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裂缝性高温基岩气井硫酸钙溶垢研究及现场应用

郝少军 施晓雯 安小絮 何宏林 管璐

郝少军,施晓雯,安小絮,等. 裂缝性高温基岩气井硫酸钙溶垢研究及现场应用[J]. 钻井液与完井液,2022,39(6):787-792 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.018
引用本文: 郝少军,施晓雯,安小絮,等. 裂缝性高温基岩气井硫酸钙溶垢研究及现场应用[J]. 钻井液与完井液,2022,39(6):787-792 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.018
HAO Shaojun, SHI Xiaowen, AN Xiaoxu, et al.Study and field application of calcium sulfate scaling in fractured high temperature bedrock gas wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(6):787-792 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.018
Citation: HAO Shaojun, SHI Xiaowen, AN Xiaoxu, et al.Study and field application of calcium sulfate scaling in fractured high temperature bedrock gas wells[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(6):787-792 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.018

裂缝性高温基岩气井硫酸钙溶垢研究及现场应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.018
基金项目: 中国石油天然气股份公司重大专项“柴达木盆地建设高原大油气田勘探开发关键技术研究与应用”(2016E-01)
详细信息
    作者简介:

    郝少军,高级工程师,现在主要从事钻井液方面的研究工作。电话 18993719751;E-mail:haosjqh@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE257.6

Study and Field Application of Calcium Sulfate Scaling in Fractured High Temperature Bedrock Gas Wells

  • 摘要: 柴达木盆地尖北、东坪气田储层温度为170 ℃,且垢样沉积具有多样化,对硫酸钙的溶垢研究提出了很大的挑战,为了解决该区块连续出现井筒结垢,影响气井生产及各项测试作业开展的难题。通过分析垢样组份、明确结垢机理和调研溶垢方法,针对现场垢样开展溶垢研究,区分井筒垢样沉积、储层结垢分别形成了碳酸盐置换溶垢、酸性有机磷酸溶垢配方及工艺,开展了现场应用。结果表明,井筒垢样成份为高纯度硫酸钙及少量的碳酸盐、铁质;垢样来源为高矿化度地层水中成垢离子随着压力逐渐降低,水份蒸发在井筒,炮眼、近井地带沉积结垢;碳酸盐物相置换溶垢法适用于井筒沉积的硫酸钙溶垢,可利用储层高温达到所需反应温度且对井筒管柱无腐蚀;酸性有机磷酸螯合剂溶垢法适用于沉积在炮眼、储层近井地带的硫酸钙溶垢,可同时结合相应的酸化液体系开展复合酸化工艺,减缓二次沉淀造成的储层伤害。最终有针对性的形成了2套溶垢剂配方及相应的溶垢工艺,可有效溶解储层硫酸钙,解决了现场技术难题,为气田增产、稳产做出了巨大的贡献。

     

  • 图  1  高温基岩气田井筒垢样现场取样堵塞物实物图

    图  2  高温基岩气田井筒垢样扫描电镜图

    图  3  尖北1-2井垢样在碳酸盐物相转换溶垢法溶蚀后现象

    图  4  尖探2井酸化措施后不同时段返排液 钙镁离子,硫酸根离子变化趋势

    表  1  垢样XRD衍射分析结果

    井号组份名称组份含量/%
    尖北1-2井硬石膏(CaSO499.5
    石盐(NaCl)0.5
    尖H1-5井硬石膏(CaSO4100.0
    东坪1井硬石膏(CaSO4100.0
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    表  2  东坪、尖北基岩储层地层水离子分析统计

    区块K++ Na+/
    mg·L−1
    Ca2+/
    mg·L−1
    Mg2+/
    mg·L−1
    Cl/
    mg·L−1
    SO42−/
    mg·L−1
    HCO3/
    mg·L−1
    总矿化度/
    mg·L−1
    水型
    东坪1区块18 19813 83560152 241243816587 889CaCl2
    东坪3区块40 27143 1041174138 078357692224 876CaCl2
    尖北区块14 0528042188440 089139757166 074CaCl2
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    表  3  溶垢体系对尖1-2井块状堵塞物溶蚀的情况

    液体
    配方
    30 h溶蚀率/%液体
    配方
    30 h溶蚀率/%
    10%HCl+20%有机磷酸螯合剂43.255%EDTA(pH=8)15.90
    20%有机磷酸螯合剂28.295%EDTA(pH=14)27.37
    5%Na2CO3浸泡30 h+6%HCl清洗32.465%NaHCO3浸泡30 h+6%HCl清洗33.60
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    表  4  碳酸氢钠浸泡不同时间段对垢样的溶蚀结果

    垢样不同浸泡时间溶蚀率/%
    3 h5 h8 h12 h
    尖北1-2井24.8722.7221.5625.92
    尖H1-5井14.7713.0315.2414.31
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    表  5  多轮次碳酸氢钠浸泡对垢样溶蚀结果

    垢样配方溶蚀率/%
    第一轮次第二轮次3 h第三轮次3 h
    尖北1-2井5%NaHCO3
    浸泡后3%HCl
    酸洗垢样
    24.8742.1354.8
    22.7237.2251.00
    21.5638.3152.34
    25.9243.1353.61
    平均值23.7640.1952.93
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    表  6  不同溶垢剂溶液腐蚀速率的测定结果

    溶蚀剂/%浸泡时
    间/h
    挂片溶蚀
    质量/g
    腐蚀速率/
    g/m2·h
    pH备注
    5%Na2CO310−0.0004014挂片表面光洁,
    无蚀斑,无细纹
    5%NaHCO310−0.000508挂片表面光洁,
    无蚀斑,无细纹
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    表  7  尖北1-2井垢样在6%盐酸+不同浓度的 有机磷酸螯合剂中浸泡后的溶蚀率

    有机磷酸
    螯合剂/%
    溶蚀率/%
    第一轮次12 h第二轮次3 h第三轮次3 h
    5
    49.1061.2471.33
    10
    44.1747.4758.80
    15
    49.3751.5459.46
    20
    41.1048.0558.54
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-18
  • 修回日期:  2022-06-22
  • 刊出日期:  2022-11-30

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