州16 區塊粘土穩定劑的篩選研究

邰津，杜平，吳丹，徐一平

（天津新翔油氣技術有限公司，天津 301700）

外來液體的侵入是造成低滲透油藏油水井水鎖、水敏、水不配伍等傷害的重要因素之一，粘土物質發生水化膨脹和分散運移，從而堵塞地層孔隙，降低地層的滲透性,儲層的滲透能力降低，注水壓力逐漸升高，影響注入能力，甚至注不進水，直接影響油田正常生產[1～3]。

1 現場概況

常見的粘土礦物有高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石等，其中蒙脫石由于有大量的可交換陽離子而具有很強的膨脹性[4]。 據州16 區塊的巖心X—衍射分析資料統計， Ⅰ油組高嶺石含量為40%～47%， 綠泥石為6%～7%， 伊利石為12%～14%，伊/蒙間層38%～41%，泥質總量8.3%～9.7%；Ⅱ油組高嶺石含量為14%，綠泥石為4%，伊利石為11%，蒙皂石71%，泥質總量6.3%；Ⅲ油組高嶺石含量為42%， 綠泥石為7%， 伊利石為10%，伊/蒙間層41%，泥質總量6.2%。 從這些數據可以看出：該區塊有較高的伊/蒙間層或蒙皂石，具有很大程度的水化膨脹特性，本次試驗研究的目的就是篩選出適合該區塊的高效粘土穩定劑。

2 粘土穩定劑室內評價與篩選

2.1 水質分析

測試州16 區塊的注入水，結果見表1。

表1 注入水水質分析數據表

從分析結果可以看出： 州16 注入水礦化度低，表面張力高，防膨率低，固體顆粒含量及固體顆粒直徑中值含量均在10mg/L 以下，因此導致這個區塊注入能力下降的主要原因為注入水引起的整個地層粘土膨脹運移，發生嚴重水敏性傷害，使大部分井在注入較短時間后，就存在注入壓力高、日注量下降快等問題。對于這類井，加入適宜的粘土穩定劑，將會提高整個區塊的注水效果。

2.2 粘土防膨實驗

選取八種粘土穩定劑產品進行評價，編號分別為XX-01，XX-02，XX-03，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08， 其中XX-01，XX-02，XX-03為無機類，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08為有機類，按照SY/T 5971《油氣田壓裂酸化及注水用粘土穩定劑性能評價方法》[5]規定方法進行，加藥質量分數為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，采用離心法測定防膨率，實驗結果見表2。

表2 粘土穩定劑在不同加藥濃度下的防膨率

由試驗結果可以看出：這八種粘土穩定劑在不同加量下都具有一定的防膨效果，在加藥質量分數為2%時， 防膨率均可達到80%以上， 其中XX-06 的效果最為突出，在0.5%的加量下，防膨率可達76.7%，2%的加量下防膨率高達98.8%。

2.3 耐水洗率實驗

為了考察粘土穩定劑的抗沖刷能力， 按照SY/T5971《油氣田壓裂酸化及注水用粘土穩定劑性能評價方法》 規定的方法,在加藥質量分數為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%條件下, 測定八種粘土穩定劑的耐水洗率,實驗結果見表3。

表3 粘土穩定劑在不同加藥質量分數下的耐水洗率

由試驗結果可以看出：XX-01，XX-02，XX-03 為無機產品，防膨率隨著水洗倍數的增加不斷降低，只能暫時防止粘土的膨脹，當地層條件變化時，該類粘土穩定劑發生陽離子交換，使粘土恢復至原來的水敏狀態，因此對防止粘土膨脹效果不明顯。XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08為有機類，具有良好的耐沖刷能力，在水洗之后仍基本保持原有的防膨率,XX-06 效果最為突出， 耐水洗率在0.5%加量下可以達到90.2%，在2%加量下可以達到100%。 綜合考慮，選定XX-06 粘土穩定劑做下面的動態防膨評價試驗。

2.4 動態防膨評價

參考SY/T5358《儲層敏感性流動實驗評價方法》[6]， 用天津新翔油氣技術有限公司的YS-1 型巖心動態靜態敏感性流動試驗裝置進行動態防膨評價試驗，試驗裝置及流程圖見圖1。

圖1 YS-1 型巖心動態靜態敏感性流動試驗裝置及流程圖

1）流程準備。 保證儲液容器、各種泵入液體充足，不足及時添加。

2）巖心的安裝。從燒杯中取出預先飽和好的巖心，放入夾持器膠套內，裝上夾持器堵頭，頂緊巖心。

3）加環壓密封巖心。 所加環壓保持在巖心兩端壓差的1.5 倍左右。

4）加溫。接通電源，打開電源開關，然后打開面板上恒溫箱風機開關，最后打開加熱開關（可在其控溫儀上設定需加熱的溫度，一般設定為52℃）。

5）排空。擰松巖心夾持器進液端的排空螺母，開啟天平以及平流泵的電源開關，在平流泵操作面板上設定好流量（一般為0.5mL/min），啟動平流泵開始排空，直至排出的液體穩定無氣泡。

6）采集數據。 排空完畢擰緊排空螺母，開始采集巖心滲透率數據。 按照事先安排好的數據采集表格進行采集（一般是每2pv 對壓差△P 以及流量Q 進行采集）。

實驗設計為： 選取該區塊的兩塊天然巖心,1 號巖心先通地層水， 再通注入水，2 號巖心先通地層水，再通2%XX-06 粘土穩定劑溶液，最后通注入水。

根據測試， 滲透率變化曲線圖如圖2 和圖3所示。

圖2 1 號巖心滲透率變化

圖3 2 號巖心滲透率變化

由圖2 和圖3 可以看出：1 號巖心傷害率48.9%，2 號巖心經過2%的XX-06 粘土穩定劑溶液處理后，可以很好的保持巖心的滲透率，巖心傷害率為15.6%，說明XX-06 粘土穩定劑對該區塊具有優異的防膨性能及耐沖刷性能。

3 結論

針對州16 區塊的工況條件， 選用XX-06 粘土穩定劑，該產品具有較好的抑制粘土水化膨脹能力， 隨著加量增加對粘土膨脹的抑制性越好，具有很強的耐沖刷能力，且對地層巖心傷害率較小，推薦礦場應用。