张忠亮

(中海油田服务股份有限公司油田化学研究院，河北 廊坊 065201)



高温超高密度有固相完井液体系室内研究

张忠亮

(中海油田服务股份有限公司油田化学研究院，河北 廊坊 065201)

随着勘探开发的深入，温度压力不断的上升，传统的完井液已经无法满足作业需求，针对密度达到2.4g/cm3以上的完井液体系，通常采用的甲酸铯完井液，其高昂的成本是各大石油公司所不能接受的。调研后对现有的完井液进行分析，室内对抗高温超高密度无固相完井液进行了相关实验的研究，开发出一套抗温达180℃密度可至2.4g/cm3无土相有固相的完井液体系，其主要特点是：无黏土、无惰性加重剂(如重晶石)，酸溶性、热稳定性好，抑制性、抗污染能力强，油气层保护效果好、密度调节简单范围广。

高温超高密度；完井液；无土相；可酸溶；稳定性；储层保护

勘探开发井的完井要求越来越高，传统的可溶性盐完井液已经无法满足作业需求，行业急需一种配方简单、成本低廉的完井液[1～5]。从此问题切入，本着储层保护为原则的理念，开发了一套使用海水配制的抗高温有固相完井液体系。经过室内的性能评价，各项指标都具有良好的效果。

1 室内配方构建

1.1 固体加重剂及加重方式选择

对于完井液的加重，为了最大限度地减小固相，常使用可溶解性盐配合可酸溶的加重材料，常见的加重材料钛铁矿粉和方铅矿粉的自身密度虽然很高，但是成本也比较高；石灰石粉的自身密度较小；重晶石不能酸溶；铁矿粉的价格相对较低，而其自身密度也较大[6～9]。综合考虑各种因素的影响，高温高密度有固相完井液体系选择使用可溶性盐与有固相加重剂(铁矿粉)联合加重的方式。

1.2 处理剂的优选

1.2.1 增黏剂的优选

高温高密度固相完井液中固相含量往往很高，要求体系具有良好的悬浮稳定性，所以需要在体系中引入性能优良的增黏剂，提高体系黏度的同时增强体系悬浮固相颗粒的能力，同时也要具备较强的抗盐能力，良好的触变能力，以保证井下作业的安全。

试验基础配方：海水+增黏剂HZN-T+0.2%纯碱+复合盐(加重至1.70g/cm3)+2%分散剂HFS-2+1%除氧剂HST+铁矿粉(加重至2.40g/cm3)(配方中百分数为质量分数，下同)。表1为不同质量分数的增黏剂HZN-T对体系性能的影响。可以看出，增黏剂HZN-T质量分数为1.0%～1.2%时，使用复合盐加重至1.70g/cm3，再用铁矿粉加重至2.40g/cm3的配方性能较好。老化前后流变性(表2)均能满足要求，静置72h后上下密度差较小，可以满足现场应用要求。

1.2.2 缓蚀剂的优选

由于该完井液的加重材料选用的是可溶解性盐和铁矿粉联合加重，盐对金属的腐蚀性很强，如果不加入缓蚀剂，完井液将对井下金属类的工具造成严重的腐蚀。室内在体系中没有加入缓蚀剂时测得的腐蚀速率为6.783mm/a，因此在完井液中加入缓蚀剂，控制其腐蚀性，试验结果见表3。可以看出，在腐蚀温度180℃、腐蚀时间72h条件下，该完井液中加入2%HSL+0.5%HLN，其腐蚀速率为0.063mm/a，小于完井液腐蚀速率为0.076mm/a的行业标准。

表1 增黏剂HZN-T对体系性能的影响

注1：μa为表观黏度；μp为塑性黏度；τd为动切力；Nφ6、Nφ3分别为六速旋转黏度计6、3r/min对应的读值。下同。

注2：老化条件为180℃；测试温度为50℃；密度静置72h后测试。下同。

表2 加入1.2%增黏剂HZN-T后的体系性能

注：ρ为密度；Δρ为密度差。

表3 缓蚀剂的优选

注：试验条件为180℃×72h。

经过处理剂优选之后，确定体系配方为：海水+0.2%纯碱+(1.0～1.2)%增黏剂HZN-T+2%分散剂HFS-2+1%除氧剂HST+1%防水锁剂HAR-D+2%缓蚀剂HSL+0.5%缓蚀剂HLN+复合盐(加重至1.70g/cm3)+铁矿粉(加重至2.40g/cm3)。

2 体系综合性能评价

试验配方：海水+0.2%纯碱+(1.0%～1.2%)增黏剂HZN-T+2%分散剂HFS-2+1%除氧剂HST+1%防水锁剂HAR-D+2%缓蚀剂HSL+0.5%缓蚀剂HLN+复合盐(加重至1.70g/cm3)+铁矿粉(加重至2.40g/cm3)。

2.1 酸溶性评价

评价结果如表4所示，可以看出当盐酸质量分数大于15%，体积大于50mL，反应时间为16h时，酸溶率在95%以上，说明体系具有较好的酸溶性。

表4 酸溶性评价

2.2 沉降稳定性评价

试验数据如表5所示，体系在静置72h后上下层密度差以及沉降因子均较低，说明体系具有较好的静态沉降稳定性。

表5 沉降稳定性评价

表6 腐蚀性评价

注：腐蚀周期为72h；钢片材质为N80。

2.3 腐蚀性评价

试验数据如表6所示，完井液体系在160～180℃的腐蚀速率比较小，可以满足现场施工要求(<0.076mm/a)。室内钢片防腐蚀效果如图1所示，钢片腐蚀性比较小，钢片表面未出现明显的蚀点。

2.4 储层保护评价

取2块天然岩心进行储层保护试验，先用完井液污染岩心然后用酸溶，试验数据如表7所示。其渗透率恢复率达到94%以上，说明完井液体系具有良好的储层保护性能。

3 结论

1)根据完井液设计的基本原则，构建了海水高温超高密度有固相完井液体系。

2)综合考虑经济、价格等因素的影响，选择了使用可溶性盐(复合盐)与固相加重剂(铁矿粉)联合的加重方式。

3)确定了高温高密度有固相完井液体系的配方为：海水+0.2%纯碱+(1.0～1.2)%增黏剂HZN-T+2%分散剂HFS-2+1%除氧剂HST+1%防水锁剂HAR-D+2%缓蚀剂HSL+0.5%缓蚀剂HLN+复合盐(加重至1.70g/cm3)+铁矿粉(加重至2.40g/cm3)。

4)对高温高密度有固相完井液体系进行了综合性能的评价，结果表明该完井液体系具有较好酸溶性、热稳定性、沉降稳定性、抑制性以及较小的腐蚀性，并且对储层天然岩心的污染较小，具有良好的储层保护性能。

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[编辑] 帅群

2016-10-20

张忠亮(1983-)，男，工程师，主要从事钻、完井液等方面科研工作，zhangzhl6@cosl.com.cn。

TE254

A

1673-1409(2016)35-0080-04

[引著格式]张忠亮.高温超高密度有固相完井液体系室内研究[J].长江大学学报(自科版), 2016,13(35):80～83.