西南石油学院工程硕士学位论文论文题目：研究生姓名：导9 i l i 姓名：学科专业：研究方向：刖苤堡压氢羞丝差撞苤亟窒刍廛盟 一一盐壁匡一一塑盘全! 量4 熬撞2一、一一鲤一夔! 高堡三猩垣2虿渔玉丛生王猩一一迪氢旦五蕉摘要川东气田井深大于3 5 0 0 米，目前有近2 3 的气井压力系数小于0 5 ，且压力系数在O 3 以下的生产气井也越来越多。压井液漏失量大，返排困难：而且井底清洁工作相当困难。同时，由于天然气中含有H 2 S 、C 0 2 和少量地层水，油管腐蚀严重，油管腐蚀穿孔、断落等造成打捞工艺复杂。为保证气井正常生产，迫切需要开展低压气井修井技术研究，包括低压气井的压井工艺技术、低压气并的冲砂洗井工艺技术和低压气井腐蚀断落油管打捞工艺技术。l 、调研分析了川东张家场、福成寨、卧龙河等低压气田气井状况及修井作业现状，修井工艺技术的关键在于研制压井液、冲砂洗井液和蚀油管打捞工具。2 、开展了压井液和冲砂洗井液的研究，研制的增粘降滤压井液压井液漏失量 4 8 h 、运动粘度 3 5 0 0 m ) ，地层压力低( 压力系数 3 5 0 0 米) ，地层压力系数低( 0 3 - 1 ) ，井温在9 0 一1 2 0 左右，天然气中含有H 。s 、c 0 。和少量地层水，油管腐蚀穿孔、断落，打捞工艺复杂，无法采用清水循环洗井等特点，研究分析川I 东低压气井修井过程中面临的复杂问题和原因，在增粕降滤压井液、泡沫冲砂洗井液和打捞工具等方面开展了大量的室内评价研究工作，有效解决了川东低压气井修井工艺，降低了修井作业费用，提高投资效应。( 1 ) 主要工作：l 、完成了川东张家场、福成寨、卧龙河等低压气田气井修井作业现状和修井技术难点的调研、分析工作。2 、完成了增粘降滤压井液的室内研究和性能评价工作，形成了一套能降低低压气井压井液漏失量的增粘降滤压井液配方和现场施工工艺技术。3 、完成了泡沫冲砂洗井液的室内研究和性能评价工作，编制了一套泡沫流体模拟计算程序，形成了一套能在低压气井作业中建立起循环的泡沫冲砂洗井液配方和现场施工工艺技术。形成不同压力系数、产量范围内的压井液、冲砂洗井液等系列产品及其配套技术；4 、完成了外旋转式打捞简、活动式开窗打捞筒、带引鞋的可退式捞矛、捞砂用空心钻头、可旋转式捞砂工具的设计、加工和室内试验工作。( 2 ) 主要成果l 、通过对川东张家场、福成寨、卧龙河等低压气田气井修井作业现状和修井技术难点的调研、分析，指出了制约川东低压气井修井工艺的技术关键在于压井液、冲砂洗井液和腐蚀油管打捞工具等三个方面。2 、开展了压井液和冲砂洗井液的研究，研制的增粘降滤压井液压井液漏失量 4 8 h 、运动粘度 3 5 0 0 m ) ，地层压力低( 压力系数s 1 0 ) ，井底温度高( 9 0 1 2 0 ) ，天然气中含有H 。s 、c O 。、c l 一和少量气田水等腐蚀介质的特点。在重庆气矿所属的生产气井中，绝大多数生产气井属于压力系数小于1 0 的低压气井。据统计，重庆气矿2 0 0 2 年1 2 月共有生产气并2 1 4 口，其中，压力系数大于1 012的生产气井仅7 口，主要分布在一些新区新层，占生产气井总数的3 3 ；压力系数在0 8 - - 1 0 之间的17 口，占生产气井总数的7 9 ；压力系数在0 5 O 8 之间的4 8 口，占生产气井总数的2 2 4 ：压力系数 1 O73 32O 8 1 O1 77 930 5 O 84 82 2 441 1 0 0 0 0 r m i n ) 搅拌6 0 s ，将产生的泡沫到入量筒内观察，起始的泡沫体积表示发泡能力，泡沫析出一半液体( 5 0 m 1 ) 的时间表示泡沫稳定性也称泡沫半衰期。