免破胶套铣冲砂液体系的构建与应用

郭宏峰，刘文辉，林科雄，石先亚，王冠华，舒福昌，朱彭霄

(1 中海油田服务股份有限公司，天津 300459；2 长江大学，湖北 荆州 434000)

油田生产作业中经常会遇到油井岀砂、产液量下降、产液含水持续升高、水井注水井管柱无法正常起出等问题，针对这些问题井一般都要采取大修作业，通过更换生产管柱、防砂管柱或补射孔进行再完井作业。目前，海上油田关于大修套铣作业，主要采用先期堵漏为主，而后再用地热水进行套铣冲砂，但是这种方法存在一些问题，例如对于严重漏失出砂井，注入暂堵液后，有可能造成油砂与暂堵液形成致密的封堵层，投产时难以解除，同时地热水冲砂携带能力不强和润滑性不好，给打捞套铣作业带来极大的困难。为了解决这些问题，研究构建了一套免破胶套铣冲砂液体系，并在渤海油田取得成功应用[1-3]。

1 构建思路

在大修套铣冲砂作业过程中，工作液要具备以下几个功能：(1)具有良好的防止漏失功能，能够保证建立循环；(2)具有良好的悬砂携砂性能，能够有效地将井筒中的砂粒带出来；(3)具有良好的润滑性能，能够减少起下管柱的摩阻；(4)具有良好的储层保护性能，投产时能够免除破胶工序，对单井产能影响小。为了实现这些功能，套铣冲砂液主要由增粘剂、降滤失剂、暂堵剂和润滑剂等处理剂构成。增粘剂选择快速弱凝胶聚合物，它与常规聚合物的作用机理不同，是利用物质之间的协同效应，无需使用交联剂。降滤失剂为改性淀粉类聚合物，能够有效降低体系滤失量，减少地层液相浸入。暂堵剂为可酸溶碳酸钙，粒径大小匹配储层孔喉大小，提供暂堵骨架材料，具有地层封堵浅、承压能力强、返排压力小等特点。润滑剂是一种水基酯类润滑剂，能够有效降低体系润滑系数，减小管柱起下摩阻[4-10]。

2 处理剂优选

2.1 增粘剂优选

室内选择了合成聚合物ZC-HTV-8、纤维素类聚合物ZC-CMC-HV、淀粉类聚合物ZC-CMS和生物复配聚合物ZC-VIS、ZC-VIS-WL等5种聚合物进行评价，老化条件：16 h×80 ℃，测定温度：25 ℃，考察其流变性能。表1和表2实验结果表明，综合加量和性能考虑，选择生物复配聚合物ZC-VIS作为套铣冲砂液体系的增粘剂，当ZC-VIS加量为0.5%时，套铣冲砂液表观粘度适中，动/静切力都较高，因此选择增粘剂ZC-VIS加量为0.5%。

表1 不同聚合物的流变性能

表2 不同加量ZC-VIS的流变性能

2.2 降滤失剂优选

室内优选了ZC-LS、ZC-DFD140、ZC-PF-FLO等三种淀粉类聚合物作为体系的降滤失剂，由图1中数据可以看出，ZC-LS效果最好，因此选择ZC-LS作为体系的降滤失剂，ZC-LS是一种改性淀粉类低分子量聚合物，具有不增稠，能显著降低体系滤失量的特点。从表3和表4及图1和图2中实验结果可以看出，2%ZC-LS就具有较好的降滤失性能，因此，选择2%ZC-LS作为套铣冲砂液体系的降滤失剂。

表3 不同降滤失剂的性能评价

表4 不同加量ZC-LS的性能评价

图1 不同降滤失剂效果评价图

图2 不同加量降滤失剂ZC-LS的效果趋势图

2.3 暂堵剂优选

选择可酸溶的碳酸钙作为体系的暂堵剂，考察不同目数对套铣冲砂液性能的影响。室内选择20～60目、40～180目和200～400目三种粒径的暂堵剂进行评价，老化条件：16 h×80 ℃，测定温度：25 ℃，通过对体系滤失量和对体系流变性影响来考察三者的差别。从表5实验结果来看，粒径太大的暂堵剂不能有效地控制体系滤失量，而粒径太小的暂堵剂对体系流变性影响很大。因此，选择40～180目ZC-ZD作为体系的暂堵剂。

配方如下：

海水+0.5%ZC-VIS+2.0%ZC-LS+5%暂堵剂ZC-ZD

2.4 润滑剂优选

室内选择聚合醇润滑剂JLX-C和高效润滑剂ZC-RH进行评价，老化条件：16 h×80 ℃，测定温度：25 ℃，从表6实验结果来看，体系中加入2%ZC-RH高效润滑剂后润滑系数降低到0.07，能够满足套铣冲砂作业要求。

