低滲透油藏水平井鉆井儲層保護技術研究

馬路 閆榮堃 羅佳潔

(1.長江大學石油工程學院 湖北武漢 430100)

(2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司新青玉事業部 天津大港 300280)

(3.中國石油集團冀東油田陸上作業區二區 河北唐山 063200)

(4.中國石油集團冀東油田井下作業公司工藝研究所 河北唐山 063200)

一、低滲透油藏水平井鉆井的儲層傷害原因

低滲透油藏水平井鉆井的過程中，鉆井液、完井液對儲層長時間的浸泡，將會對近井壁地帶的儲層帶來堵塞等傷害，從而影響近井壁地帶的儲層滲流能力。研究分析認為，低滲透油藏水平井鉆井過程中儲層傷害的主要機理較多，但是其中這些原因又是相互影響的，同時這些原因也存在主次性的問題。

1.固相顆粒侵入

當井眼中液柱壓力大于油氣層孔隙壓力時，固相顆粒就會隨流體一起進入油氣層，在井眼周圍或井間的某些部位沉積下來，從而縮小油氣層流道尺寸，甚至完全堵死油氣層。水平井由于鉆遇井段較長而需要較多的鉆井時間，從而鉆、完井液對儲層的浸泡時間更長，因此固相顆粒侵入更多。在鉆井過程中，一般要求鉆井液濾餅形成速度快，能穩定井壁、防漏防卡，并減輕濾液及固相的入侵及損害，但致密的濾餅會對儲集層及完井工具造成堵塞，這就要求在鉆井期間完井液要能快速形成濾餅，而完井后內外濾餅要易除、易溶、易剝落。

2.液相侵入

低滲透儲層往往粘土含量較高，鉆井液侵入儲層后粘土水化膨脹所引起的水敏損害非常嚴重。在壓差相同的情況下，低滲儲層比中、高滲地層的鉆井液瞬時濾失量較低，但在鉆井液循環的動態條件下難以形成有效濾餅以阻止鉆井液液相侵入。如果鉆井液濾液與儲層配伍性差，儲層粘土水化膨脹就會更加嚴重，導致儲層傷害。

3.水鎖損害

當油、水兩相在巖石孔隙中滲流時，水滴在流經孔喉處遇阻，產生毛管效應，低滲特低滲儲層由于孔喉較小，這種情形更為嚴重，導致嚴重的水鎖損害。毛管自吸作用和水相滯留效應引起水相圈閉。低滲特低滲水濕性儲層初始含水飽和度低，水的自吸和水鎖效應非常明顯。喉道半徑越小，毛細管壓力越大，自吸和滯留作用越明顯，油，水的界面張力越大，侵入流體的粘度越大，水相圈閉的損害就越嚴重。

4.地層與外來流體不配伍

當外來流體的化學組分與地層流體的化學組分不相匹配時，將會在油氣層中引起沉積、乳化、或促進細菌繁殖等，最終影響儲層滲透性。其中無機沉淀主要為 CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等無機垢；有機沉淀主要指膠質、瀝青質及蠟質等在鉆遇儲層中沉積，不僅可能堵塞儲層的滲流孔道，而且還可能使儲層潤濕性發生反轉，從而導致儲層滲透率下降。

二、低滲透油藏水平井鉆井的儲層保護技術

1.鉆進技術

(1)欠平衡鉆井技術

欠平衡鉆井是指鉆井過程中控制鉆井液液柱壓力低于地層壓力，允許地層流體流入井眼、循環并在地面得到有效控制的一種鉆井方式。欠平衡鉆井具有減少循環漏失和壓差卡鉆等優點，減少和防止水平井鉆井中鉆井液對地層的損害。早期的欠平衡鉆井所采用的循環介質為空氣，后來相繼發展了用氮氣、天然氣、霧、泡沫或空氣的輕質低密度鉆井液的欠平衡鉆井技術，主要用于鉆低壓低滲地層。

(2)氣體鉆井技術

氣體鉆井已形成以低密度沖洗介質為主要特征的一項綜合性鉆井新技術。氣體鉆井技術的優點：鉆速高，最高達到十幾倍；鉆頭使用壽命長；鉆井成本低；能夠在嚴重漏失地層鉆進；適用于嚴重缺水地區；巖心不受任何污染；最大限度地減少對地層的損害；在正常鉆井條件下配合沖擊鉆頭，能夠有效地防止井斜。

2.鉆井液完井液技術

(1)聚合物鉆井完井液技術

以聚合醇為代表的聚合物鉆完井液熱穩定性和抑制性強，無毒且易生物降解，對環保非常有利；由于聚合醇的濁點效應所析出的膠體微粒具有暫堵作用，因而對保護低滲儲層有利；同時，聚合物鉆完井液可以防止低滲儲層的水鎖傷害，特別適用于低滲透強水敏儲層。目前，該體系已在冀東油區進行了大面積推廣應用。

(2)強抑制可降解完井液技術

強抑制可降解完井-以MEG和甲酸鹽為主的無固相完井液體系能夠抑制地層水化膨脹,防止水敏損害的發生；具有良好的防塌能力,保證了井壁的穩定；具有很好的懸浮穩定性能，能夠防止鉆屑沉降；潤滑性好,減少摩擦系數,從而減小鉆柱的摩阻，防止卡鉆事故的發生；符合環保要求，易生物降解；能夠有效地防止地層損害,有效保護儲層，在低滲透油藏水平井鉆井領域得到越來越廣泛的應用。

三、認識和建議

1.加強低滲透油藏儲層保護研究

低滲透油氣藏一般具有泥質膠結物含量高、含水飽和度高、毛細管壓力高、水敏性高以及孔喉細小、滲透性差、結構復雜、非均質嚴重、常伴有天然裂縫等特點，儲層傷害可能發生在鉆井、固井、完井等各個環節，而且受到損害后的恢復比中高滲儲層更加困難。鉆井過程是打開儲層的第一個程序，因此要重視鉆井過程的低滲透儲層保護。

2.加強多項新技術的配合應用

在低滲油氣藏的開發中雖然壓裂是最有效的開發手段，但是在一些不適合壓裂或壓裂效果不明顯的儲層可以采取欠平衡、水平井或分支井、保護儲層的鉆井液和與之配套的完井液、裸眼完井相結合的方式來進行開發，以達到有效提高采收率和產量。

3.加強儲層保護技術管理

每一類型的儲層都有不同的特性，即使同一類型的儲層在不同地區也存在明顯差異，這就需要根據特定的損害機理采取有針對性的保護技術,大部分儲層保護技術都是通過工作液來實現的，不同地層、不同區塊、不同井型等都需要采用不同的油層保護劑。