超低滲透復(fù)合屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)

袁洪水，和鵬飛，袁則名，徐 彤，張子明

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

超低滲透復(fù)合屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)

袁洪水，和鵬飛，袁則名，徐 彤，張子明

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

鉆井液是整個鉆井過程中至關(guān)重要的一部分，特別是在開采了較長時間的老區(qū)塊，地層壓力下降較為明顯、砂段層間矛盾突出，選擇合適的鉆井液就顯得尤為重要。采用超低滲透復(fù)合屏蔽暫堵技術(shù)的鉆井液具有良好的泥頁巖抑制性和儲層保護(hù)性能，對于老區(qū)塊面對的問題較為適用，在綏中M區(qū)和N區(qū)的應(yīng)用均取得了不錯的效果，同時該鉆井液攜屑性好、工程性能調(diào)整簡易的優(yōu)點，適合在疏松砂巖油藏推廣應(yīng)用。

超低滲透；鉆井液；儲層保護(hù)性；抑制性；疏松砂巖

綏中油田通過長期開采處于儲層能量不足、產(chǎn)量遞減、含水上升階段。但由于油田的采出程度并不高，采收率只有24.3%，為解決該油田開發(fā)存在的矛盾，提高油田的采油速度及采收率，決定通過井網(wǎng)加密提高采收率[1-3]。從油田評價井RFT測壓和DST測試資料分析，屬于正常溫度系統(tǒng)；原始地層壓力系數(shù)接近1.0，屬于正常壓力系統(tǒng)。但是由于油田已投產(chǎn)多年，隨著開采的進(jìn)行，地層壓力不斷下降，目前儲層壓力系數(shù)已經(jīng)下降至0.8左右。由于油田目的層?xùn)|營組各個油層的孔隙度和滲透率不同，原油采出程度也不同，所有小層的層間壓力系數(shù)也存在差異，加上長期注水量不足，注水分布不均，導(dǎo)致不同的井區(qū)儲層壓力系數(shù)不同，儲層壓力普遍下降2 MPa～4 MPa[4-7]。所以調(diào)整井作業(yè)時面臨各儲層壓力系統(tǒng)復(fù)雜、壓力系數(shù)差異較大、層間矛盾嚴(yán)重、部分儲層滲漏率較高且衰減嚴(yán)重的問題。

1 鉆井液體系優(yōu)選

在諸如綏中地區(qū)一類的稠油油田，隨著開采作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，儲層能量逐步下降，逐漸發(fā)展成為衰竭油田。由于綏中油田儲層壓力下降2 MPa～4 MPa，部分儲層的壓力系數(shù)已經(jīng)降低至0.7～0.8，且壓力分布狀況復(fù)雜，層間矛盾突出，給鉆井液體系的選擇帶來了很大的調(diào)整，常規(guī)的鉆井液泥餅承壓能力只有3 MPa左右，如果采用普通的鉆井液，井下漏失風(fēng)險非常大，污染儲層的現(xiàn)象非常突出。

某X鉆井液體系是一種新的鉆井液體系，其主劑為ZJ-VIS-01（成膜包被劑）。鉆井液性能維護(hù)主要有ZJ-VIS-02（成膜封堵劑）、ZJ-01（抗溫防塌劑）、ZJ-02（成膜防塌抑制劑）、ZJ-03（潤滑防卡劑）和ZJ-04（抗溫降濾失劑），加重采用石灰石。該體系融合了超低滲透鉆井液技術(shù)與廣譜型屏蔽暫堵技術(shù)。通過儲層孔喉特征優(yōu)選匹配的儲層保護(hù)添加劑，優(yōu)化固相顆粒實現(xiàn)匹配性暫堵。實驗顯示泥餅最高承壓能力達(dá)到了7 MPa，從而降低了井下漏失的風(fēng)險，滿足了衰竭油氣藏儲層保護(hù)需要。此項技術(shù)對鉆遇的不同滲透率油層均能有效的減少損害，對于解決油層層間矛盾、油層壓力下降等問題尤為適用。X體系配方如下：

該型鉆井液的基本性能（見表1）。從表1實驗結(jié)果可以看出，該體系具有良好的流變性和失水造壁性，能夠較好地滿足現(xiàn)場應(yīng)用的需要。

為了進(jìn)一步評價該鉆井液體系的儲層保護(hù)效果，還組織開始了一系列評價實驗，對該型鉆井液體系的儲層保護(hù)效果有了充分的認(rèn)識。

1.1 體系性能評價實驗

1.1.1 降濾失性能 對普通的有土相水基鉆井液體系，達(dá)到該要求比較容易，但對于無固相的成膜鉆井液體系，要求暫堵劑通過作橋塞和填充粒子達(dá)到降低濾失的作用相對比較困難。API濾失量和高溫高壓條件下的靜態(tài)濾失量室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)（見表2）。

