隨著全球油氣資源開發(fā)向深層、超深層及非常規(guī)儲層延伸,井下溫度環(huán)境日趨苛刻。完井液作為保障井筒完整性和儲層保護(hù)的關(guān)鍵工作液,其高溫?zé)岱€(wěn)定性直接影響:完井作業(yè)安全性(井控風(fēng)險);儲層保護(hù)效果(滲透率傷害);完井工具使用壽命(腐蝕/沉積);經(jīng)濟(jì)效益(高溫失效導(dǎo)致的非生產(chǎn)時間)等。
隨著油氣勘探開發(fā)向深井、超深井及高溫高壓(HTHP)井發(fā)展,井下溫度超過 100°C,甚至 200°C。在此背景下,傳統(tǒng)完井液體系(如鹽水基、聚合物基)普遍存在高溫失效風(fēng)險,亟需建立精準(zhǔn)的熱穩(wěn)定性評價方法。目前,完井液在高溫環(huán)境下的老化評價方法遇到一些挑戰(zhàn):傳統(tǒng)的高溫老化試驗(yàn)(如HTHP老化罐)、高溫流變測試僅能觀察宏觀變化,無法深入分析納米級材料在高溫條件下的團(tuán)聚、沉降、降解等機(jī)制(高溫導(dǎo)致完井液組分,如納米顆粒、乳化劑的相互作用機(jī)制尚不清晰,影響配方優(yōu)化);高場核磁(>300MHz)設(shè)備昂貴,且不適用于現(xiàn)場快速檢測。因此,依托低場核磁共振技術(shù)研究完井液的高溫?zé)岱€(wěn)定性的方法應(yīng)運(yùn)而生。
低場核磁共振技術(shù)為完井液熱穩(wěn)定性研究提供了對應(yīng)的原位地層高溫環(huán)境模擬,可以建立分鐘級別的快速定量的檢測評價方法,通過T?分布快速評價納米材料分散穩(wěn)定性,進(jìn)而進(jìn)行分子運(yùn)動層面的失效機(jī)制解析。
低場核磁共振在線表征完井液高溫?zé)岱€(wěn)定性實(shí)例:
實(shí)驗(yàn)材料:
樣品:某油基完井液
儀器:低場核磁共振變溫分析儀(VTMR20-010V-I)
實(shí)驗(yàn)方案:
1、將某油基完井液分成對照組和實(shí)驗(yàn)組。
2、對照組樣品常溫25℃條件下保存測試。
3、實(shí)驗(yàn)組在核磁提供的150℃高溫條件下進(jìn)行在線老化測試,高溫老化時間為48小時。
4、通過對照組和實(shí)驗(yàn)組的T2弛豫測試對比結(jié)果,判斷該款油基完井液的高溫?zé)岱€(wěn)定性。
樣品 | T21 | T22 | T23 |
對照組 | 20ms (6%) | 189ms (54%) | 512 (40%) |
實(shí)驗(yàn)組 | 15ms (17%) | 152ms (40%) | 598ms (43%) |
通過核磁弛豫分析,可以看到對照組的完井液T22主峰位于189ms(對應(yīng)游離油相),在實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過48小時的150℃高溫老化處理后,T22主峰發(fā)生了左移下降到152ms 的位置,同時峰值面積占比發(fā)生下降;短弛豫信號圖T21由于高溫老化產(chǎn)生的乳化劑降解產(chǎn)物導(dǎo)致信號量提高12%。而長弛豫信號T23由于長時間的高溫老化,破壞了油基完井液的油水相態(tài)平衡,導(dǎo)致水分被進(jìn)一步解離,從而弛豫時間變長。
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