準(zhǔn)噶爾盆地中部3區(qū)油層保護(hù)技術(shù)研究

王俊濤

（勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東東營 257000）

準(zhǔn)噶爾盆地中部3區(qū)位于新疆塔城地區(qū)和昌吉回族自治州境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造上處于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷昌吉凹陷西段，主要勘探目的層系為侏羅系、白堊系。從前期現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來看，屏蔽暫堵技術(shù)對(duì)中滲地層能夠較好地保護(hù)油氣層，但由于準(zhǔn)噶爾盆地中部三區(qū)油層埋藏深度大、儲(chǔ)層成巖和壓實(shí)作用強(qiáng)烈（油氣藏一般埋深5 000 m以上）等因素的影響，地層壓力高，致使鉆井液密度大，同時(shí)存在著不同壓力、不同孔滲的多種儲(chǔ)層，尤以低滲油藏為常見，且深部溫度較高（地層溫度120～160℃），使得鉆井液性能維護(hù)處理和保護(hù)油氣層工作難度增大。

1 油層傷害機(jī)理研究

1.1 低滲油藏傷害特點(diǎn)

低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)最主要的特點(diǎn)就是孔隙小，喉道細(xì)，所以油層傷害與中、高滲儲(chǔ)層相比有諸多特殊性：首先是固相污染降到次要地位，其次是賈敏效應(yīng)更加顯著，第三是儲(chǔ)層敏感性更加突出，第四是流-固耦合作用影響更加明顯。

1.2 鉆井過程遇到的傷害因素

通過文獻(xiàn)調(diào)研、地質(zhì)分析、理論探討和有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，綜合上述地層傷害特點(diǎn)分析認(rèn)為低滲油藏鉆井過程中常存在如下油層傷害問題：液相侵入低滲儲(chǔ)層引起儲(chǔ)層敏感問題，液相侵入低滲儲(chǔ)層引起水鎖效應(yīng)，親水性低滲儲(chǔ)層欠平衡條件下的自然吸吮問題，低滲油層的壓力敏感問題，鉆井液固相侵入低滲油層造成堵塞現(xiàn)象。

2 儲(chǔ)層特點(diǎn)

2.1 儲(chǔ)層物性特點(diǎn)

中部3區(qū)儲(chǔ)層埋深5 800～6 550 m，壓實(shí)程度高，膠結(jié)物主要有自生石英、鐵方解石、鐵白云石及泥質(zhì)雜基，膠結(jié)類型以孔隙式為主。永1井平均孔隙度10.34%，滲透率 0.292×10-3μm2，孔喉半徑分布范圍較寬，平均孔喉半徑 0.219 μm，最大孔喉半徑 1.019 μm，屬低孔隙度特低滲透油藏。從X射線衍射分析結(jié)果，由數(shù)據(jù)可見儲(chǔ)層主要巖性為砂巖，砂巖全巖礦物含量中石英含量為49%～54.25%，鉀長石含量為7%左右，斜長石含量為15.5%～32.2%，粘土總量平均為7.25%～9.8%，方解石含量少為2%，且兩口井不同深度含量變化較大。

從粘土礦物成分的分析數(shù)據(jù)，可以看出儲(chǔ)層中綠泥石含量較高，高嶺石、伊利石、伊/蒙混層具有一定的含量，伊/蒙混層具膨脹性能，容易引起水敏，高嶺石等可游移顆粒受到流體剪切應(yīng)力的影響，可能隨流體在孔喉內(nèi)移動(dòng)，很容易在較小的喉道處形成閥門，堵塞喉道降低油層的滲透率，引起各種敏感性。粘土礦物成份主要為綠泥石和伊蒙混層兩種，含量較高且分布穩(wěn)定。電鏡觀察其產(chǎn)狀呈片狀、發(fā)絲狀、蜂窩狀充填在巖石中。兩井孔滲測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)表明，永1井孔隙度為10.01%，永6井孔隙度為9.80%。永1井平均滲透率為 0.292×10-3μm2，永 6井平均滲透率為 0.225×10-3μm2。根據(jù)石油天然氣勘探標(biāo)準(zhǔn)對(duì)砂巖儲(chǔ)層孔滲性的分類方案，大部分樣品具有低孔、超低滲特點(diǎn)，儲(chǔ)層物性差。

2.2 儲(chǔ)層敏感性分析

2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及方法 本實(shí)驗(yàn)采用SL-3型恒流恒壓多用途靜態(tài)巖芯流動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)方法采用目前國內(nèi)通用的巖芯敏感評(píng)價(jià)方法對(duì)巖芯進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

2.2.2 敏感性分析結(jié)果 速敏試驗(yàn)流速點(diǎn)選定為0.05～2.5 mL/min，從所有實(shí)驗(yàn)樣品看，盡管多數(shù)樣品的臨界流速較低，均發(fā)生在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)流速點(diǎn)0.5 mL/min，基本上屬弱速敏范圍。永6井的速敏程度為弱，臨界流速為0.5 mL/min，再進(jìn)行下面的水敏、鹽敏等評(píng)價(jià)時(shí)，可將流速定為0.25 mL/min。

