低孔低渗储层完井改造一体化工作液的研究与应用

罗刚， 任坤峰， 邢希金， 舒福昌， 向兴金， 郭庆（.湖北汉科新技术股份有限公司，湖北荆州44000；.中海油研究总院，北京0007；.长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州440）

低孔低渗储层完井改造一体化工作液的研究与应用

罗刚1， 任坤峰1， 邢希金2， 舒福昌3， 向兴金1， 郭庆1
（1.湖北汉科新技术股份有限公司，湖北荆州434000；2.中海油研究总院，北京100027；3.长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023）

罗刚， 任坤峰， 邢希金， 等.低孔低渗储层完井改造一体化工作液的研究与应用[J].钻井液与完井液， 2017， 34（3）：117-121.

LUO Gang，REN Kunfeng，XING Xijin，et al.Study and application of a composite well completion and stimulation fluid for low porosity and low permeability reservoirs[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2017，34（3）：117-121.

针对海上M油田储层段低孔低渗的特点，如果使用常规完井液，仅仅起到完井的作用，不能对储层进行改造达到提高产能的目的。通过大量室内实验，优选出了适合低孔低渗储层的降压助排剂HWDA-2、溶蚀剂HTA-H、缓蚀剂HCA101-8以及防乳破乳剂H409。最终研究出1套适合该油田低孔低渗储层的完井改造一体化工作液体系，在完井的同时，其对储层也具有一定的改造能力。性能评价结果表明，体系具有良好的防膨性，平均防膨率为96.4%，较低的腐蚀性以及较好的储层改造能力，岩心驱替渗透率恢复值可以达到120%以上。现场2口井的应用情况表明，使用完井改造一体化工作液的油井比使用常规隐形酸完井液时具有较低的表皮系数、较高的比采油指数，并且初期产油量增加30%以上，具有比较明显的增产效果。

低孔低渗；储层改造；完井液；一体化；增产效果

海上M油田储层属于低孔低渗砂岩储层，孔隙度为12.8%～13.9%，渗透率为5.6～12.3 mD。孔隙发育较差，连通性也较差，见少量粒间孔。针对M油田储层的低渗特点，为提高近井地带渗流通道的渗流能力。需要研究完井改造一体化工作液，使其在完井的同时，对储层近井地带具有一定的改造作用[1-2]。因此，根据M油田低孔低渗储层岩石矿物组成和地层流体特点，通过室内实验研制出1套合适的完井改造一体化工作液体系。

1 完井改造一体化工作液的优选

根据M油田低孔低渗储层特征，选择合适的完井改造工作液体系：①优选合适的降压助排剂，以改变储层岩石的润湿性和防水锁性能，达到降压助排的目的；②优选合适的溶蚀剂，以适当溶解地层矿物，达到疏通渗流通道的作用，从而对近井地带具有一定的改善；③优选性能优良的缓蚀剂及防乳破乳剂，以调整完井改造一体化工作液的综合性能。

1.1 降压助排剂的优选

岩石表面的润湿性对相对渗透率的影响总的趋势是，随着岩心由强亲水转化为强亲油，油的相对渗透率趋于降低，反之，亲水性越强，油相的相对渗透率增加[2-4]。实验主要从表面/界面张力、接触角2个方面进行性能评价，优选出一些亲水性较强的处理剂，增加岩石表面的亲水性，提高油相的相对渗透率，达到降压助排的效果。

1）降压助排剂对表面/界面张力的影响。针对不同类型的降压助排剂，用蒸馏水配制不同浓度的溶液，使用JZ-200系列自动界面张力仪，测定其气液表面张力以及与煤油的界面张力，初步优选出合适的降压助排剂，实验结果如图1和图2所示。

图1 不同降压助排剂对气液表面张力的影响

由图1和图2可以看出，4种降压助排剂中HWDA-2的表面/界面张力值较低，性能较好，当其加量为10%时，气液表面张力降低至20.6 mN/m，油液界面张力为0.52 mN/m。由于表面/界面张力的降低，从而可以有效防止低渗储层的水锁伤害。

图2 不同降压助排剂对油液界面张力的影响

2）降压助排剂对接触角的影响。按照上述实验方法配制不同浓度的HWDA-2溶液，使用HARKE-SPCA视频接触角测定仪，测定水滴在不同降压助排剂溶液浸泡后的载玻片上的接触角。具体实验方法为：将清洗烘干后的载玻片置于用蒸馏水配制的降压助排剂溶液中，在85 ℃下恒温浸泡12 h，取出载玻片在85 ℃下烘干，再用蒸馏水在载玻片表面滴取液滴，测定其接触角，结果如图3所示。