表5 暂堵剂的粒径对体系的性能影响

表6 不同润滑剂对套铣冲砂液性能的影响

3 性能评价

通过对比实验，优选了套铣冲砂液配套处理剂，确定了一套免破胶套铣冲砂液配方。海水+0.5%增粘剂ZC-VIS+2%降滤失剂ZC-LS+3%KCL+5%～8%暂堵剂ZC-ZD(40～180目)+2%高效润滑剂ZC-RH。

3.1 封堵性能

(1)常温中压砂床实验

实验方法：①分别将过20～40目(或40～80目)砂子清洗干净后烘干备用。②在砂床实验仪中加入20～40目(或40～80目)砂子铺平成砂床。③将400 mL套铣冲砂液慢慢加入砂床实验仪中，加压至0.69 MPa，在常温下分别测试的30 min的滤失量和侵入深度。表7和图3实验结果表明，套铣冲砂液体系具有较好的封堵性能，在不同物性地层可以调整暂堵剂的用量来控制体系的封堵性能。

配方1：海水+2.0%ZC-LS+0.5%ZC-VIS+3%KCL+5%ZC-ZD+2%高效润滑剂ZC-RH；

配方2：海水+2.0%ZC-LS+0.5% ZC-VIS+3%KCL+8%ZC-ZD+2%高效润滑剂ZC-RH。

表7 套铣冲砂液常温中压封堵性能评价

图3 配方1在20～40目和40～80目砂床中渗漏情况

(2)高温高压砂床实验

实验方法：①将过20～40目(或40～80目)的砂子清洗干净后烘干备用。②在高温高压滤失仪中加入200 g 20～40目(或40～80目)砂子铺平成砂床。③慢慢加入400 mL暂堵液至高温高压滤失仪中，逐渐加压至3.5 MPa，分别测试30 min的滤失量。④在上述做完30 min滤失量的高温高压泥浆罐中加压测定其承压能力。表8实验结果表明，套铣冲砂液体系封堵后承压能力能达到7 MPa以上，具有很好的封堵性能。

表8 套铣冲砂液高温高压封堵性能评价

3.2 储层保护性能

参照石油天然气行业标准SY/T6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》，利用人造岩心评价套铣冲砂液的储层保护性能[11]，见表9。

表9 套铣冲砂液体系储层保护评价

由表9中实验数据表明，渗透率恢复值在80%以上，套铣冲砂液污染后具有暂堵层浅、返排压力低、渗透率恢复值高的特点，现场施工后不需要专门的破胶工序。

4 现场应用

免破胶套铣冲砂液具有封堵能力强、携砂和储层保护效果好的特点，在渤海油田得到了成功应用。

图4 M1井措施前后生产曲线

M1是渤海Q油田生产井，于2002年5月29日投产，2017年3月因井下安全阀故障或电泵机组叶轮损坏而关井。2018年11月20日开始进行修井作业，前期采用地热水进行作业，在冲砂到1334 m处时，动漏失速率约为20 m3/h，利用免破胶套铣冲砂液置换井筒，继续进行冲砂作业，后期再无漏失，作业完成后直接启泵生产返排。

修井作业结束后，开井初期日产液551.1 m3/d，日产油2.4 m3/d，含水率为99.57%(油嘴4.76 mm，泵频50 Hz，油压2.60 MPa)，日产液量高于作业前产液量273.4 m3/d，产油量低于作业前的11.3 m3/d(油嘴14.88 mm，泵频50 Hz，油压2.20 MPa)。由于措施井生产高含水率，降频至30 Hz进行生产，产液量105.5 m3/d，产油量0.5 m3/d，含水率99.49%。之后再次提频至50 Hz，日产液566.7 m3/d，产油量3.0 m3/d，含水率99.47%。从该井措施前后的产液情况来看，措施增液显著，表明免破胶套铣冲砂液体系储层保护性能较好。

5 结 论

(1)针对套铣冲砂修井作业中的问题，通过大量的室内实验，构建了一套免破胶套铣冲砂液体系，其配方为：海水+0.5%增粘剂ZC-VIS+2%降滤失剂ZC-LS+3%KCL+5%～8%暂堵剂ZC-ZD(40～180目)+2%高效润滑剂ZC-RH。该体系性能稳定，满足大修过程中对作业流体的性能要求。

(2)现场应用结果表明，免破胶套铣冲砂液是一种弱凝胶暂堵液体系，具有封堵能力强、携砂性能好和润滑性能突出等特点。同时修井作业完成后不用进行破胶处理、返排直接投产、储层保护效果好，具有较好的推广应用前景。