对于泡沫洗井液主要应具有较好的泡沫稳定性能即较长的泡沫半衰期，因此室内主要对配方的泡沫半衰期进行考察。根据现场使用的需要并考虑到施工中可能出现的情况，确定泡沫半衰期要达到6 0 r a i n 以上。室内用搅拌法对大量起泡剂包括C T 5 7 B 、A P G A 、A B S 、D S B 、C T 5 7 C 等与T S Y 5 2 、P A C 、羟丙基瓜胶、T S Y 5 3 ，速溶C M C 、C M C 等增粘稳泡剂组成的起泡溶液在3 0 下的泡沫半衰期进行了测定，筛选出了泡沫半衰期 6 0 m i n 的发泡溶液配方，如表4 - 1 所示。由表4 1 可以看出，对同一种增粘稳泡剂使用C T 5 7 B 起泡剂泡沫稳定性最好，因此选用C T 5 7 B 起泡剂作为泡沫洗井液的起泡剂。表4 - 1半衰期大于6 0 r a i n 的配方配方泡沫质量，泡沫半衰期，r a i n1 0 C T 5 7 B8 1 81 3 51 O A P G A8 5 71 3 0 O 2 T S Y 5 2 1 0 C T 5 7 C8 5 71 1 01 0 A B S8 5 71 0 01 O C T 5 7 B7 9 27 5 O 5 T S Y 5 1 1 0 A P G A8 0 O7 51 0 C T 5 7 B8 2 46 5 0 5 羟丙基瓜胶 1 O A P G A8 5 76 34 3 2 增粘稳泡剂确定4 3 2 1 泡沫半衰期增粘稳泡剂的确定首先从泡沫半衰期考察，由于确定使用稳泡性能最好的C T 5 7 B 起泡剂，因此用C T 5 7 B 起泡剂对几种增粘稳泡剂的稳泡性能进行考察，以选出稳泡效果较好的增粘稳泡剂。由表8 可以看出在所筛选的增粘稳泡剂中只有T S Y 5 2 、羟丙基瓜胶和T S Y 5 3 稳泡性能较好并能达到6 0 m i n 以上，因此把表4 - l中使用C T 5 7 B 起泡剂形成的配方的泡沫半衰期数据列于表4 2 。配方泡沫质量，泡沫半衰期，m i n1 O C T 5 7 BO 2 T S Y 5 28 1 81 3 51 0 C T 5 7 BO 5 T S Y 5 37 9 27 51 O C T 5 7 BO 5 羟丙基瓜胶8 2 46 5由上表可以看出，T S Y 5 2 稳泡性能最好，在用量为0 2 时的泡沫半衰期即可达到1 3 5 r a i n ；其次是T S Y 5 3 ，在用量为O 5 时泡沫半衰期可达到7 5 m i n ；再其次是瓜胶，在用量为0 5 时泡沫半衰期可达到6 5 m i n 。4 3 2 2 增粘稳泡剂溶解性对比增粘稳泡剂的溶解性能影响到现场配液的难易程度及使用的方便程度，因此把增粘稳泡剂的溶解性作为确定增粘稳泡剂的一个参考指标。为了选出现场容易配制、使用方便的增粘稳泡剂，对以上三种增粘稳泡剂的溶解性能进行了对比，如表4 - 3所示。表4 - 3 增粘稳泡剂溶解性对比增粘稳泡剂溶解性描述是速溶系列，溶解性很好，只需要轻轻搅动即可完全溶解，T S Y 5 3不会形成团聚物。溶解性较好，加入搅动的水中既可完全分散溶解，如形成团 T S Y 5 2聚物短时间搅动即可完全溶解。需要很好的搅拌，否则形成不能完全溶解的团聚物，需要特 羟丙基瓜胶殊的放料漏斗以分散于搅成漩涡状的水中才能完全溶解。由上表可见，T S Y 5 3 溶解性最好，T S Y 5 2 次之，羟丙基瓜胶溶解性最差。因此T S Y 5 3 和T S Y 5 2 在现场液体配制时对配液工艺和设备的要求较低，不需要专用配液设备而只需要用罐上的搅拌器搅拌或用潜水泵或压裂车把液体循环搅动一定时间，即可很好的配制，现场使用非常方便。