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摘 要：针对目前现场洗井过程中经常遇到的问题，如：管柱腐蚀、储层污染、以及一些高危的硫化氢井的洗井作业问题。本文研制了一种新型清洁洗井液配方体系--硼酸盐洗井液，并对其特性进行了室内研究与评价。研究结果表明，这种新型清洁洗井液是由硼酸盐A和硼酸盐B组成，并适当添加其它的油层保护助剂，它具有无固相体系的全部优点，而且该硼酸盐主剂能与其它助
洗井作业在油田开发中起着非常重要的作用，它可以使油气井更高效地开采[1]。目前无固相体系洗井液应用较为广泛，该体系的洗井液，既能防止固相污染，又能抑制粘土膨胀，是一种与地层物性相配伍的保护液体系。主要由一价盐组成，另外根据作业要求可以选择性添加缓蚀剂。该类压井液的性能具有密度范围广、腐蚀率低、杂质少、使用方便安全等优点[2，3]。
在无固相洗井液的基础上，本文研制了一种新型的硼酸盐清洁洗井液配方，该体系不仅具有无固相体系的全部优点，而且还具有较强的防硫化氢、极低的腐蚀率、更高的防膨率、超强的抗钙、镁能力以及油层保护性能[4]。是一种新型无污染的清洁洗井液配方体系。
一、配方研究及基本物性
新型硼酸盐清洁洗井液是在无固相的基础上，添加了性能优良的硼酸盐体系，通过室内研究最終确定组成配方为：2%KCl+0.3%硼酸盐A+0.6%硼酸盐B+0.2%助排剂。入井液的密度和粘度对其进一步优化设计具有重要的指导意义[5]。实验测定该洗井液常温下密度为1.03g/cm3，粘度为1.75mPa·s，其表观性质与自来水非常接近，而且流动性好，方便现场施工作业。
二、性能评价
1.腐蚀率
洗井作业中若出现腐蚀现象，将影响油气井的恢复期以及井下工具的寿命，室内一般采用恒温挂片失重法评价腐蚀程度[6]，从图1看到，新型洗井液的腐蚀率为0.006mm/a，较自来水和常规碱性洗井液的腐蚀程度大大降低了。
图1 N80试片在不同溶液中的平均腐蚀率对比
2.防膨率
针对目标油田孔一段枣Ⅱ、枣Ⅲ油组弱速敏、强水敏的特点，洗井液的防膨性也是非常重要的指标。室内采用离心法评价放膨率，从图2可以看出，3%氯化钾的放膨率为83%，硼酸盐体系洗井液的放膨率超过了90%，说明新型硼酸盐体系洗井液与氯化钾混合时能更好地抑制粘土膨胀，防止水敏储层发生水化膨胀而造成损害。
图2 不同体系的离心法放膨率对比
3.地层水配伍性
小集油田入井液的配制主要采用当地的采出污水，污水比较浑浊，钙、镁矿化度高，与地层水混合将产生成沉淀，这些沉淀附着在孔喉中，经过长时间的累积将对储层造成损害。
如图3，分别评价常温和50℃条件下洗井液与地层水的配伍性，观察到溶液混合后澄清透明且无沉淀生成。
图3. 配伍性实验对比图
根据Farmer和Ingri[7]的研究成果可知，硼酸盐水溶液中硼的存在形式会随溶液的pH变化而变化，pH越高，溶液中单硼氧配阴离子的浓度越高，反之则越低，如图4所示，pH在11左右时，溶液中主要阴离子是 ，它能够与碱金属离子和碱土金属离子发生络合作用而产生稳定的过饱和溶液[8]。
图4 硼氧配阴离子在不同水溶液中的分布关系图[7]
4.岩心渗透率恢复率
洗井液与地层水不配伍产生的沉淀可以通过酸洗和酸化等方式清除，然而，与储层岩石的不配伍会降低储层的绝对渗透率，使储层造成严重的损害。因此，还需要评价该洗井液对储层岩石的恢复程度[9]。
选取目标区块的岩心C-2和B-6进行渗透率恢复实验，从实验结果（表1、图5）可以看出，岩心经洗井液伤害后24h的渗透率恢复率都能达到80%以上，而且恢复快。对油层起到了一定的保护作用。
表1 岩心渗透率恢复率实验数据
5.H2S吸收率评价
5.1实验原理
在新型洗井液配方中，硼酸盐B是pH调节剂，控制pH在9～11范围，硼酸盐A是氧化剂，可以将H2S的S2-氧化成S单质，因此该洗井液还具有清除有毒气体H2S的作用[10]。实验原理如图6。
