油田固井材料樹脂

⑴ 聚乙烯醇是什麼材料

聚乙烯醇是一種有機化合物，化學式為[C2H4O]n，外觀是白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無味。溶於水（95℃以上），微溶於二甲基亞碸，不溶於汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。聚乙烯醇是重要的化工原料，用於製造聚乙烯醇縮醛、耐汽油管道和維尼綸、織物處理劑、乳化劑、紙張塗層、粘合劑、膠水等。

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操作處置

操作注意事項：提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。避免產生粉塵。

避免與氧化劑接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項：儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

⑵ 塔北主要油區油氣層保護技術

靳書波

（西北石油局規劃設計研究院 烏魯木齊市北京北路2號 830011）

摘要在鑽井、完井、修井等作業過程中，都會對油氣層造成不同程度的傷害。本文分析了塔北地區的油氣層保護現狀和存在問題，提出了我局在鑽井、完井、修井作業中的保護油氣層的技術措施及配套工藝。著重介紹了屏蔽暫堵技術、低傷害修井液技術。

關鍵詞儲層傷害堵塞比油氣層保護屏蔽暫堵技術低傷害修井液

油氣層保護是一項系統工程，它涉及到所有井下作業環節。油氣層保護技術涉及多學科、多專業、多部門，貫穿整個油氣勘探、開發過程，科學研究和生產實踐證明，鑽井、完井、試油、儲層改造、修井等各項作業都可能不同程度地造成儲層傷害。要減少各項作業對油氣層的傷害，就必須加強油氣層保護及配套工藝技術的研究，以便提高油氣採收率，達到增產目的。

1塔北地區儲層傷害現狀

1.1鑽井過程中對儲層的傷害

我局在塔北地區已完鑽的近200口井，從一部分井的測試資料中看出，大多數井的儲層在不同程度受到污染，並且部分井的傷害程度還比較嚴重，主要表現在以下幾個方面。

首先是在鑽井完井過程中，儲層在正壓差作用下，鑽井完井液的濾液和固相顆粒侵入地層，造成了固相堵塞、粘土水化、無機鹽和處理劑的沉澱、水鎖反應等問題。一部分井不同程度地發生漏失，如巴參1井、沙46井、沙47井、沙48井、A4井都是漏失比較嚴重的井，漏失量均超過300m³以上，除沙48井外，其它表皮系數、堵塞比附加壓降都比較大，說明漏失對儲層傷害是很嚴重的。

其次是浸泡時間的長短，對儲層傷害程度不同，時間越長傷害越大，如DK2井和DK4井在同一構造、同一儲層，使用同一體系鑽井完井液，但浸泡時間不同，DK2井從揭開油氣層到封固油氣層用了7天，而DK4井因在下尾管作業中三起三下，用了18天。完井測試中的傷害程度卻截然不同，DK2井的表皮系數為－3.02，而DK4井的表皮系數則為5.24。從中可以看出完井作業不及時，同樣會給儲層造成比較嚴重的傷害。

1.2完井作業對儲層的傷害

完井過程中的固井往往對油氣層造成了傷害。我局在塔北地區的固井作業對油氣層傷害主要存在以下幾個問題：一是固井質量不穩定。二是大部分井的水泥漿濾失量偏大，均在150ml左右，加上水泥漿濾失量含有各種離子和高鹼性的濾液（pH值一般為11.5～12）進入地層後，加速了粘土礦物的解理、分散、運移，並形成毛細管阻力，降低了油氣層的滲透率，從而傷害地層。三是儲層壓力衰減比較快，水泥漿在高壓差作用下，產生滲透性漏失，造成儲層永久性傷害，地層滲漏主要表現在回接處無水泥，造成回接筒出水等現象。

完井射孔作業中射孔液一般採用泥漿，它使給儲集層產生第二次傷害。

1.3修井作業對儲層的傷害

修井作業對油氣層的保護工作起步比較晚。修井作業對儲層的傷害是十分嚴重的。從近幾年修井資料看，修井液對油氣層產生的傷害主要為以下幾種情況：

（1）目前西達里亞油田、阿克庫勒油田的油層壓力系數都較低，大部分井在1.0左右，最小的只有0.94(DK9井），而其修井液密度過大，一般都在1.03～1.15g/cm³不等。所以在修井過程中漏失現象相當嚴重（表1列舉部分井漏失量），有些井洗井時建立不了循環（沙28井用1.20g/cm³CaCl₂水溶液洗井不見液面），沙35井1997年8月在施工中只要井口不見液面，採用漏多少補多少，多次重復進行，這將會給儲層造成嚴重傷害。

