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压井用高热稳定性乳状液的制备

发布日期:2015-06-07 10:56:38
为了实现油田稳产、上产,必须开发各种复杂 的、难以动用的储层。这些储层往往具有低压、低 渗、易水敏等特点,在开发中必须大力实施油层保 护。W/O乳状液已在国外特殊地层大力推广使用, 保护油层的效果和经济效益显著,被认为是最有发 展前途的洗井、压井液体系,特别适用于易水敏地层 的压井作业。常规W/O乳状液稳定性差、配制成 本高。本文介绍一种可在强水敏地层中用作压井 液、洗井液的高稳定性W/O乳状液。
1实验部分
1.1实验材料
工业羟丙基瓜尔胶,有机硼交联剂或有机钛 交联剂,胜利油田上海快3开奖结果井下防膨液厂;乙酰丙 酮,表面活性剂Span40或Span60,甲醛液,化学试
剂;工业柴油,市售。
1.2配制方法
将粉状羟丙基瓜尔胶用水配制成0.3% ! 0.5%的水溶液(水相)加入0.1% !0.2%甲醛液 杀菌;将Span40或Span60用柴油配制成1% ~2%
的溶液(油相)。
有机硼交联剂有机钛交联剂配成10 %水 溶液,如果交联剂不具有延迟交联特性,则加入 0.1 % ! 0.2 %的乙酰丙酮,使羟丙基瓜尔胶与交联 剂延迟交联。
取60!65体积份0.3% ~0.5%的羟丙基瓜尔 胶水溶液(水相),在快速搅拌下加入3!5体积份交 联剂溶液,5秒钟后迅速加入35!30体积份表面活 性剂柴油溶液(油相),快速搅拌使之形成W/O乳 状液,以下称之为SO-1型W/O乳状液。
! 3 S0-1型W/0乳状液配方特点
常规W/O乳状液一般只含有外相油、内相水 和加入油相中的表面活性剂(W/O乳化剂)三个组 分,而在SO%型W/O乳状液中,还含有稳定剂羟 丙基瓜尔胶和稳定助剂有机硼或有机钛交联剂。这 两种组分溶于水相中,在W/O乳状液形成之后,内 相水中的羟丙基瓜尔胶发生延迟交联,生成弹性冻 胶小球,使这种W/O乳状液具有了良好的热稳定 性和放置稳定性。
2室内性能测试及结果讨论
一种好的压井液、洗井液不仅要具有能保证井 下工具安全和作业施工顺利进行的功能,而且还要 具有保护油气层的功能。压井液、洗井液对油气藏 的伤害程度与压井液、洗井液的特性及油气藏的矿 物组分、物理化学性质有关。用作强水敏地层压井 液的SO%型W/O乳状液,除应具有合适的密度、 粘度和良好的热稳定性外,还必须具备防滤失和防 止粘土膨胀的性能。
2.1S0&型与常规型W/0乳状液性能对比
乳状液粘度用NDJ粘度计测定,使用3号转 子,转速30r/min,测定温度852。稳定性测试中 将盛有100-L乳状液样品的密闭刻度试管放入 852恒温水浴中,定期记录试管上层分离出的柴油 体积,计算乳状液脱油率,取乳状液制备完成到脱油 率等于5%的时间为乳状液的稳定时间。由性能对 比表(表1河知,SO%型W/O乳状液的外观、密度 与常规W/O乳状液完全相同,粘度相差无几,但热 稳定性大大提高。
表1 S0-1型与常规型W/0乳状液性能对比
乳状液外观密度稳定时间粘度
类型/gem—3/d/ mPa*s
SO%!米黄色液体0.95!%05"32240! 280
常规!米黄色液体0.95!%05很短220! 240
! SO%乳状液组成:水相60~70体积份,含0<%!0.5% 稳定剂+ 0.2%~0.5%稳定助剂;油相30!40体积份,
含%. 0 % ! 2.0 %表面活性剂;常规乳状液不含稳定剂与 稳定助剂,其余组分与SO%相同。
2.2稳定性测试
在852下测定了 SO%型W/O乳状液与常规 W/O乳状液的脱油率随放置时间的变化,结果见图 1(a)和(b)。在852下常规W/O乳状液破乳很快, 放置12万方时后脱油率即达到50%,两天后高达 90%以上。SO%型W/O乳状液在30天内脱油率 为0%,32天后开始脱油,36天脱油率才丨8%,由此 可见,SO%型W/O乳状液的热稳定性很好。
2.3滤失性能测试
先将乳状液样品在852下放置32 8然后在不 同温度和压力下用滤失仪测定不同时间的滤失量, 结果见表2。对压井液来说,滤失量是一个较重要 的指标,一般来讲,滤失量小则对地层的伤害就相应 减小。由表2可知,SO%型W/O乳状液在602、 2.0MP:下的 25 min滤失量只有%. %mL;在852、 2.0MP:下的 25 min 滤失量也只有3.6mL,完全 能满足现场施工的要求。加之SO%型乳状液是油 外相的,滤液不会对油层产生伤害,使用该压井液能 保护油层。
表2 S0-1型W/0乳状液的滤失量
测定条件不同时间(min)的滤失量/mL
压力/MPa温度/2049%625
0.5600.20.30.40.60.7
2.0600.50.60.70.9i.i
0.585i.42.02.52.93.