4 3 3 增粘稳泡剂确定综上泡沫半衰期测定数据和溶解性对比可见，T S Y 5 2 增粘稳泡剂的稳泡性能最好，溶解性比较好；T S Y 5 3 溶解性最好，泡沫稳定性较好；而羟丙基瓜胶溶解性3 0不好需要专门的配液车配制，现场配制不方便，而且稳泡性能相对较差。因此考虑增粘稳泡剂的稳泡性能和现场配液方便程度，确定用T S Y 5 3 和T S Y 5 2 作为泡沫洗井液配方的增粘稳泡剂。4 3 4 起泡剂用量为了确定合适的起泡剂用量，测定了起泡剂用量为O 5 、I O 、1 5 时在3 0 。C下的泡沫半衰期，结果如表4 - 4 。可见，随着起泡剂用量从O 5 增加到1 5 ，对于T S Y 5 2 和T S Y 5 。3 增粘稳泡剂泡沫半衰期均呈增长趋势，但当起泡剂用量增加到I O 以上时泡沫半衰期随着起泡剂用量的增加不明显，因此考虑性能和成本因素确定起泡剂的用量为1 O 。配方泡沫质量，泡沫半衰期，r a i nO 5 C T 5 7 BO 5 T S Y 5 37 9 26 31 0 C T 5 7 B0 5 T S Y 5 37 9 27 51 5 C T 5 7 BO 5 T S Y 5 38 0 07 80 5 C T 5 7 BO 2 T S Y 5 28 1 81 2 l1 0 C T 5 7 B0 2 T S Y 5 28 2 51 3 51 5 C T 5 7 B0 2 T S Y 5 - 28 2 11 3 9( 1 ) 不同增粘稳泡剂用量下泡沫半衰期为了确定增粘稳泡剂的用量，在室温3 0 。C 下测定了不同增粘稳泡剂用量下的泡沫半衰期，见表4 - 5 。表4 5 不同增粘稳泡剂用量下泡沫半衰期配方泡沫质量，泡沫半衰期，r a i n0 4 T S Y 5 37 9 26 31 O C T 5 7 B0 5 T S Y 5 37 9 27 5O 6 T S Y 5 38 0 08 7O 2 T S Y 5 28 1 8l3 51 O C T 5 7 BO 3 T S Y 5 28 1 12 9 80 4 T S Y 5 28 3 15 6 0由上表可以看出，随着增粘稳泡剂用量的增加，对于T S Y 5 2 和T S Y 5 3 增粘稳泡剂泡沫半衰期均呈增加趋势。对T S Y 5 3 增粘稳泡剂，当用量从0 4 增加到0 6 时泡沫半衷期从6 3 m i n 增加到8 7 m i n ；对T S Y 5 2 增粘稳泡剂，当用量从O 2 增加到O 4 时，泡沫半衰期从1 3 5 m i n 大幅度增加到5 6 0 m i n ，因此0 4 0 6 T S Y 5 3 和0 2 O 4 T S Y 5 2 增粘稳泡剂均能达到半衰期大于6 0 m i n 的要求。同时可以看出，按配方从上到下的顺序，泡沫稳定性增加，因此可改变增粘稳泡剂的用量或选用不同的增粘稳泡剂形成泡沫稳定性从低到高的一系列洗井液配方，并根据现场配液设备情况及井况对泡沫稳定性的要求选择合适的配方。( 2 ) 表观粘度测试液体的表观粘度影响到流体泵入井内时在管道内产生摩阻的大小，表观粘度越大，产生摩阻越大，反之表观粘度越小，产生摩阻越小。因此室内在3 0 。C 下对不同用量的两种增粘稳泡剂的表观粘度进行了测试，以便从可能产生的摩阻大小的角度选择合适的增粘稳泡剂用量。各种增粘稳泡剂溶液表观粘度如表4 - 6 。O 2 0 3 0 4 O 4 O 5 O 6 稳泡剂T S Y 5 2T S Y 5 2T S Y 5 2T S Y 5 3T S Y 5 3T S Y 5 3粘度，M P a s1 0 81 4 52 0 52 3 53 2 03 8 5从表4 - 6 可以看出，0 2 0 4 T S Y 5 2 和O 4 0 5 T S Y