由表2可以看出，該鉆井液的API濾失量很低，僅為2.6 mL，對無固相體系而言，比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（8 mL）低5.4 mL；高溫高壓靜態(tài)濾失量也只有4.8 mL，該值比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（25 mL）低20.2 mL，因此該鉆井液體系基本上達(dá)到了隔離水的要求。兩種濾失條件下形成的濾餅均薄而致密，用水沖洗不易沖破，濾餅質(zhì)量良好。

1.1.2 濾失造壁性 實驗表明，X鉆井液體系動濾失量在60 min后的變化增量為零，介質(zhì)轉(zhuǎn)換為清水后效果一致，表明該體系的泥頁巖防塌性能和保護(hù)儲層效果較好。實驗結(jié)果（見圖1）。

圖1 濾失造壁性

1.1.3 結(jié)構(gòu)密封性能 濾失實驗完畢后倒出鉆井液，緩慢倒入清水并用氮氣加壓至6.9 MPa，測定濾餅對清水的封堵能力。實驗結(jié)果表明：形成的暫堵膜能形成封閉的膜結(jié)構(gòu)。

表1 鉆井液基本性能

表2 濾失性評價結(jié)果

表3 抑制性能評價

在井壁上可形成一層結(jié)構(gòu)致密的膜，可以有效地封堵鉆井液侵入地層，鉆井液濾液侵入深度淺，從而能顯著提高綏中油田衰竭油氣藏地層的承壓能力，減少鉆井液固相和液相的侵入，不僅有助于提高鉆井液對高孔高滲儲層的封堵防塌性，保證鉆井作業(yè)安全，而且也能顯著提高衰竭油氣藏的油氣層保護(hù)能力。

1.1.4 抑制性能評價實驗 將50 g 2 mm～5 mm的巖屑加入到不同的鉆井液（350 mL）中，在80℃下滾動16 h，測定0.45 mm篩余量，計算頁巖回收率；再將20 g～30 g整塊巖心加入到不同的鉆井液中，在常溫下浸泡16 h，取出，洗去黏附的鉆井液，再置于淡水中浸泡24 h，取出稱重，烘干后再稱重，測得吸水量，結(jié)果（見表3）。由表3可看出，泥頁巖在成膜鉆井液中處理后，吸水量減小，水化趨勢顯著降低，穩(wěn)定性高。

圖2 M區(qū)東營組返出巖屑

以上實驗結(jié)果表明，X鉆井液體系具有良好的抑制性能。鉆井液黏度相對較高，并且加入的成膜劑和油保劑在裸眼井段的井壁上可形成一層屏蔽暫堵膜，保護(hù)了井壁，阻止了游離水分子向井壁深處擴散，鉆屑同樣受到高分子聚合物的包被作用，減弱了其水化和分散程度。其巖屑滾動回收率為94%，說明鉆井液能夠較好的抑制東營組巖屑和井壁水化分散、膨脹，有利于穩(wěn)定井壁和保護(hù)儲層（見圖2、圖3）。

圖3 M21井井徑測井曲線

1.1.5 巖心滲透率恢復(fù)值實驗 采用X鉆井液在1#巖心（380 mD）和2#巖心（960 mD）上做滲透率恢復(fù)實驗，比較未加暫堵劑和加暫堵劑后鉆井液的滲透率恢復(fù)值。1#（380 mD）巖心的暫堵方案為1 000目:300目:100目＝10:50:40，調(diào)整后暫堵方案為1 000目:300目:100 目＝15:43:42。2#（960 mD）巖心的暫堵方案為600 目：300 目：100 目＝10：30：60，調(diào)整后暫堵方案為600目:300目:100目＝15:20:65。實驗數(shù)據(jù)（見表4）。

表4 巖心滲透率恢復(fù)值實驗數(shù)據(jù)

從表4實驗結(jié)果可以看出，X鉆井液體系具有很好的儲層保護(hù)效果，經(jīng)計算，上述4塊巖樣中，加入理想充填暫堵劑的2塊巖樣的平均滲透率恢復(fù)值達(dá)到89.60%。顯示出該鉆井液體系較好的巖心封堵能力，油氣層保護(hù)效果顯著。

1.1.6 攜帶巖屑性能 攜帶巖屑出井主要靠泥漿泵的水力作用。另外，由于X體系中所使用的線型高分子聚合物有調(diào)節(jié)鉆井液流變性的作用，使得該鉆井液在循環(huán)過程中表現(xiàn)出優(yōu)良的剪切稀釋特性，大顆粒的巖屑也比較容易被攜帶出井口。M區(qū)館陶組底礫巖巖屑返出照片（最大礫石顆粒粒徑達(dá)到10 mm）（見圖4）。

圖4 M區(qū)返出礫石照片

1.2 完井返排數(shù)據(jù)