表1修井過程修井液漏失情況Table1The instance of lost circulation in workover process

(2）一些井修井施工周期太長，一般井均在一個月左右，個別井如：DK1井、DK9井、沙28井、沙29等井，將近一年或超過一年。儲層在低劣的修井液中浸泡近一年時間，給儲層造成的傷害是無法估量的。以DK9井為例，DK9井1994年完井地層測試的結果，其表皮系數為－4.36，滲透率為16.86，堵塞比為0.857，附加壓降為－2.70MPa，而在修井後1997年測得滲透率為11.4，表皮系數為6.68。

（3）修井液所採用的地層水、油田水、地表水、CaCl₂中含有大量雜質，加上循環罐、油管等都攜帶著雜物，不經過濾循環洗井，後帶入地層造成堵塞，這些水的礦化度高低不同。將給儲層造成水敏、鹼敏、鹽敏等傷害。

修井作業中存在不同程度的傷害，故造成修井後出現以下幾個問題：首先是一些自噴井修井後油氣產能下降；其次是一些自噴井或具自噴能力的井修井後反而停噴，例如沙28井、沙29井；再就是一些井修井後原油含水量增加，例如DK9井修井前平均含水32.6％，修井後含水率大於90％。這些問題都說明在修井過程中的儲層的保護，是一項迫在眉睫的工作。

2油氣層保護技術措施及效果

2.1鑽井過程中油氣層保護技術措施及效果

鑽井過程中，首先是採用隨鑽檢測地層壓力，開展平衡鑽井。通過「八五」科技攻關，針對鑽井工作中壓差、鑽井液類型及性能、鑽速和浸泡時間。諸因素對儲層的傷害，進行了暫堵技術的研究與應用，1998年又實施負壓鑽井技術。

2.1.1工程設計

保護油氣層工作首先應從工程設計做起，有一個合理的鑽井工程設計，才能有效地降低儲層傷害。

（1）建立合理的地層壓力剖面。

（2）選擇合理的井身結構。

（3）針對油氣層類型及特徵，優選鑽井液體系及配方等。

（4）設計合理的鑽井速度，縮短油氣層浸泡時間。

（5）制定施工作業標准和保護油氣層措施。

2.1.2鑽井施工

實現近平衡鑽井，降低井底壓差。這樣不僅可以降低壓差而減少濾液和固相侵入地層，而且可以因井底壓持效應小而提高機械鑽速。再者，還可以減少井漏、粘附卡鑽等井下復雜事故的發生，間接減少油氣層的浸泡時間。目前在鑽井過程中主要採用一種「壓而不死、活而不噴」的原則。一些低壓地層和極易漏地層採用欠平衡（負壓）鑽井。

鑽井施工中採用了以下幾項合理的配套工藝技術。

（1）隨鑽檢測地層壓力、隨時控制鑽井液密度。

（2）鑽井液工藝技術是油氣儲集層保護的重中之重，主要採用屏蔽暫堵技術。

（3）固相控制技術是將循環液中的固相顆粒降至最低，必須配備齊全的固控設備，保證四級固控，將含砂量控制在0.15％以下。

（4）提高時效，降低浸泡時間。

2.1.3屏蔽暫堵技術

該項技術的要點是利用鑽井液中已有固相粒子對油氣儲層的堵塞規律，人為地在鑽井液中加入一些與油氣儲層孔喉相匹配的架橋粒子。填充粒子和可變形的封堵粒子，使這些粒子能快速地在井壁周圍10cm以內形成有效的，滲透率幾乎為零的屏蔽環，阻止鑽井液中的固相和液相進一步侵入油氣層。

屏蔽暫堵技術有以下特點：①這項技術成本低，工藝簡單，對鑽井液和鑽井工藝無任何特殊要求，主要適用於塔北的三疊系、石炭系砂岩油氣層。②該技術是把鑽井時造成油氣層傷害的正壓差轉化為油氣層保護的有利因素。為了保證能在較短時間內在近井壁形成滲透率極低的屏蔽環，就需要一個較大的正壓差。隨著正壓差的增大而屏蔽環的滲透率就會下降，就會降低繼續侵入儲層的機會。③反排時油氣層滲透率的恢復值很高，可達80％以上。④可消除固井水泥漿對儲層的傷害，提高固井質量，同時降低射孔液對地層的傷害。該項技術的關鍵在於必須搞清儲層的物性，這樣才能合理選擇加入鑽井液中的橋堵粒子及其粒徑。

「八五」期間，我局與德州鑽井研究所一同對塔北儲層物性進行研究，通過岩心傷害試驗、電鏡觀察和室內試驗，對各處理劑進行篩選，選擇了符合塔北儲層粒徑分布特點的橋堵劑——JHY油溶性樹脂，研製出YK－Ⅰ型鑽井完井液，在此基礎上，加大對泥頁岩的抑制能力，研製出YK－Ⅱ型鑽井完井液。YK型鑽井完井液從1992年首先在DK2井進行現場試驗，後又相繼在DK4井、DK5井進一步試驗，效果明顯。試驗井與一般井的效果見表2。

