低壓油藏儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液研究與應(yīng)用

董宏偉 ，高 潔 ，趙 雷

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710016；2.川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，陜西西安 710016）

低壓油藏儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液研究與應(yīng)用

董宏偉1，2，高 潔1，2，趙 雷1，2

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710016；2.川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，陜西西安 710016）

隴東油田某些區(qū)塊延安組物性較好，但產(chǎn)量較低，其主要的滲流通道是儲(chǔ)層中的微裂縫，目前該區(qū)塊使用的鉆井液技術(shù)并不能很好的起到保護(hù)該儲(chǔ)層的作用。為了達(dá)到有效保護(hù)長慶油田隴東地區(qū)延安組的目的，開展了新型儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液技術(shù)的研究，采用了屏蔽暫堵技術(shù)，并結(jié)合油層保護(hù)劑PWTBA-Ⅱ，井壁表面形成封堵帶薄且致密，能有效的暫堵儲(chǔ)層，減少鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，鉆井液體系的流變性、穩(wěn)定性均較好，對(duì)儲(chǔ)層的平均傷害率為10.61%。在隴東油田的31口井進(jìn)行了成功的應(yīng)用，試油結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)井的日產(chǎn)油量明顯高于非實(shí)驗(yàn)井的日產(chǎn)油量，取得了良好的應(yīng)用效果。

隴東油區(qū)；低壓油藏；儲(chǔ)層保護(hù)；鉆井液

隴東油區(qū)油藏屬于典型低滲、低壓、低產(chǎn)“三低”油藏[1，2]，壓裂酸化作為低滲油田開發(fā)過程中一項(xiàng)有效的增產(chǎn)措施，在油田措施穩(wěn)產(chǎn)、減緩遞減中起著非常重要的作用。但是隨著新區(qū)塊不斷地發(fā)現(xiàn)、新的開發(fā)層系的增加、開發(fā)時(shí)間的逐步延長，越來越多的儲(chǔ)層呈現(xiàn)地層壓力低、投產(chǎn)后低產(chǎn)或投產(chǎn)后產(chǎn)量遞減速度快的特點(diǎn)，于是如何降低鉆進(jìn)中鉆井液污染，如何解除油層堵塞機(jī)理日趨復(fù)雜問題，以及如何解除油藏自身地質(zhì)特征的限制，進(jìn)而提高儲(chǔ)層開發(fā)效率，顯得日趨重要。針對(duì)這一問題，提出隴東油區(qū)延安組提高單井產(chǎn)量技術(shù)研究，旨在通過對(duì)儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，找出該儲(chǔ)層低壓低產(chǎn)的主要原因，建立改造思路，提高措施效果，實(shí)現(xiàn)低壓儲(chǔ)層的高效開發(fā)，針對(duì)儲(chǔ)層特點(diǎn)，開展了油井定向井、水平井保護(hù)儲(chǔ)層鉆完井液技術(shù)研究，通過室內(nèi)技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在隴東油區(qū)取得了良好的效果。

1 儲(chǔ)層傷害因素分析

研究表明[3]，A井區(qū)平均孔隙度16.69%，空氣滲透率 326.24×10-3μm2，含水飽和度 46.5%，碳酸鹽 6.2%。分析認(rèn)為主要油層延10油藏在砂體的主體帶物性較好，向兩側(cè)逐漸變差。B井區(qū)延9油藏埋深較淺，平均油層中深1 265.6 m；油層整體物性較好，平均孔隙度16.2%，滲透率 18.6 mD，聲速 241.7 μs/m，局部存在高滲帶。平均有效孔隙度13.83%，空氣滲透率119.95×10-3μm2。

根據(jù)X衍射黏土成分分析結(jié)果，研究區(qū)黏土成分包括高嶺石、蒙脫石和伊利石，且高嶺石含量最高（見表1），顯示出儲(chǔ)層存在水敏和速敏特征，無酸敏特征。因此在油層改造與注水過程中要預(yù)防液體對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

根據(jù)儲(chǔ)層保護(hù)實(shí)驗(yàn)要求，取隴東油區(qū)延9、延10組巖心，依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5358-2002《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》，在室內(nèi)進(jìn)行了速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏、應(yīng)力敏感性等一系列儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)[4]，得出儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表2）。

從表中可以看出，兩個(gè)區(qū)塊敏感性相同點(diǎn)表現(xiàn)基本為中偏弱，只有A區(qū)表現(xiàn)無酸敏。B區(qū)酸敏表現(xiàn)為中偏弱，但傷害率較低。分析原因主要是巖石孔隙中膠結(jié)物為方解石。其他敏感性均為中偏弱。數(shù)據(jù)說明微粒運(yùn)移、水敏效應(yīng)、水鎖效應(yīng)是儲(chǔ)層損害的主要原因，而壓力敏感效應(yīng)又加劇了損害程度及克服的難度。這些主要損害因素都與液相特別是水相緊密相關(guān)。水的侵入是引起該氣層嚴(yán)重?fù)p害的主要誘因。

