保護低滲油氣藏的鉆完井液技術

何 松，馬 巖，馮桓榰，邢希金，周定照，谷 林

（中海油研究總院，北京100028）

按石油天然氣行業標準，低滲油氣藏是指：油藏儲集層為砂巖，空氣滲透率介于（10～50）×10-3μm2儲層；氣藏為絕對滲透率介于（1～20）×10-3μm2，孔隙度介于10%～15%的儲層。中國低滲油氣田分布比較廣泛，資源量大，近幾年探明低滲儲量比例從30%增大到70%。截至2007年，探明低滲透石油地質儲量為99.4×104t，占全國的36%；探明低滲天然氣地質儲量為4.95×1012m3，占全國的 67%[1]。

據初步統計，我國海上已發現低滲油藏的規模約為1.5×108m3，并且隨著深層油氣的勘探，其規模將會越來越大。我國海上已發現的低滲儲量約72%分布在渤海海域；約26%分布在南海西部地區。目前受技術及成本限制，海上很多低滲儲量難以動用，如果能夠有效動用這些儲量，可以增加（1500～3000）×104m3產量[2]。本文通過分析低滲油氣田儲層孔隙結構特征入手，通過室內試驗，研究出適用于海上保護低滲油氣藏的鉆井液體系。

表1 低滲儲層孔隙結構參數

1 低滲儲層孔隙結構特征

按成因可分為原生低滲儲層和次生低滲儲層。其中原生低滲儲層主要受沉積作用控制，以原生粒間孔隙為主，這種儲層目前發現還比較少；而次低滲儲層主要受成巖作用控制，以溶蝕孔隙為主，國內發現的絕大部分低滲層均屬此類[3]。海上低滲儲層的特點為儲集空間多以次生溶蝕孔隙為主，另具少量原生孔隙。喉道類型主要以管束狀為主，少量片狀、彎片狀。喉道連通性差，片狀自生粘土礦物在溶蝕孔隙中橋接分割孔喉，孔喉結構主要為中孔微喉、大孔微喉[4]。

從表1數據可以看出看出，該油田各井儲層孔隙度為10.71%～21.41%，滲透率范圍為（0.22～71.76）×10-3μm2，孔滲范圍為低孔低滲，鉆完井液進入喉道后將對喉道孔滲影響嚴重。排驅壓力為0.13～0.59MPa，主流喉道半徑0.4～41.7μm2，若儲層孔隙被流體或固相進入，難以清除。

從圖1可以看出，壓汞曲線中間平緩段較長，說明巖石喉道分布較為集中，分選性較好，但是平緩段位置比較靠上，說明巖石喉道半徑較小，排驅壓力較大，孔喉半徑較小。

2 實驗研究保護低滲透儲層的鉆井液體系

目前，使用非成熟鉆井液技術在海洋鉆井過程中風險較大，根據海洋石油多年鉆井經驗，在原有體系上進行優化仍然是主導思路，因而本次研究選擇海洋鉆井常用的PEM體系作為對象，通過優化配方來達到保護低滲透儲層的目的。在考慮目前油價的條件下，即控制成本，又保護儲層，符合海上油田大規模開發低滲油氣藏的要求。

以A1-7低滲透油田為例，在PEM體系基礎上使用成膜技術與屏蔽暫堵技術相結合，從而達到儲層保護效果。推薦鉆開液的配方為：

3%坂土/海水+0.2%堿A+0.15%堿B+0.5%抑制劑+0.4%包被劑+2.5%SPNH+2%SMP-1+1%DYFT-2+2%GJC+0.15%XC+1.5%CMJ+2%GBL+5%KCl+儲層保護劑ZD-1+重晶石。

根據A1-7油田儲層孔隙結構特征，推薦保護低滲儲層的鉆井液體系暫堵顆粒為：

低滲、特低滲儲層保護劑ZD-1：1.5%400目超細碳酸鈣+1.5%納米碳酸鈣+1%2200目超細碳酸鈣+0.1%～0.5%纖維LF+3%EP-2(軟化點為80～120℃的可變形粒子)。

2.1 性能

從表2中實驗數據看出，優化的非儲層段PEM鉆井液及鉆開液都具有優良流變性、失水造壁性、潤滑性和抑制性，能滿足該鉆井工程的需要。

2.2 儲層保護效果

從表3可以看出，PEM鉆井液及鉆開液具有良好的儲層保護效果，滲透率恢復值達到80%以上。

表2 鉆井液體系主要性能

從表4可以看出，PEM鉆井液及鉆開液能有效地降低濾液進入儲層喉道，達到儲層保護的效果，液體濾失量很小。

2.3 與油基對比實驗

表3 單一PEM鉆井液動態損害評價實驗結果

表4 鉆井液循環過程中不同時間點的累計濾失量和巖芯滲透率變化統計

A1-4區塊油基鉆開液體系：油（5#白油）∶水=8∶2+4%主乳化劑+3%輔乳化劑+2%MONYL+0.5%～0.8%HSV+2%潤濕劑MOWET+2.5%有機土+5%降濾失劑MOTEX+2%堿度調節劑+1.5%400目超細碳酸鈣+1.5%1250目納米碳酸鈣+1%2200目超細碳酸鈣+0.1%～0.5%纖維LF+重晶石(密度1.15～1.42g/cm3)。

從表5可以看出，油基鉆井液滲透率具有很好的儲層保護效果，滲透率恢復值在85%以上，PEM鉆井液的滲透率恢復值在80%以上，基本能達到油基鉆井液的效果。

3 結論與認識

表5 單一油基鉆井液動態損害評價實驗結果

（1）海上低滲儲層的儲集空間多以次生溶蝕孔隙為主，同時具少量原生孔隙。喉道類型主要以管束狀為主，少量片狀、彎片狀。喉道連通性差，孔喉結構主要為中孔微喉、大孔微喉，在鉆完井作業過程中存在易固相侵入、易發生敏感性、易水鎖損害、易乳狀液堵塞、易結垢等特點。

（2）針對低滲儲層，通過室內實驗研究，優選出適用于海上低滲油氣田的PEM鉆井液及鉆開液。它是在常規體系上改進的，主處理機簡單，易于采購，便于現場人員的操作及對性能的調控，同時具有優良流變性、失水造壁性、潤滑性和抑制性，濾失量小，能達到儲層保護效果。