碳酸鹽巖裂縫性儲層鉆井液損害評價新方法

徐璧華 石蕊

摘要：目前國內外針對碳酸鹽巖裂縫性儲層鉆井液損害機理以及相關保護方法的研究主要是集中在機理認識、應力敏感以及水鎖效應等幾個方面。碳酸鹽巖裂縫性儲層本身具有較強的復雜性以及特殊性，與常規的孔隙型砂巖儲存相比較，其損害機理以及評價方法方面都存在較大的差異性。因此在實際針對碳酸鹽巖裂縫性儲存鉆井液體系進行評價的時候會存在很大的變化。

關鍵詞：碳酸鹽巖裂縫性儲層;鉆井液;儲層傷害;評價方法

引言

碳酸鹽巖儲層通常情況下都具有非常強的非均質性，而且其裂縫也具有多樣性以及復雜性，因此在實際針對這種類型組成進行評價的時候具有較高的難度。與常規的孔隙型砂巖相比較，裂縫性碳酸鹽巖儲層實際的基質滲透率相對都比較低，因此可以完全忽略工作液對基質的入侵傷害，該類型儲層中主要的滲流通道以及儲集空間都是裂縫，因此在實際針對裂縫性儲層進行損害評價的過程中，應該主要針對裂縫損害進行探討。

1 天然碳酸鹽巖巖心人工造縫評價方法

裂縫性儲層通常情況下都具有較強的應力敏感性，因此在實際進行取芯作業的過程中，因為巖心中含有裂縫，當時到達地面的時候，會產生應力釋放現象，從而導致在地面測量的裂縫寬度會與實際較大誤差，這也是導致實驗室儲層測試參數與實際數值存在差距的主要原因之一。當前在我國主要是使用天然碳酸鹽巖巖心進行人工造縫模擬來實現對碳酸鹽巖儲層的傷害評價[1]。

人工造縫的主要方法是對天然巖心施加一定的壓力，這樣就能夠讓巖心樣品從軸向方向產生出貫穿縫。為了讓人工造縫的實際裂縫寬度能夠達到實際標準要求，通常情況下都會使用金屬絲來對裂縫進行支撐。但由于金屬絲本身具有一定的彈性，當其處于彈性范圍內的時候才能適用于虎克定律，一旦超出了金屬絲的彈性范圍，其實際產生的變形是不可逆的。另外，加入裂縫中的金屬絲很有可能會出現脫離支撐面的現象，當流體通過裂縫的時候會導致金屬絲出現一定的位移，這樣就會使的整個實驗過程中裂縫的寬度不能夠精確的確定，在此情形下，也會導致鉆井液的儲層傷害評價結果與實際作業情況存在較大的差異。

1.1人工造縫天然巖心裂縫寬度隨圍巖的變化分析

在本次實驗過程中主要選擇了某油田區塊3組奧陶系碳酸鹽巖巖心12塊來進行實驗，并充分利用加壓法來進行人工造縫。在常溫的實驗環境下，充分利用靜態巖心流動試驗儀不斷增加對巖心樣品的圍壓，根據實驗過程中測試得到的人工造縫巖心實際的裂縫寬度與圍壓之間的關系曲線以及巖心樣品實際裂縫寬度與滲透率之間的變化趨勢關系可以發現，在維延不斷增加的情況下，人工造縫天然巖心裂縫寬度會出現快速下降;當施加的圍壓超過4-5MPa的時候，裂縫實際的寬度值逐漸趨于穩定，在整個過程中裂縫整體的寬度變化幅度超過了92.5%。此外，當巖心的裂縫寬度出現變化的時候會導致其也產生較大變化。