图3 HWDA-2不同加量时的接触角大小

由图3可以看出，经过HWDA-2溶液处理后的载玻片表面，水的接触角从57.5º降低到30.6º，且随着降压助排剂浓度的增大，接触角逐渐减小，说明岩石的亲水性越来越强，有利于降低油相的流动阻力，提高油相的相对渗透率。同时结合前面HWDA-2具有很好的降低表面/界面张力的作用，从而降低毛管阻力，所以HWDA-2的加入能起到降压助排的作用。HWDA-2的主要活性成分为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂以及少量有机助剂，属于一种复配体系，其改变岩石润湿性能、降低水锁引起毛管阻力的能力，明显优于市售表面活性剂。综合性能评价表明，HWDA-2的加量为10%。

1.2 溶蚀剂HTA-H的优选

目标油田储层属于灰质砂岩储层，地层矿物中白云石和方解石的含量较高，可以通过优选出合适的溶蚀剂来适当溶解地层矿物，达到疏通渗流通道的目的。实验方法为：将目标油田储层段钻屑加入到高温螯合酸HTA-H不同浓度的水溶液中，在90℃下反应16 h，称量反应前后钻屑的质量，计算溶蚀率。实验得出，HTA-H加量为0.3%、0.5%、1%和2%时钻屑的溶蚀率分别为1.1%、2.36%、5.58%和7.34%。由此可知，随着HTA-H加量的不断增加，对钻屑的溶蚀率逐渐增大，当其加量为1.0%时，溶蚀率可以达到5.58%。此时溶蚀剂可以适当地溶解地层矿物，又不至于导致岩石骨架的破坏。由于HTA-H是一种有机酸，具有一定的腐蚀性，兼顾到腐蚀性能，将HTA-H加量推荐为1.0%。

1.3 缓蚀剂的优选

要求完井液要求腐蚀性要小，对井下工具无腐蚀或低腐蚀，以满足完井作业过程的顺利实施[7-8]。室内通过优选出合适的缓蚀剂来控制完井液的腐蚀性。实验方法参照行业标准SY 5273—91中的静态挂片失重法，结果见表1。

表1 缓蚀剂筛选评价

从表1可以看出，在90 ℃的储层温度各种缓蚀剂均具有一定的缓蚀效果，对比来看，缓蚀剂HCA101-8的缓蚀效果最好，当加量为5%时，可使腐蚀速率小于0.076 mm/a，满足完井作业要求。

1.4 防乳破乳剂的优选

由于优选的体系含有的表面活性剂较多，完井改造一体化工作液易与原油形成乳状液，容易对低孔低渗储层造成乳化堵塞。参照行业标准SY/T 5281—2000原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法），对加入不同防乳破乳剂的体系与原油按不同比例混合后的析水情况进行实验评价。一般用析水的快慢和水相清澈程度、析水量来衡量乳化程度。析水越快、水相越清澈、析水量越接近理论值，说明乳化程度小；反之，说明乳化程度严重。实验结果见表2。

表2 防乳破乳剂优选实验结果

从表2可以看出，加入不同类型的防乳破乳剂后，体系与原油混合后不同时间的析水量均有所增加，水相清洁度变好；对比来看，H409具有更好的防乳破乳效果，加量为0.3%时，不同时间析水量均可达到理论析水量，水相清澈、无挂壁。

1.5 完井改造一体化工作液配方的确定

最终确定适合于目标油田低孔低渗储层的完井改造一体化工作液配方如下。

海水+2%黏土稳定剂PF-HCS+1%溶蚀剂HTA-H+10%降压助排剂HWDA-2+5%缓蚀剂HCA101-8+0.3%防乳破乳剂H409

2 完井改造一体化工作液性能评价

2.1 防膨性

参照行业标准SY/T 5971—94做评价实验，优选的完井改造一体化工作液体系具有良好的防膨性，平均防膨率为96.4%，能够较好地抑制储层黏土矿物膨胀。

2.2 腐蚀性

完井改造一体化工作液腐蚀评价，结果见表3。从表3可知，优选的完井改造一体化工作液体系具有较低的腐蚀性，可以满足完井作业施工要求。

表3 完井改造一体化工作液腐蚀评价结果

2.3 对储层的改造能力

实验步骤为：①选取2块储层段天然岩心，测定其长度、直径，称量干重并测定气测渗透率Ka，然后饱和模拟地层水，备用；②将饱和后的岩心用煤油正向驱替至压力稳定，驱替流量为0.3 mL/min，记录稳定压力并计算渗透率K0；③反向挤入3PV的常规隐形酸完井液和完井改造一体化工作液，地层温度（90 ℃）下放置16 h；④正向用煤油驱替至压力稳定，记录稳定压力并计算渗透率Kd；⑤计算渗透率恢复值。实验结果见表4。