2.085%52.53.03.43.6
2"泥岩颗粒浸泡实验
将泥质含量40%左右的泥岩制成粒径%.40!
3.15 mm的颗粒并烘干。称取2.0g泥岩颗粒放入 已知质量的孔径050
分别在蒸馏水、密度1.1g/cm3的卤水压井液和 SO-1型W/O乳化压井液中浸泡8 h。用蒸馏水和 卤水浸泡的样品直接用孔径050 mm的分样筛筛 析;用SO#型压井液浸泡的样品则用煤油多次清 洗后再用0.50 mm分样筛筛析。烘干后称取筛中 剩余的泥岩颗粒质量,计算散失率,结果见图2。由 图2曲线可看出,在蒸馏水中,泥岩颗粒散失率随浸 泡时间的增长而迅速升高,不到2 h就达到70%左 右。在密度1.1 g/cm3的卤水中浸泡3!4 h后,泥 岩颗粒散失率达25 % !30%,之后随时间的增长变 化很小。而在SO#型W/O乳化压井液中浸泡几 天的泥岩颗粒几乎完好无损,散失率仅为1% ! 2%,说明该乳状液不会破坏粘土的胶结性,使用该 乳状液为压井液可以保护油层。
2.5岩心伤害实验
将56!75 "m粉细砂和钠膨润土混合,按质量 比93.6:6.4填入直径25 mm、长50 mm的不锈钢 管中,制成人工岩心。抽真空,用饱和KC1水溶液 测定岩心孔隙度。将岩心管装入流动实验仪,在 859下以一定流速正向通干燥煤油,流速恒定后测 定油相渗透率。反向通处理液10 min,再正向通干 燥煤油,流速恒定后测定处理后的油相渗透率,计算 处理后岩心的综合渗透率损失。实验结果见表3。 测试中所用煤油为工业用煤油,处理液分别为蒸馏 水、密度为1.1 g/cm3的卤水压井液(简称卤水)和 SO-1型W/O乳化压井液(SO-1)。由表3数据可以 看出,SO_1型数据O乳化压井液对该人工岩心的综 合渗透率伤害仅为5.25%,密度为1.1 g/cm3的卤 水压井液对岩心的综合伤害为27.8%,而蒸馏水对 岩心的综合伤害则高达68.7%。这一组实验数据 说明SO-1型W/O乳化压井液对地层具有很好的 保护作用
表3人工岩心伤害实验结果
实验号处理液油相渗透率/m2综合渗透率 损失/%
处理前处理后
1蒸馏水0.1740.05667.8
2蒸馏水0.1560.04769.9
3卤水0.1870.13527.8
4卤水0.1760.12727.8
5SO-10.1890.1785.8
6SO-10.1680.1604.7
2.6结果讨论
油和水在外力作用下形成的W/O或O/W乳 状液是热力学不稳定体系。由于油水两相的相对密 度不同,分散内相液滴在体系中会自动上升或下降, 上升或下降达到一定程度后,液滴开始相互挤压并 逐渐聚结成较大的液滴,直至两相完全分离。在没 有表面活性剂存在时,这一过程相当快。在有表面 活性剂存在的体系中,表面活性剂分子在油水界面 上定向排列,亲油基和亲水基分别伸向油相和水相, 液滴表面保持相同的电性。在同性电荷间的排斥作 用和表面活性剂造成的低界面张力作用下,形成的 乳状液中液滴尺寸很小,液滴间的相互作用很弱,使 乳状液的稳定性提高。但在温度升高时,表面活性 剂分子运动加剧,碰撞增多,液滴的聚结作用加剧, 乳状液的稳定性下降。SO-1型W/O乳状液的水相 中加有羟丙基瓜尔胶和延迟交联剂,在W/O乳状 液形成后,水相中发生交联反应,液滴变成具有较高 粘度的粘弹性冻胶小球,小球表面带有同性电荷,抗 聚结能力提高,只有当弹性冻胶小球破胶液化后液 滴才会聚结,因而这种乳状液具有优异的稳定性。 与常规W/O乳状液相比,SO-1型W/O乳状液具有 热稳定性好、对储层伤害极小的特点,用作压井液、 洗井液时特别适用于强水敏地层。
3 SO-1型W/O乳化压井液现场应用
自2003年以来,在胜利油田临盘采油厂、滨南 采油厂高含泥质区块10余井次压井作业中试用了 SO-1型W/O乳化压井液。试验井温70!909,地 层矿物中泥质含量均在10%以上,作业时间一般为 7!20天。使用该乳化压井液的井,压井液漏失比 对比井减少20%左右,作业后单井产油量均有所提 高,平均增油近30%。而使用一般卤水和氯化钾水 压井液施工的井,通常由于漏失和油层伤害影响原 油产量,有些本来有较高产量的井作业后甚至不出 油。SO-1型W/O乳化压井液具有降低漏失、减少 油层伤害、保护油层的作用,现场应用效果良好。
 
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