X體系為低固相鉆井液體系，其中固相以CaCO3為主、含有瀝青。其成膜組分主要為瀝青和CaCO3，配合ZJ-VIS-02成膜。CBF體系主要由成膜劑、抑制劑、聚合物增黏提切劑和對儲層孔喉具有暫堵作用的油保劑特殊粒子（CaCO3為主）組成的膠體體系，克服了普通鉆井液中黏土粒子對儲層的損害，能夠最大限度降低固相對儲層損害。而且X體系良好的濾失造壁性所形成的薄而致密的泥餅不易被水沖破，最大限度的降低了濾失水對儲層的損害。在試用的幾口井的返排效果（見表5），從表中可以看出井的實際產(chǎn)液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于預(yù)期的配產(chǎn)量，說明X體系的儲層保護(hù)效果較為理想。

表5 返排數(shù)據(jù)表

1.3 現(xiàn)場性能維護(hù)

X鉆井液體系的性能維護(hù)及參數(shù)調(diào)整相對簡易。整個鉆進(jìn)過程中按照配方加入VIS-01和VIS-02維護(hù)性能，在轉(zhuǎn)化泥漿過程中加入白油（無熒光）和聚合醇作為潤滑劑維持鉆井液的潤滑性；加入白瀝青和ZJ-01作為防塌劑維護(hù)井壁。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果

這些技術(shù)的綜合應(yīng)用對于渤海衰竭油藏的再開發(fā)起到顯著的作用，鉆完井作業(yè)均安全、順利，油藏保護(hù)效果顯著，單井產(chǎn)能均大幅度提高。已經(jīng)完成的SZ36-1-N平臺、M平臺鉆井期間沒有發(fā)生井下漏失現(xiàn)象，鉆完井效率有了明顯的提高。N平臺和M平臺所采用的CBF鉆井液體系對衰竭油藏的儲層保護(hù)起到了良好的效果，N平臺已投產(chǎn)2口井、M平臺已投產(chǎn)4口井，ODP平均配產(chǎn)為55.6 m3/d，投產(chǎn)一個月后實際平均產(chǎn)量為79 m3/d，達(dá)到ODP配產(chǎn)142%。

3 結(jié)論

X鉆井液體系在綏中田一期調(diào)整項目開發(fā)中起到了很好的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著海上油田的逐步開發(fā)，越來越多的油田步入中后期，儲層壓力衰竭，儲層保護(hù)壓力加大，衰竭油藏的儲層保護(hù)技術(shù)也必將在更多的油田推廣，為衰竭油藏的再開發(fā)創(chuàng)造更大的效益。

［1］陳毅，和鵬飛，岳文凱，等.渤海油田某區(qū)塊深部衰竭油藏儲層保護(hù)配套技術(shù)［J］.石油化工應(yīng)用，2016，35（5）:14-16.

［2］和鵬飛，等.遼東灣某油田大斜度井清除巖屑床技術(shù)的探討［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，（6）:35-37.

［3］李海玉，和鵬飛，鄭超，等.小井眼側(cè)鉆底水油藏水平井E15H1 鉆井技術(shù)［J］.石油化工應(yīng)用，2016，35（6）:29-31.

［4］和鵬飛，萬祥，羅曼，等.渤海疏松砂巖密閉取心低收獲率應(yīng)對措施探討［J］.非常規(guī)油氣，2016，3（3）:92-95.

［5］王昆劍，趙少偉，和鵬飛，等.水平井高效實施新技術(shù)在渤海油田的應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2016，35（6）:35-39.

［6］王允海，和鵬飛，萬祥，等.渤海152.4 mm小井眼長裸眼段篩管完井技術(shù)［J］.石油化工應(yīng)用，2016，35（5）:27-29.

［7］和鵬飛，侯冠中，朱培，等.海上Φ914.4 mm井槽棄井再利用實現(xiàn)單筒雙井技術(shù)［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，43（3）:45-48.

Ultra-low permeability composite shielding temporary plugging drilling fluid technology

YUAN Hongshui，HE Pengfei，YUAN Zeming，XU Tong，ZHANG Ziming
（CNOOC EnerTech-Drillingamp;Production Co.，Tianjin 300452，China）

Drilling fluid is a crucial part of the whole drilling process,especially in the old mining block for a long time.The formation pressure decreased obviously,while sand inter layer contradiction,it is very important to choose a suitable drilling fluid.Filming sealing drilling fluid has good reservoir protection performance and inhibition of shale,is more suitable for the old block face the problem of application in Suizhong M area and N area have achieved good results,while filming sealing drilling fluid has good performance and carrying the advantages of simple adjustment,suitable for application of unconsolidated sandstone reservoir.

Ultra-low permeability；drilling fluid；reservoir protection；inhibition；unconsolidated sandstone reservoir

TE254.1

A

1673-5285（2017）11-0028-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.007

2017-10-10

袁洪水（1981-），工程師，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，長期從事海洋鉆井監(jiān)督技術(shù)及數(shù)據(jù)分析工作。