表1 黏土礦物成分統(tǒng)計(jì)表

表2 儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 提黏劑選擇實(shí)驗(yàn)

表4 不同G301加量的性能測(cè)試

2 保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液技術(shù)研究

2.1 鉆井液室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1.1 主要處理劑篩選

2.1.1.1 提黏劑 選擇G339作為體系主要的提黏劑，G339濃度在0.1%～0.5%范圍內(nèi)改變，評(píng)價(jià)其流變性能，確定G339的加量，結(jié)果（見表3）。

從表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，加入0.2%G339，表觀黏度 AV：23 mPa·s，塑性黏度 PV：15 mPa·s，動(dòng)切力 YP：8 Pa，動(dòng)速比達(dá)到0.53，隨著其濃度的逐漸增加，動(dòng)速比反而降低，其原因主要是G339對(duì)塑性黏度的貢獻(xiàn)大于對(duì)動(dòng)切力的貢獻(xiàn)所致。

2.1.1.2 降失水劑 降失水劑G301通過競(jìng)爭(zhēng)吸附、鰲合、屏蔽高價(jià)離子、疏水效應(yīng)及吸附增溶等作用，能夠顯著降低失水，從而達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層目的（見表4）。

從表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，隨著G301用量在0%～2%的范圍內(nèi)逐漸加大，中壓失水逐漸從13 mL降至6 mL，達(dá)到降低失水的目的。

2.1.1.3 暫堵劑 根據(jù)前面研究得到的隴東油區(qū)延安組特征，即研究區(qū)延長組儲(chǔ)層中存在的微裂縫形狀多樣，廣泛發(fā)育于巖石碎屑集合體內(nèi)部，在礦物碎屑內(nèi)部和填隙物內(nèi)也發(fā)育有微裂縫。微裂縫長度不一，在10 μm～150 μm范圍內(nèi)，平均裂縫長度為91.74 μm。因此，研究隴東油區(qū)延安組選用新型暫堵劑G302（其顆粒粒徑分布見圖1），G302是一種可酸溶的球形顆粒，其粒度分布范圍主要在38 μm～63 μm，99.65%的顆粒粒徑在63 μm以內(nèi)，能很好的與儲(chǔ)層孔喉匹配，達(dá)到了既可封堵裂縫，又可封堵孔喉的目的。

2.1.2 體系配方研究 室內(nèi)對(duì)低傷害成膜封堵鉆井液展開系列實(shí)驗(yàn)研究，通過對(duì)處理劑的篩選和評(píng)價(jià)，最終確定配方，并對(duì)體系配方基本性能做了評(píng)價(jià)，結(jié)果（見表 5）。

圖1 暫堵劑粒徑分布圖

表5 鉆井液體系基本性能參數(shù)

2.1.3 體系巖心傷害評(píng)價(jià) 利用美國巖心TEMCO公司FDS-800-10000型多功能巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)儀，考察鉆井液對(duì)地層的傷害情況。選取B井區(qū)延9組兩塊巖心，室內(nèi)配制低傷害成膜封堵鉆井液，滲透率測(cè)試結(jié)果及相應(yīng)測(cè)試條件（見表6）。

從表6中可以明顯看出，B井區(qū)延9組的兩塊巖心，經(jīng)過低傷害成膜封堵鉆井液體系高溫高壓傷害后，最高滲透率恢復(fù)率達(dá)91.07%，平均傷害率為10.46%，屬于低傷害鉆井液。

另外，從現(xiàn)場(chǎng)取回正在使用的低傷害成膜封堵鉆井液樣品，選取A井區(qū)三塊巖心，進(jìn)行了靜態(tài)巖心傷害實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，傷害條件是：在模擬井底溫度60℃和圍壓5.5 MPa，內(nèi)壓3.5 MPa條件下傷害2 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表7）。

從表7可以看出，現(xiàn)場(chǎng)鉆井液評(píng)價(jià)A井區(qū)的1#、2#和3#三塊巖心，滲透率恢復(fù)率值分別是85.47%、79.86%和88.13%，傷害率分別是14.53%、20.14%和11.87%。平均傷害率為15.51%，屬于低傷害范圍。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

研發(fā)的低傷害成膜封堵鉆井液體系在B井區(qū)和A井區(qū)分別實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)共完成實(shí)驗(yàn)井31口，通過使用G339與G301復(fù)合，成功的將中壓失水控制在6 mL左右，泥餅質(zhì)量更好，加入的儲(chǔ)層保護(hù)劑PWTBA-Ⅱ，使得該體系對(duì)儲(chǔ)層的傷害率更低，利于儲(chǔ)層保護(hù)。試油結(jié)果分析如下。