图6 H2S吸收实验装置图
5.2数据处理
通过对2号瓶中产生的沉淀进行过滤、干燥、称重，根据质量守恒原理，根据CuS沉淀和消耗H2SO4的重量，推导得到H2S吸收率η的计算公式如下：
式中 W1—反应消耗H2SO4的重量，g；
W2—CuS沉淀的重量，g；
5.3实验结果及分析
如表2所示，实验测得了硼酸盐体系的洗井液在不同温度（室温和50℃）条件下对H2S的吸收率，并与目前现场常用吸收剂的吸收率进行了对比[10]。
表2 H2S吸收剂在不同温度时的吸收率对比
三、结论
1.在无固相的基础上研制的新型硼酸盐清洁洗井液，具有粘度低、腐蚀率低、防膨率高、恢复率高且恢复期短等优点，对油层起到一定的保护作用。
2.超强的抗钙、镁能力使得新型硼酸盐洗井液在不同条件下都有较好的地层水配伍性。
3.体系中硼酸盐A和硼酸盐B的协同作用可以高效地除去井筒中的H2S，为现场的安全生产提供保障。
参考文献
[1] 张绍槐，罗平亚.保护储集层技术[M].北京：石油工业出版社，1993
[2] 董贤勇. 低密度泡沫液洗压井技术分析[J].石油矿场机械，2005，34（4）：102-106
[3] 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].中华人民共和国石油天然气行业标准（Q/SH1020 1860-2008）.
[4] 张爱芸，姚燕.硼酸盐水溶液中硼物种的存在形式及影响因素[J].盐湖研究，2007，15（2）：50-56
[5] 孙柏，杨家振，宋彭生，等. 硼酸盐水溶液热力学研究4.离子对[CaB（OH）4-]标准缔合常数的确定[J].化学学报，1999，57：992-996
[6] 钻井液完井液损害油层室内评价方法[J]. 中华人民共和国石油天然气行业标准（SY/T6540-2002）
[7] 陈凯，史有刚，高圣新，等. 油水井酸化用硫化氢吸收剂的研制及性能[J].石油与天然气化工，2010，39（3）：226-229
作者简介：景海权，男，1987年生，硕士研究生，2012年毕业于西南石油大学，主要从事油层保护技术服务工作。
洗井作业在油田开发中起着非常重要的作用，它可以使油气井更高效地开采[1]。目前无固相体系洗井液应用较为广泛，该体系的洗井液，既能防止固相污染，又能抑制粘土膨胀，是一种与地层物性相配伍的保护液体系。主要由一价盐组成，另外根据作业要求可以选择性添加缓蚀剂。该类压井液的性能具有密度范围广、腐蚀率低、杂质少、使用方便安全等优点[2，3]。
在无固相洗井液的基础上，本文研制了一种新型的硼酸盐清洁洗井液配方，该体系不仅具有无固相体系的全部优点，而且还具有较强的防硫化氢、极低的腐蚀率、更高的防膨率、超强的抗钙、镁能力以及油层保护性能[4]。是一种新型无污染的清洁洗井液配方体系。
一、配方研究及基本物性
新型硼酸盐清洁洗井液是在无固相的基础上，添加了性能优良的硼酸盐体系，通过室内研究最終确定组成配方为：2%KCl+0.3%硼酸盐A+0.6%硼酸盐B+0.2%助排剂。入井液的密度和粘度对其进一步优化设计具有重要的指导意义[5]。实验测定该洗井液常温下密度为1.03g/cm3，粘度为1.75mPa·s，其表观性质与自来水非常接近，而且流动性好，方便现场施工作业。
二、性能评价
1.腐蚀率
洗井作业中若出现腐蚀现象，将影响油气井的恢复期以及井下工具的寿命，室内一般采用恒温挂片失重法评价腐蚀程度[6]，从图1看到，新型洗井液的腐蚀率为0.006mm/a，较自来水和常规碱性洗井液的腐蚀程度大大降低了。
图1 N80试片在不同溶液中的平均腐蚀率对比
2.防膨率
针对目标油田孔一段枣Ⅱ、枣Ⅲ油组弱速敏、强水敏的特点，洗井液的防膨性也是非常重要的指标。室内采用离心法评价放膨率，从图2可以看出，3%氯化钾的放膨率为83%，硼酸盐体系洗井液的放膨率超过了90%，说明新型硼酸盐体系洗井液与氯化钾混合时能更好地抑制粘土膨胀，防止水敏储层发生水化膨胀而造成损害。