我局在塔北地區使用的鑽井液多數為鉀基聚合物體系，坂土含量相對較高，粘土顆粒易進入油氣層，堵塞流通孔道，使油氣流動阻力增加，造成儲層微粒運移，同時該體系抑制水化膨脹、分散的能力不夠強，故選擇YK-I型鑽井液作為打開油氣層的工作液。該鑽井完井液是在原三開所用鑽井液配方的基礎上進行改造而成，改造工藝簡單：先將原用的鉀基聚合物鑽井液性能進行調整，將其坂土含降至40kg/m³以下，將0.75％～1.0%JHY油溶樹脂與0.02%OP-21均勻分散在鑽井液中，調節各項性能，達到鑽井要求後，在打開油氣層前5m均勻混入井內循環，打開油氣層後即可在井壁形成屏蔽層。1993年又針對YK-I型鑽井完井液抑制性不夠強的問題，在原有基礎上改造成YK－Ⅱ型鑽井完井液，主要增加了NW-1小陽離子和改用KOH調節pH值，增強整個體系的抑制能力。

YK改型鑽井完井液的運用有效地保護了油氣層，取得了較好的效果。測試資料表明，測試見油快，採油生產時間長，表皮系數小，堵塞比小。後來又在該體系中引入單項壓力封閉劑，以解決滲漏問題。同時該體系各處理劑配伍性好，橋堵劑對鑽井完井液性能基本無影響，性能穩定，起到了保護油氣層的目的。

表2塔北地區部分鑽井完井液類型及使用效果Table2The types of well completion fluid and its effect in Tabei area

2.1.4負壓鑽井技術

負壓鑽井技術具有以下特點：①使用低密度鑽井液，其液柱壓力小於地層壓力，可以阻止濾液和固相進入油氣層。②能有效地開發低壓、低滲透及縫洞性儲層。③能安全地鑽過漏失層和嚴重水敏性地層。我局於1998年在A2井（T401井）四開井段採用了負壓鑽井技術。鄰近4口井測試資料表明，A2井實施負壓鑽井技術對減少油氣儲層傷害起到了良好的效果（表3）。採用常規鑽井技術的井都不同程度地發生了漏失，污染都嚴重。所以採用負壓鑽井技術對塔河油田碳酸岩鹽儲層保護將會起到有利的作用，值得推廣與應用。

表3 A2井與鄰井地層測試對比

表中數據均來源於DSr測試報告。Table3 The comparison of layertesting between of A2 well and neighbour wells

上述各技術措施的實施，基本上解決了鑽井過程中的儲層傷害問題，達到了保護儲層的目的。

2.2固井作業中油氣層保護技術措施

固井作業中儲層保護，主要從提高固井質量，調節合理的固井壓差，降低固井濾失量，提高頂替效率等方面著手。首先要選擇優質的原材料，要求水泥純度高，與外加劑相溶性好。施工中保證水泥漿的各性能穩定，密度均勻、量足，施工過程中連慣性好，加強各環節的配合，確保固井施工順利進行。

實行合理壓差固井，避免壓差過大造成地層壓漏，使水泥漿進入油氣層造成永久性堵塞；壓差過小則會造成候凝期間竄槽或井噴，水泥漿失重而引起油、氣、水串通。針對塔北的高滲性儲層，在「八五」期間我局研究並實施了低密度固井技術，但在施工中還存在一些問題，沒有得到更好解決，有待今後進一步的研究，加以完善。

要嚴格控制水泥漿濾失量。在固井作業中應使用高效降濾失劑，應把濾失量控制在65ml/30min以下。

2.3修井作業油氣層保護技術措施及效果

在修井過程中，隨著修井液進入井內，必然會造成一定的儲層傷害。有時因為修井作業引起的儲層傷害導致修井失敗，甚至使油氣井生產狀況更加惡化。我局就存在此類情況，因此必須重視修井給儲層造成傷害的問題，採取適當的防範措施。

首先應從修井液密度入手，在修井前應對地層進行測試，求取准確的地層壓力，設計合理的修井液密度和修井液類型。目前主要使用水基修井液。主要選擇鹽水聚合物修井液和聚合物低固相修井液，低固相主要是一些橋堵劑——油溶樹脂、酸溶樹脂。用不同的鹽提高修井液的密度，選擇聚合物提高修井液的粘、切，確保井眼清潔。隨著修井液技術的發展，1998年初開始引用低傷害修井液技術。該項技術適合塔北油氣田的滲透性好，壓力低，漏失嚴重的地層。該項技術原理是：在修井液體系中加入有粒度與儲層孔喉相匹配油溶性暫堵劑，在一定壓差作用下，暫堵劑於地層孔隙入口處和射孔炮眼表面形成一層薄而低滲透性的屏蔽環帶，從而有效地阻止修井液進一步侵入儲層。當作業完成，油氣井投入正常生產後，油溶性暫堵劑在反向壓力的作用下，一部分被沖出孔隙，另一部分被地層產出油溶解而使儲層滲透性得以恢復，從而達到保護油氣層的目的。