3.1 B井區(qū)定向井實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井試油結(jié)果分析

從圖2可以看出，實(shí)驗(yàn)井平均日產(chǎn)油為10.2 m3，非實(shí)驗(yàn)井平均日產(chǎn)油6.57 m3，實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井相比，日產(chǎn)油量平均提高55.25%，儲(chǔ)層保護(hù)效果明顯，取得很好的效果。

3.2 A井區(qū)定向井實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井試油結(jié)果分析

從圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)井平均日產(chǎn)油為18.71 m3，非試驗(yàn)井平均日產(chǎn)油11.91 m3，實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井相比，平均日產(chǎn)油提高57.09%，結(jié)果再次充分說明了所進(jìn)行的儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著。

表6 巖心滲透率數(shù)據(jù)及相應(yīng)測(cè)試條件

注：（1）傷害壓差 3.5 MPa，傷害時(shí)間 150 min，溫度 60 ℃；（2）ko1為傷害前的原油滲透率；（3）ko2為傷害后的原油滲透率

表7 現(xiàn)場(chǎng)鉆井液對(duì)巖心傷害結(jié)果

圖2 B井區(qū)實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井日產(chǎn)油對(duì)比數(shù)據(jù)圖

圖3 A井區(qū)實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井日產(chǎn)油對(duì)比數(shù)據(jù)圖

3.3 A井區(qū)水平井實(shí)驗(yàn)井與非實(shí)驗(yàn)井試油結(jié)果分析

圖4 A井區(qū)實(shí)驗(yàn)水平井與非實(shí)驗(yàn)水平井日產(chǎn)油對(duì)比數(shù)據(jù)圖

由圖4可知，A井區(qū)實(shí)驗(yàn)的2口水平井的平均日產(chǎn)油為41.7 m3，鄰井非實(shí)驗(yàn)水平井平均日產(chǎn)油27.3 m3，單井日產(chǎn)油量平均提高52.75%，說明體系對(duì)水平井的儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）隴東油區(qū)延安組敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明微粒運(yùn)移、水敏效應(yīng)、水鎖效應(yīng)是儲(chǔ)層損害的主要原因，而壓力敏感效應(yīng)又加劇了損害程度及克服的難度。這些主要損害因素都與液相特別是水相緊密相關(guān)。水的侵入是引起該氣層嚴(yán)重?fù)p害的主要誘因。

（2）根據(jù)儲(chǔ)層損害特點(diǎn)，研究的低傷害成膜封堵鉆井液體系，具有抑制性強(qiáng)、失水小、屏蔽暫堵等特點(diǎn)。通過模擬地層條件測(cè)試鉆井液對(duì)巖心傷害，結(jié)果表明該體系能有效降低現(xiàn)場(chǎng)鉆井液對(duì)巖心的傷害，平均傷害率為15.51%，屬于低傷害。

（3）試油結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)井的日產(chǎn)油量明顯高于非實(shí)驗(yàn)井的日產(chǎn)油量，說明所進(jìn)行的儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著，所研發(fā)的鉆井液體系應(yīng)該大量應(yīng)用推廣。

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Mud fluid of research and application of reservoir protection in low-pressure reservoirs

DONG Hongwei1，2，GAO Jie1，2，ZHAO Lei1，2
（1.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oilamp;Gas Fields，Xi'an Shanxi 710016，China；2.Engineering Technology Institute of Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710016，China）

There are good reservoir properties in Yan'an formation of some blocks in Longdong oilfield,but the production is too low,and the main flow channel of reservoir is micro fracture,so the drilling fluid system in this block is not very good to play the role of reservoir protection.In order to achieve effective protection of Yan'an formation in Longdong oilfield,a low-damage film-forming drilling fluid system with the reservoir protection agent PWTBAII was studied,which have some properties such as plug-temporary,low damage,good stability and rheological properties.Laboratory tests show that the average damage rate is 10.61%.It has been successfully applied in 31 wells in Longdong oilfield.And the daily oil production of the well which using low-damage film-forming drilling fluid system is obviously higher than that of the former well.

Longdong oilfield；low-pressure reservoirs；reservoir protection；mud fluid

TE254.1

A

1673-5285（2017）11-0038-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.009

2017-10-25

董宏偉，男（1979-），工程師，碩士，2007年畢業(yè)于中國科學(xué)院研究生院，現(xiàn)在川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院從事鉆完井液技術(shù)研究工作，郵箱：donghw_gcy@cnpc.com.cn。