水敏試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層呈中等偏弱水敏性，滲透率損害平均為34.2%，其他均呈中等偏強(qiáng)水敏性，滲透率損害平均值為53%。永6井水敏程度均為中等，是主要的敏感性傷害。

鹽敏試驗(yàn)采用的流體礦化度系列為:80 000 mg/L、60 000 mg/L、40 000 mg/L以及0 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，永6井的臨界鹽度不低于20 000 mg/L。其鹽敏感性規(guī)律與水敏感性試驗(yàn)基本吻合，反映了水敏傷害程度為中等傷害。

堿敏試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)造成的滲透率損害值為17.3%～33.7%，發(fā)生堿敏的pH在9左右，隨著堿性增強(qiáng)，滲透率不斷下降，當(dāng)pH＞11后，pH對(duì)巖石滲透率影響明顯減弱。試驗(yàn)結(jié)果表明，臨界pH值為11，堿敏指數(shù)為0.146～0.216，堿敏程度為弱。

實(shí)驗(yàn)看出巖芯酸化處理，滲透率降低10%～20%左右，存在弱酸敏性損害。

3 鉆井液油層傷害評(píng)價(jià)

3.1 實(shí)驗(yàn)用鉆井液配方及性能

實(shí)驗(yàn)用鉆井液基礎(chǔ)配方鉆井液1的成分包括：4%膨潤土+2.0%AT-2+0.5%CXP-2+3.0%HFT301+0.1%KPAM+0.5%SJ-1+0.5%AT-1+3.0%SMP-2。在此基礎(chǔ)配方上增加了SP-80、聚合醇形成了鉆井液2。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)兩套鉆井液進(jìn)行了常規(guī)性能測(cè)試，結(jié)果（見表2）。同時(shí)，對(duì)兩套鉆井液進(jìn)行了活性和抑制能力的對(duì)比分析，結(jié)果（見表3）。

3.2 儲(chǔ)層保護(hù)試驗(yàn)

使用表1中的兩套鉆井液配方對(duì)表4中的巖心進(jìn)行了動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（見表5）。使用SL-3型恒流恒壓多用途靜態(tài)巖芯流動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)這兩塊巖心進(jìn)行了動(dòng)態(tài)污染前后的滲透率進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（見表6）。

表1 試驗(yàn)用鉆井液配方

表2 鉆井液常規(guī)性能

表3 鉆井液配方抑制性和表面活性對(duì)比表

表4 試驗(yàn)巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表5 鉆井液動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 巖心滲透率恢復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過上述實(shí)驗(yàn)表明，加入聚合醇、SP-80這些低分子表面活性劑的鉆井液能有效降低鉆井液濾液的表面張力，減少低滲致密砂巖的水鎖損害，滲透率恢復(fù)試驗(yàn)結(jié)果表明鉆井液2的最終滲透率恢復(fù)值均在85%以上，表明該鉆井液體系對(duì)該區(qū)塊油層傷害較小，基本可以滿足該區(qū)塊鉆井油層保護(hù)需要。

4 結(jié)論

（1）通過永1、永6井巖性分析，該區(qū)塊平均孔隙度10%左右，滲透率小于1×10-3μm2，屬低孔隙度特低滲透油藏。孔喉半徑分布范圍較寬，平均孔喉半徑為0.219 μm，最大平均孔喉半徑1.019 μm。儲(chǔ)層主要巖性為砂巖，粘土總量平均為7.25%～9.8%，粘土礦物成分以綠泥石為主，伊利石次之。巖心中自生石英與溶孔以及粘土礦物夾雜裂縫，部分表面被溶蝕，粒間孔粘土礦物含有溶蝕孔隙，部分顆粒向粘土礦物轉(zhuǎn)化，見長石被溶蝕淋濾及針葉狀綠泥石，有片狀礦物被壓彎。儲(chǔ)層存在弱速敏，中等水敏程度，臨界礦化度為20 000 mg/L，存在弱堿敏、弱酸敏。

（2）低滲儲(chǔ)層一個(gè)致命的弱點(diǎn)就是易形成水鎖損害，引起水鎖的原因主要有兩點(diǎn)，即毛細(xì)管力自吸作用和液相滯留效應(yīng)。要降低水鎖傷害的一個(gè)基本原則就是，當(dāng)工作液不可避免要進(jìn)入地層的話，一定要確保侵入的工作液能夠順利返排。

（3）通過降低界面張力，以及降低濾液粘度可以實(shí)現(xiàn)侵入濾液最大程度的返排，減少單位孔隙體積內(nèi)濾液的滯留量，削弱水鎖的不利影響。

（4）通過實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)場(chǎng)鉆井液配方對(duì)該區(qū)塊油層傷害較小，能夠滿足該區(qū)塊鉆井油層保護(hù)需要。鉆井液中加入聚合醇和SP-80對(duì)滲透率恢復(fù)值有所改善。

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