应用人造岩心测定入井流体膨胀率

1、应用人造岩心测定入井流体膨胀率刘雪峰(大庆油田呼伦贝尔分公司穆芫王帅何艳(大庆油田采油工程研究院摘要:用膨润土和石英砂按比例混配砸制而成的人造岩心,替代天然岩心进行了射孔液、完井液等入井流体的膨胀率测定实验。实验对比了两种岩心在清水、2%KCl、模拟地层水、不同密度的射孔液溶液中的膨胀变化规律,通过实验确定了岩心膨胀时间。实验证明,用人造岩心替代天然岩心进行膨胀率的测定是可行的。关键词:人造岩心;膨胀率;稳定剂若入井流体(如射孔液或压井液其性质与储层不配伍,进入地层易造成地层损害,过去很多区块在施工中采用清水射孔,造成地层中的粘土水化膨胀,导致储层损害1,要多次酸化压裂才能恢复原产量,花费巨大

2、。而用性能良好的射孔液,则可得到较高的产量,综合成本低廉2。为避免入井流体对地层发生水化膨胀、分散运移,造成地层渗透率的降低,通常在入井流体中加入抑制粘土膨胀的粘土稳定剂,而膨胀率是测定地层中所含的粘土矿物水化膨胀性能、评价粘土稳定剂的重要指标3。1实验部分(1实验药品及材料。膨润土:钻井液用膨润土,大庆兴利重晶石粉厂;石英砂:石家庄辰兴实业有限公司;天然岩心:大庆油田采油五厂杏8-30-319井岩心。(2实验仪器。NP-2智能型页岩膨胀仪,江苏海安县石油科研仪器厂,测量范围:-1010mm,测量精度:0101mm。(3人造岩心的制备。筛取过01154mm标准筛的石英砂和膨润土各500g,放入

3、烘箱,于1052下烘4h置干燥器中冷却至室温,放置广口瓶中待用。将烘干后石英砂和膨润土按91的比例,加入适量胶结剂混合均匀,称取5100g混合后的岩心粉,装入页岩膨胀仪测筒中,插入塞杆,置于压力机上,均匀加压10MPa,稳压5m in,卸去压力,量取岩心高度H0。天然岩心的制备方法与人制造岩心相同。(4膨胀率的测定过程。在页岩膨胀仪测筒的盖板上垫上滤纸,将盖板旋转到测筒上。接通电源开关,将测筒和测杆安装好,调节传感器中心杆上的螺母,设置打印时间后,将被测样品溶液缓慢倒入烧杯中,使溶液没过测筒。记录仪记录测筒内的岩样在常温状态下的变化规律。(5膨胀率的计算。本实验采用线膨胀率B=H1/H0100

4、%式中B为岩心的线膨胀率(%;H1为岩心的膨胀量(mm;H为岩心高度(mm。2结果与讨论(1测定时间的确定。采用人造岩心测定其在清水、2%KCl以及模拟地层水(矿化度4300mg/L中膨胀高度随时间的变化(图1。从图1可以明显地看出,人造岩心在不同溶液中的膨胀效果。人造岩心在三种溶液中的初膨速度较快,倒入液体后岩心迅速膨胀,在清水中岩心的膨胀高度最大,其次为模拟地层水和2%KCl溶液。在2%KCl溶液中,膨胀1h后,膨胀高度上升缓慢,变化不大,说明2%KCl溶液起到了粘土稳定剂的作用;在模拟地层水中,岩心膨胀高度较清水次之,但同时也可以看到膨胀8h后,人造岩心在三种溶液中的膨胀高度随时间变化幅

5、度不大,趋于终膨,因此确定膨胀的测定时间为8h 。图1人造岩心在清水、2%KCl以及模拟地层水中膨胀变化(2与天然岩心的对比实验。对天然岩心与人造岩心进行了对比实验,图2、3、4分别为人造1油气田地面工程第26卷第9期(200719岩心与天然岩心在清水、2%KCl 和模拟地层水溶液中的对比曲线。为使人造岩心更具有代表性,在人造岩心中加入了10%的膨润土, 而采油五厂的图2 人造岩心与天然岩心在清水中的对比实验 图3人造岩心与天然岩心在2%KCl 溶液中的对比实验图4人造岩心与天然岩心在模拟地层水中的对比实验天然岩心中的膨胀性粘土矿物成分低于10%。图中曲线可直观地表明,人造岩心的膨胀速度要明显

6、高于天然岩心,但曲线上升变化的趋势基本相同,用人造岩心替代天然岩心进行膨胀率的测定是可行的。(3测定指标的确定。实验对比了人造岩心与天然岩心在清水、2%KCl 、模拟地层水、不同密度的射孔液溶液,测定时间为8h 的膨胀情况,实验结果见表1。为达到保护储层的目的,膨胀率的测定指标应小于等于模拟地层水的膨胀率,即人造岩心膨胀率的测定指标应小于等于40%。可以看出,测定表1天然岩心与人造岩心在不同溶液中的对比实验序号被测样品天然岩心膨胀高度/mm膨胀率/%人造岩心膨胀高度/mm膨胀率/%1清水射孔液(密度1135g/c m 301213156018013156注:岩心高度为5190mm,膨胀时间为8

7、h的各密度射孔液均具有防膨作用,在进入地层过程中可以保护储层、防止粘土矿物的水化膨胀。3结论(1用膨润土与石英砂混配砸制的人造岩心在8h 的测定时间里膨胀高度的变化规律与天然岩心的膨胀规律相似,因此,用人造岩心替代天然岩心进行入井流体膨胀率的测定是可行的。(2人造岩心膨胀率的测定指标应小于等于模拟地层水的膨胀率,即测定指标应小于等于40%。(3应用实验检测入井流体防止粘土矿物的水化膨胀作用,对入井流体的评价具有重要作用。(4应用人造岩心也可进行粘土稳定剂的性能评价。参考文献:1万仁溥1现代完井工程(第二版M 1北京:石油工业出版社,2000:148-14912王德新1完井与井下作业M 1山东:石油大学出版社,1999:118-11913鄢捷年1钻井液工艺学M 1山东:石油大学出版社,2001