图2 不同体系的离心法放膨率对比
3.地层水配伍性
小集油田入井液的配制主要采用当地的采出污水，污水比较浑浊，钙、镁矿化度高，与地层水混合将产生成沉淀，这些沉淀附着在孔喉中，经过长时间的累积将对储层造成损害。
如图3，分别评价常温和50℃条件下洗井液与地层水的配伍性，观察到溶液混合后澄清透明且无沉淀生成。
图3. 配伍性实验对比图
根据Farmer和Ingri[7]的研究成果可知，硼酸盐水溶液中硼的存在形式会随溶液的pH变化而变化，pH越高，溶液中单硼氧配阴离子的浓度越高，反之则越低，如图4所示，pH在11左右时，溶液中主要阴离子是 ，它能够与碱金属离子和碱土金属离子发生络合作用而产生稳定的过饱和溶液[8]。
图4 硼氧配阴离子在不同水溶液中的分布关系图[7]
4.岩心渗透率恢复率
洗井液与地层水不配伍产生的沉淀可以通过酸洗和酸化等方式清除，然而，与储层岩石的不配伍会降低储层的绝对渗透率，使储层造成严重的损害。因此，还需要评价该洗井液对储层岩石的恢复程度[9]。
选取目标区块的岩心C-2和B-6进行渗透率恢复实验，从实验结果（表1、图5）可以看出，岩心经洗井液伤害后24h的渗透率恢复率都能达到80%以上，而且恢复快。对油层起到了一定的保护作用。
表1 岩心渗透率恢复率实验数据
5.H2S吸收率评价
5.1实验原理
在新型洗井液配方中，硼酸盐B是pH调节剂，控制pH在9～11范围，硼酸盐A是氧化剂，可以将H2S的S2-氧化成S单质，因此该洗井液还具有清除有毒气体H2S的作用[10]。实验原理如图6。
图6 H2S吸收实验装置图
5.2数据处理
通过对2号瓶中产生的沉淀进行过滤、干燥、称重，根据质量守恒原理，根据CuS沉淀和消耗H2SO4的重量，推导得到H2S吸收率η的计算公式如下：
式中 W1—反应消耗H2SO4的重量，g；
W2—CuS沉淀的重量，g；
5.3实验结果及分析
如表2所示，实验测得了硼酸盐体系的洗井液在不同温度（室温和50℃）条件下对H2S的吸收率，并与目前现场常用吸收剂的吸收率进行了对比[10]。
表2 H2S吸收剂在不同温度时的吸收率对比
三、结论
1.在无固相的基础上研制的新型硼酸盐清洁洗井液，具有粘度低、腐蚀率低、防膨率高、恢复率高且恢复期短等优点，对油层起到一定的保护作用。
2.超强的抗钙、镁能力使得新型硼酸盐洗井液在不同条件下都有较好的地层水配伍性。
3.体系中硼酸盐A和硼酸盐B的协同作用可以高效地除去井筒中的H2S，为现场的安全生产提供保障。
参考文献
[1] 张绍槐，罗平亚.保护储集层技术[M].北京：石油工业出版社，1993
[2] 董贤勇. 低密度泡沫液洗压井技术分析[J].石油矿场机械，2005，34（4）：102-106
[3] 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].中华人民共和国石油天然气行业标准（Q/SH1020 1860-2008）.
[4] 张爱芸，姚燕.硼酸盐水溶液中硼物种的存在形式及影响因素[J].盐湖研究，2007，15（2）：50-56
[5] 孙柏，杨家振，宋彭生，等. 硼酸盐水溶液热力学研究4.离子对[CaB（OH）4-]标准缔合常数的确定[J].化学学报，1999，57：992-996
[6] 钻井液完井液损害油层室内评价方法[J]. 中华人民共和国石油天然气行业标准（SY/T6540-2002）
[7] 陈凯，史有刚，高圣新，等. 油水井酸化用硫化氢吸收剂的研制及性能[J].石油与天然气化工，2010，39（3）：226-229
作者简介：景海权，男，1987年生，硕士研究生，2012年毕业于西南石油大学，主要从事油层保护技术服务工作。