該項技術的要點是選擇合理的暫堵劑。暫堵劑在室溫下可溶於原油中，其溶解度可達90％以上，粒徑在2.5～101μm的廣闊分布，有一個平穩變化的分布曲線，其粒級選配有利於實現橋堵。選用YR-01作暫堵劑。要求分散劑有效添加量少，與各種鹽水和地層水相配伍；在地層溫度下不產生沉澱，且溶點高於地層溫度；選用HR水溶性的非離子表面活性劑作分散劑。選用HEC作增粘劑，它具有優良的抗鹽性，在濃度較高的鹽溶液中仍具有良好的增稠能力。此外，HEC不用藉助任何溶劑即可在水中迅速分散增粘。該項技術於1998年在DK6、AN1井修井施工中運用，在施工過程中安全、高效，採油過程中無水期長，與在同一構造的S56井採用一般的修井液相比，採油過程中原油含水低，其效果顯著。

修井工藝不當不但會造成修井失敗，而且會引起儲集層的傷害，因此要選擇合理的修井工藝。首先應搞清楚修井的目的，優化修井設計，選擇合理施工措施，修井參數，使修井後解放油氣層，達到增產目的。

1998年初，我局對無傷害修井技術進行調研立項，現已到現場實施階段。該項技術主要針對修井作業對儲層傷害問題，提出一套無傷害的修井技術——不壓井修井技術。該項技術效益高，符合油氣層保護系統工程所要求的鑽井、完井及開采全過程實施保護的原則。

3認識及建議

目前我局在降低油氣層傷害方面採取了一系列措施，已開展的項目有平衡和欠平衡鑽井技術、屏蔽暫堵技術、負壓射孔工藝技術、無固相修井液技術等，通過這些技術的實驗與應用取得了以下的認識。

（1）針對塔北地區三疊系、石炭系砂岩儲層孔滲性好，今後鑽井採用屏蔽暫堵技術；奧陶系碳酸鹽岩地層孔、洞、縫發育帶，易發生漏失，鑽井應採用負壓鑽井技術。

（2）油層套管固井水泥漿濾失量控制在50～65ml/30min。水泥漿密度要均勻，上下幅度應保持在0.03g/cm³以內，同時提高頂替效率，提高固井質量。

（3）射孔作業要採用陽離子有機聚合物射孔液，在堵塞嚴重的井採用低濃度酸液射孔液，同時選擇負壓射孔技術和引進新型超正壓射孔技術。

（4）修井作業中採用鹽水聚合物修井液和聚合物低固相暫堵型修井液。

（5）通過污染程度的研究，採取相應的解堵技術措施，將一些「死井」挽救出來，重新發揮作用。

通過以上的技術措施的實施，基本上可以達到保護油氣層的目的。但目前對油氣層保護監測方面的工作做的還很不夠，特別是修井液對儲層傷害程度無任何測試資料，對今後保護油氣層的研究工作很不利，建議從以下幾個方面加強工作。

（1）首先要建立一套完整的油氣層保護基礎資料庫，建立油氣層保護實驗室。

（2）在我局各工區選擇典型井，在修井施工前後，進行試井測試，取得修井液對產層傷害的第一手資料，根據這些資料，進行保護油氣層的技術研究。

（3）針對塔河油田碳酸鹽岩地層固井易漏，應加強低密度泡沫水泥漿固井工藝技術的研究。

（4）修井施工中應防止修井液的漏失，選擇合理的修井方案，引進國內其它油田先進修井技術，採用低傷害的修井液進行修井作業。

（5）應加強採油過程中的油氣層保護技術研究，尋求適合該油田採油作業保護油氣層技術。

（6）應對採油工程中入井液的標准規范研究，加強地層傷害診斷軟體系統的研究與開發。

（7）應進行油氣層傷害的系統評價的研究，及時組織有關技術人員根據測井和測試資料的油氣層損害程度，研究分析油氣層損害的原因，及各項作業措施的科學性、針對性、合理性和可操作性，提出以後施工中的保護油氣層的技術措施。

參考文獻

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Protecting techniques for oil and gas layers in Tarim

Jin Shubo

(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，Ürümqi 830011)

Abstract:This paper analyzes oil-gas layer protecting actuality and problems in Northerm Tarim basin,putsforward the techniques and related in drilling, completion and workover.

Key words:oil and gas layer protection