1.2固定圍壓條件下同組人工造縫巖心裂縫寬度測試

為了針對同組人工造縫在相同的圍壓情況下裂縫寬度實際的變化情況，本次實驗主要充分利用某井下奧陶系上奧陶統中10塊碳酸鹽巖巖心進行了實驗，首先在實驗室內將巖心經過洗油、壓裂縫以及飽和地層水等處理步驟后，充分利用常規巖心滲透率恢復率評價方法對不同的裂縫寬度進行了實驗。在整個實驗過程中對巖心施加的圍壓始終穩定在5MPa，上述選取的10塊碳酸鹽巖巖心實際的裂縫寬度分別達到了14μm、12.5μm、17.5μm、30μm、61μm、18.5μm、55μm、16.5μm、41μm 和 36μm[2]。

通過分析可以發現，即使在保持圍壓相同的情況下，同一種類巖性完全相同的人工造縫巖心實際產生的裂縫寬度也存在較大差異，其中最小的裂縫寬度達到了12.5μm，裂縫寬度最大，達到了61μm。這也可以充分說明通過壓縫法得到的巖心裂縫寬度會受到偶然因素的極大影響，從而導致其在滲透率恢復率等方面也會存在較大差異。

2.新評價方法應用

2.1模擬巖心裂縫寬度的選取

在實際針對碳酸鹽巖巖心進行鉆井施工的時候，通常情況下采取的都是聚磺鉆井液以及無固相鉆井業等兩種鉆井業體系，在實驗過程中，主要選擇不銹鋼裂縫板巖心以及天然巖心人工造縫等兩種方法對兩種不同的鉆井液體系實施了儲層損害評價。在不銹鋼裂縫板巖心方法實際的應用過程中主要選取的是某油田某井的奧陶系碳酸鹽巖儲層，巖心的獲取深度處于5320-5400m之間，并選擇FMI成像測井資料對最終的結果進行解釋。通過測定資料可以發現，巖心樣品中總工發現了45條裂縫，裂縫寬度值最大達到了500μm，而最小的裂縫寬度只僅僅為10μm，平均裂縫寬度處在40～50μm之間[3]。

2.2 聚磺鉆井液儲層損害評價

通過對人工造縫巖心以及不銹鋼縫板巖心進行聚磺鉆井液儲層損害進行評價實驗可以發現。與人工造縫天然巖心評價實際的滲透率恢復率相比較，新方法評價的聚磺鉆井液儲層滲透率恢復率要小一些。這主要是因為不銹鋼板縫巖心實驗中要求其斷面能夠在較短的時間內形成濾餅，而且對其封堵條件也提出了更高的要求。

2.3 無固相弱凝膠鉆井液儲層損害評價

針對某井奧陶系碳酸鹽巖儲層進行無固相弱凝膠鉆井液損害評價可以發現。與常規評價方法下的無固相弱凝膠鉆井液體系的滲透率恢復率相比較，聚磺鉆井液的滲透率恢復率相對要高一些，這種充分說明在實際針對碳酸鹽巖儲層進行儲層損害評價的時候，常規的評價方法具有較大的局限性。也能充分說明無固相鉆井液能夠進一步對裂縫性儲層形成良好的保護。

結論

（1）在采取不銹鋼縫板巖心方法后，能夠讓裂縫寬度處在相對恒定的狀態下，而且在實際進行試驗評價的過程中，裂縫寬度的測試值與實際情況之間的誤差不會超過1%。

（2）經過實驗統計分析發現，利用新評價方法能夠將鉆井液對裂縫的侵入損害程度進行直觀的反應，在實際針對碳酸鹽巖裂縫進行評價研究的時候具有更強的適應性。

參考文獻：

[1]楊枝，孫金聲，張潔，張希文，王成彪.裂縫性碳酸鹽巖儲層保護技術研究進展[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，36（11）：4-10.

[2]徐鵬.裂縫性致密砂巖氣層油基鉆井液傷害機理及保護技術研究[D].西南石油大學，2016.

[3]鄧田青，鄢捷年，楊貴峰，葉艷，魏紅梅，姚如鋼.致密碳酸鹽巖儲層損害特征及鉆井液保護技術[J].鉆井液與完井液，2013，30（04）：25-28+93.