通过表4可知，使用常规完井液的渗透率恢复值为102.99%，而使用完井改造液的渗透率恢复值为124.56%，说明优选的完井改造一体化工作液对低渗储层具有一定的改造能力，完井改造一体化工作液中的高温螯合酸HTA-H在高温下缓慢释放出H+，使完井液呈酸性，其不仅可以有效解除前期钻井过程中对储层的污染，而且对储层具有一定的改造作用，从而疏通近井地带的渗流通道。而常规隐形酸完井液只能解除前期钻井过程中形成的堵塞，并不具备很好的储层改造作用，所以岩心驱替渗透率恢复值仅仅为100%左右。

3 现场应用情况

自2015年10月份以来，在M油田A1井和A2井的投产作业施工中使用完井改造一体化工作液作为完井液，完钻清井后直接替完井改造一体化工作液。与同一区块使用常规隐形酸完井液的水平井M1井进行现场应用效果对比分析，结果见表5。

表5 使用完井改造一体化工作液和常规隐形酸完井液的投产效果对比

从表5可以看出，使用常规隐形酸完井液的M1井投产初期表皮系数为0.17，说明对储层有轻度的污染；而使用完井改造一体化工作液的2口井投产初期表皮系数为负值，说明对储层起到了一定的改造效果；另外，使用完井改造一体化工作液的油井初期产油量比使用常规隐形酸完井液提高30%以上。说明使用完井改造一体化工作液进行完井施工取得了比较明显的增产效果。

4 结论

1.室内优选出了适合低孔低渗储层的降压助排剂HWDA-2、溶蚀剂HTA-H、缓蚀剂HCA101-8以及防乳破乳剂H409。

2.完井改造一体化工作液体系，具有良好的防膨能力、较低的腐蚀性以及良好的储层改造能力等综合性能，岩心驱替渗透率恢复值在120%以上，优于常规隐形酸完井液。

3.在M油田的现场应用，表明使用完井改造液的油井的比采油指数和日产油量均高于使用常规完井液的油井，说明该完井改造液对储层有一定程度的改造作用。

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Study and Application of A Composite Well Completion and Stimulation Fluid for Low Porosity and Low Permeability Reservoirs

LUO Gang1, REN Kunfeng1, XING Xijin2, SHU Fuchang3, XIANG Xingjin1, GUO Qing1
(1. Hubei Hanc New-Technology Co. Ltd., Jingzhou, Hubei 434000;2. CNOOC Research Institute, Beijing 100027; 3.College of Chemistry & Environmental Engineering,Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434000)

Wells drilled in the offshore low porosity low permeability M oilfield are completed with conventional completion fluidsthatlack the ability to stimulate the reservoirs. A composite well completion and stimulation fluid has recently been formulated with some optimized additives suitable for use in low porosity low permeability reservoirs, such as a clean-up additive HWDA-2, a corrosion solvent HTA-H, a corrosion inhibitor HCA101-8, and a demulsifier (with emulsification prevention ability) H409. This fluid is both a well completion fluid and a stimulation fluid. In laboratory experiments, the fluid showed percent reduction of core swelling of 96.4% and percent permeability recovery of 120%, indicating that the fluid had good inhibitive capacity and low corrosion. Application of the fluid on two wells acquired lower skin factor and higher specific productivity index compared with other wells completed with conventional latent acid completion fluids. Early-stage oil production was increased by about 30%, indicating that the fluid had good stimulation capacity.

Low porosity low permeability; Reservoir stimulation; Well completion fluid; Composite; Stimulation effect

TE257.6

A

1001-5620（2017）03-0117-05

2017-1-7；HGF=1703F4；编辑 付玥颖）

10.3969/j.issn.1001-5620.2017.03.023

中海油研究总院科研项目“储层敏感性评价及钻完井液体系优选”（CCL2016RCPS0084PSN）。

罗刚，高级工程师，硕士研究生，1978年生，主要从事油田化学方面的研究工作。电话（0716）8327103；E-mail：luogang8658@163.com。

舒福昌，教授，博士，1966年生，从事油田化学方面的研究工作。E-mail：shufc@163.com。