配制而成。

2 洗井液性能评价

2.1 洗井液的表面张力

洗井液的表面张力是影响洗井效果的重要因素。洗井液中加入表面活性剂后，表面活性剂通过对原油的乳化分散作用，使黏附在油管壁或抽油杆表面的油垢乳化分散、变形剥离出来，并将其溶于洗井液中携带出井筒，达到清洗油管、抽油杆等目的。文献介绍了测定洗井液表面张力的方法[1～5]。试验采用悬滴法和最大气泡法测定了不同质量分数的除油清洗剂配制的洗井液的表面张力，试验结果见表1。由表1可以看出，当除油清洗剂质量分数小于0.45%时，相同温度下的清洗剂的表面张力随着除油清洗剂质量分数的增加而下降，当除油清洗剂质量分数大于0.45%时，清洗剂的表面张力随除油清洗剂质量分数的增加而增大，除油清洗剂质量分数为0.45%的洗井液具有最低的表面张力，这是由于除油清洗剂中的表面活性剂在洗井液中的吸附达到饱和所致[6]；在相同清洗剂质量分数下，洗井液表面张力随温度的增加而降低，这是由于温度的增加，增大了表面活性剂在洗井液中的吸附量所致。试验结果分析表明，洗井液中合理的除油清洗剂质量分数是0.45%。

表1 不同除油清洗剂质量分数的洗井液的表面张力的测定结果

表2 洗井液防膨性的评价实验结果

注：除油清洗剂质量分数为0.45%的洗井液；3g岩心粉在地层水中体积为1.85cm3。

2.2 洗井液的防膨性

试验的目的是评价洗井液进入油层后是否引起油层岩石的黏土膨胀而造成对油层的水敏性伤害。试验方法主要步骤是：将油层岩心粉洗油烘干后，过100目筛，称取3g岩心粉放入10mL具塞量筒中，记下干样体积，然后向具有相同岩心粉的量筒中分别加入地层水和含黏土稳定剂A(质量分数为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.1%)的洗井液(0.45%除油清洗剂)至10mL，充分摇匀恒温50℃静放24h后，置离心机中在转速1500r/min下离心分离15min，读出岩心粉在地层水和洗井液中的体积V1、V2。若V2>V1，则表明洗井液引起岩石黏土膨胀；若V2≤V1，则表明洗井液不引起岩石黏土膨胀。

表2是洗井液对油层岩石防膨性的评价试验结果。由表2可知，未加入黏土稳定剂A的洗井液，3g岩心粉在洗井液中的体积大于在地层水中的体积，说明未加入黏土稳定剂A的洗井液进入油层后将引起岩石黏土膨胀，降低油层岩石的渗透率，洗井后油井产量下降；加入黏土稳定剂A(质量分数大于0.01%)的洗井液，3g岩心粉在洗井液中的体积均小于在地层水中的体积，说明加入黏土稳定剂A(质量分数大于0.01%)的洗井液，均不引起油层岩石黏土膨胀和岩石渗透率的降低，黏土稳定剂A具有压缩岩石中黏土的作用。由表2还可以看出，加入黏土稳定剂A(质量分数大于0.05%)的洗井液，相同质量的岩心粉在洗井液中的体积达到最小，说明0.05%质量分数的黏土稳定剂A压缩岩石中黏土的作用达到最大。试验结果分析表明，洗井液中合理的黏土稳定剂A的质量分数是0.05%。

2.3 洗井液的水锁伤害

油井洗井完成后，滞留在油层孔隙中的洗井液产生毛细管阻力，当洗井液流至油层中狭小的孔喉时，形成水锁效应，对原油流入井底产生附加阻力，造成对油层的伤害，降低油井的产量。因此，油井作业过程中，在防止洗井液水敏性伤害的同时，还要防止洗井液的水锁损害。

按照文献[7]介绍的水锁伤害评价试验方法,试验测定了不同质量分数助排剂B的洗井液(0.45%除油清洗剂、0.05%黏土稳定剂A)水锁伤害，试验结果见表3。由表3可以看出，当助排剂B的质量分数小于0.06%时，洗井液的水锁伤害随助排剂B质量分数的增加而下降;当助排剂B的质量分数大于0.06%时，洗井液的水锁伤害随助排剂B质量分数的增加而增大。助排剂B质量分数为0.06%的洗井液具有最小的水锁伤害，这是由于助排剂B质量分数为0.06%的洗井液具有最低的表面张力所致。试验结果分析表明，洗井液中合理的助排剂B的质量分数是0.06%。

表3 洗井液水锁伤害评价实验结果

3 现场应用

2018年，华北油田第三采油厂利用以上介绍的清洁环保洗井液进行了300口油井的洗井。现场油井洗井结果表明，新型清洁环保洗井液洗井效果好，能清除油管、抽油杆壁面的油垢，油管内、外壁面清洁。现场洗井效果统计结果表明，洗井合格率达99%，98%的油井洗井后能恢复油井洗井前的产量。

4 结论与认识

1)除油清洗剂质量分数影响洗井液的表面张力，质量分数为0.45%除油清洗剂的洗井液具有最低的表面张力，新型清洁环保洗井液中合理的除油清洗剂质量分数是0.45%。

2)加入0.05%质量分数的黏土稳定剂A的洗井液，不引起油层岩石的黏土膨胀，有较好的压缩岩石中黏土的作用，进入油层的洗井液不造成油层的水敏伤害。

3)助排剂B能有效降低洗井液的水锁伤害，新型清洁环保洗井液中合理的助排剂B质量分数是0.06%。

4)现场油井洗井结果表明，新型清洁环保洗井液洗井效果好，能清除油管、抽油杆壁面的油垢，油井洗井后能恢复油井洗井前的产量。