州16 区块粘土稳定剂的筛选研究

邰津，杜平，吴丹，徐一平

（天津新翔油气技术有限公司，天津 301700）

外来液体的侵入是造成低渗透油藏油水井水锁、水敏、水不配伍等伤害的重要因素之一，粘土物质发生水化膨胀和分散运移，从而堵塞地层孔隙，降低地层的渗透性,储层的渗透能力降低，注水压力逐渐升高，影响注入能力，甚至注不进水，直接影响油田正常生产[1～3]。

1 现场概况

常见的粘土矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等，其中蒙脱石由于有大量的可交换阳离子而具有很强的膨胀性[4]。 据州16 区块的岩心X—衍射分析资料统计， Ⅰ油组高岭石含量为40%～47%， 绿泥石为6%～7%， 伊利石为12%～14%，伊/蒙间层38%～41%，泥质总量8.3%～9.7%；Ⅱ油组高岭石含量为14%，绿泥石为4%，伊利石为11%，蒙皂石71%，泥质总量6.3%；Ⅲ油组高岭石含量为42%， 绿泥石为7%， 伊利石为10%，伊/蒙间层41%，泥质总量6.2%。 从这些数据可以看出：该区块有较高的伊/蒙间层或蒙皂石，具有很大程度的水化膨胀特性，本次试验研究的目的就是筛选出适合该区块的高效粘土稳定剂。

2 粘土稳定剂室内评价与筛选

2.1 水质分析

测试州16 区块的注入水，结果见表1。

表1 注入水水质分析数据表

从分析结果可以看出： 州16 注入水矿化度低，表面张力高，防膨率低，固体颗粒含量及固体颗粒直径中值含量均在10mg/L 以下，因此导致这个区块注入能力下降的主要原因为注入水引起的整个地层粘土膨胀运移，发生严重水敏性伤害，使大部分井在注入较短时间后，就存在注入压力高、日注量下降快等问题。对于这类井，加入适宜的粘土稳定剂，将会提高整个区块的注水效果。

2.2 粘土防膨实验

选取八种粘土稳定剂产品进行评价，编号分别为XX-01，XX-02，XX-03，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08， 其中XX-01，XX-02，XX-03为无机类，XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08为有机类，按照SY/T 5971《油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法》[5]规定方法进行，加药质量分数为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，采用离心法测定防膨率，实验结果见表2。

表2 粘土稳定剂在不同加药浓度下的防膨率

由试验结果可以看出：这八种粘土稳定剂在不同加量下都具有一定的防膨效果，在加药质量分数为2%时， 防膨率均可达到80%以上， 其中XX-06 的效果最为突出，在0.5%的加量下，防膨率可达76.7%，2%的加量下防膨率高达98.8%。

2.3 耐水洗率实验

为了考察粘土稳定剂的抗冲刷能力， 按照SY/T5971《油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法》 规定的方法,在加药质量分数为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%条件下, 测定八种粘土稳定剂的耐水洗率,实验结果见表3。

表3 粘土稳定剂在不同加药质量分数下的耐水洗率

由试验结果可以看出：XX-01，XX-02，XX-03 为无机产品，防膨率随着水洗倍数的增加不断降低，只能暂时防止粘土的膨胀，当地层条件变化时，该类粘土稳定剂发生阳离子交换，使粘土恢复至原来的水敏状态，因此对防止粘土膨胀效果不明显。XX-04，XX-05，XX-06，XX-07，XX-08为有机类，具有良好的耐冲刷能力，在水洗之后仍基本保持原有的防膨率,XX-06 效果最为突出， 耐水洗率在0.5%加量下可以达到90.2%，在2%加量下可以达到100%。 综合考虑，选定XX-06 粘土稳定剂做下面的动态防膨评价试验。

2.4 动态防膨评价

参考SY/T5358《储层敏感性流动实验评价方法》[6]， 用天津新翔油气技术有限公司的YS-1 型岩心动态静态敏感性流动试验装置进行动态防膨评价试验，试验装置及流程图见图1。

图1 YS-1 型岩心动态静态敏感性流动试验装置及流程图

1）流程准备。 保证储液容器、各种泵入液体充足，不足及时添加。

2）岩心的安装。从烧杯中取出预先饱和好的岩心，放入夹持器胶套内，装上夹持器堵头，顶紧岩心。

3）加环压密封岩心。 所加环压保持在岩心两端压差的1.5 倍左右。

4）加温。接通电源，打开电源开关，然后打开面板上恒温箱风机开关，最后打开加热开关（可在其控温仪上设定需加热的温度，一般设定为52℃）。

5）排空。拧松岩心夹持器进液端的排空螺母，开启天平以及平流泵的电源开关，在平流泵操作面板上设定好流量（一般为0.5mL/min），启动平流泵开始排空，直至排出的液体稳定无气泡。

6）采集数据。 排空完毕拧紧排空螺母，开始采集岩心渗透率数据。 按照事先安排好的数据采集表格进行采集（一般是每2pv 对压差△P 以及流量Q 进行采集）。

实验设计为： 选取该区块的两块天然岩心,1 号岩心先通地层水， 再通注入水，2 号岩心先通地层水，再通2%XX-06 粘土稳定剂溶液，最后通注入水。

根据测试， 渗透率变化曲线图如图2 和图3所示。

图2 1 号岩心渗透率变化

图3 2 号岩心渗透率变化

由图2 和图3 可以看出：1 号岩心伤害率48.9%，2 号岩心经过2%的XX-06 粘土稳定剂溶液处理后，可以很好的保持岩心的渗透率，岩心伤害率为15.6%，说明XX-06 粘土稳定剂对该区块具有优异的防膨性能及耐冲刷性能。

3 结论

针对州16 区块的工况条件， 选用XX-06 粘土稳定剂，该产品具有较好的抑制粘土水化膨胀能力， 随着加量增加对粘土膨胀的抑制性越好，具有很强的耐冲刷能力，且对地层岩心伤害率较小，推荐矿场应用。