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海上油田生物基防水锁修井液开发及作用机理

李志臻,  杨凯,  史斌,  苏延辉,  耿学礼,  郑晓斌

李志臻,杨凯,史斌,等. 海上油田生物基防水锁修井液开发及作用机理[J]. 钻井液与完井液,2026,43(5):711-718 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.05.016
引用本文: 李志臻,杨凯,史斌,等. 海上油田生物基防水锁修井液开发及作用机理[J]. 钻井液与完井液,2026,43(5):711-718 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.05.016
Li Zhizhen, Yang Kai, Shi Bin, et al.Development and mechanism of a bio-based water-blocking prevention workover fluid for offshore oilfields[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(5):711-718 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.05.016
Citation: Li Zhizhen, Yang Kai, Shi Bin, et al.Development and mechanism of a bio-based water-blocking prevention workover fluid for offshore oilfields[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(5):711-718 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.05.016

海上油田生物基防水锁修井液开发及作用机理

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.05.016
基金项目: 中海油能源发展股份有限公司工程技术公司科研课题“海上油田低渗油井生物基修井液技术研究”(SSKJ-CG-GJ-2025-04)。
详细信息
    作者简介:

    李志臻,1987年生,高级工程师,硕士,主要从事油田化学方向的研究。E-mail:lizhzh9@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE39

Development and Mechanism of a Bio-Based Water-Blocking Prevention Workover Fluid for Offshore Oilfields

  • 摘要: 针对海上中低渗油田在修井过程中因外来流体侵入易引发严重水锁伤害的问题,研制了一种基于改性鼠李糖脂的生物基防水锁修井液体系。该体系以缩水甘油基三甲基氯化铵(GTMAC)对鼠李糖脂进行阳离子改性,合成出具有低界面张力与润湿调控功能的防水锁剂,该防水锁剂解决了传统鼠李糖脂遇钙镁等二价阳离子沉淀的问题,将其与防膨剂、螯合剂等复配形成完整修井液体系。通过水相接触角、界面张力、岩心驱替、低场核磁共振、X射线光电子能谱及原子力显微镜等实验,系统评价了该体系的性能并阐明了其作用机理。结果表明,该修井液可使岩心表面水相接触角增大至104.7°,实现润湿性向疏水/中性反转;油水界面张力可降至10−2 mN/m量级;岩心驱替实验显示其渗透率恢复率达109.79%,显著高于空白样(56.74%)。机理分析表明,阳离子改性鼠李糖脂通过季铵基团强静电吸附于岩石表面,疏水尾链自组装形成低表面能分子膜,协同超低界面张力作用,有效降低毛细管阻力,促使滞留水相排出,从而预防与解除水锁伤害,展现出良好的应用潜力。

     

  • 图  1  水相接触角测试

    图  2  防水锁剂配伍性测试

    注:从左到右为海水、模拟地层水、自来水、去离子水

    图  3  岩心渗透率恢复率

    图  4  岩心的核磁成像图

    图  5  岩心的T2图

    图  6  经生物基修井液处理过岩心的XPS图

    图  7  未经生物基修井液处理过的岩心片

    图  8  经生物基修井液处理过的岩心片

    图  9  润湿改善机理

    表  1  生物基修井液界面张力测试结果

    序号 界面张力/(mN·m−1)
    1 0.0145
    2 0.0163
    3 0.0152
    平均值 0.0153
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    表  2  目标区块地层水和海水离子组成统计表

    类型 离子含量/(mg·L−1)
    K+ Na+ Mg2+ Ca2+ Cl− SO42− HCO3− CO32− 矿化度
    地层水 83 4957 199 1004 10 399 39 137 2 16 820
    海水 597.79 11 117.59 1373.10 506.58 20 081.46 2674.67 288.46 0.00 36 639.65
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    表  3  防水锁剂配伍性测试结果

    防水锁剂 溶剂 水相润湿角/(°) 界面张力/(mN·m−1) 浊度值/NTU 配伍性
    传统鼠李糖脂 海水 19.8 0.850 385.9 不配伍
    模拟地层水 42.9 0.747 225.7 不配伍
    自来水 98.7 0.0301 7.861 配伍
    去离子水 103.6 0.0159 2.933 配伍
    改性鼠李糖脂 海水 104.7 0.0162 8.613 配伍
    模拟地层水 103.2 0.0153 8.869 配伍
    自来水 106.3 0.0149 5.728 配伍
    去离子水 101.9 0.0152 3.452 配伍
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    表  4  岩心渗透率恢复率测试结果

    岩心 驱替流体
    类型
    原始渗透率/
    mD
    反向渗透率/
    mD
    渗透率
    恢复率/%
    1# 模拟地层水 27.16 15.41 56.74
    2# 生物基修井液 26.75 29.37 109.79
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    表  5  岩心孔喉吸附力

    孔喉吸附力/nN
    未经生物基修井液
    处理过的岩心
    经生物基修井液
    处理过的岩心
    22.53142.33
    22.54142.58
    ——143.01
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-02-17
  • 修回日期:  2026-03-08
  • 录用日期:  2026-03-17
  • 刊出日期:  2026-10-01

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