新型高密度無固相鉆開液在蓬萊油田的應用

陳增海

（中海石油（中國）有限公司蓬勃作業公司，天津 300457）

渤海蓬萊19-3油田是中國海洋石油總公司與美國康菲石油中國公司在渤海海域合作勘探發現的油田。2002年12月底，蓬萊19-3油田先導生產試驗區（I期）投產，明化鎮組下段和館陶組為該油田的主要含油層系。在開發的過程中，暴露出油層層間矛盾突出、注入水突進明顯、部分區塊或井組含水較高，局部區域單井控制儲量相對較高等問題。因此布置了調整井井位，但受到鉆機能力和固控條件的限制，在鉆遇泥巖后，泥巖顆粒不能及時清理，被研磨較細，固相顆粒的侵入影響體系的封堵性能，導致地層污染[1-5]。針對蓬萊區塊地層特點結合分析地質特征（局部注水高壓、衰竭層低壓）與鉆井液性能室內試驗，開展了新型高密度無固相鉆井液的研究與應用。

1 蓬萊區塊儲層特點

蓬萊油田儲層油層厚度為50 m～150 m；儲層巖性為砂巖、粉砂巖及泥巖交互層，平均孔隙度28%，滲透率情況為巖心試驗測得的滲透率分布情況（見表1），含油飽和度為50%～70%。從表1可以看出，三口井滲透率在1 D為15.3%；在500 mD～1 000 mD的占30%以上；100 mD以上的占73%以上。證明該油田以中、高滲儲層分布為主，儲層物性好，對鉆井液的封堵承壓以及儲層保護要求高。

2 體系介紹

新型高密度無固相體系是一種可逆弱凝膠體系，研發的主要目的是保證良好的流變性、對儲層和環境影響最低化、實現無破膠作業條件下的直接返排。主要技術方法是，首先通過儲層孔隙度分析，選擇合理匹配粒徑級別的封堵顆粒，在化學材料作用下形成致密性超低滲透率濾餅，使濾液侵入深度淺，約1 mm，減少固液相對儲層的傷害；在返排思路方面，采用正向強封堵，反向易返排的思路，反向返排壓力為13.8 kPa，可實現免破膠。

3 體系性能評價

體系基本配方：0.2%Na2CO3+0.2%NaOH+0.4%PF-EZVIS+1.5%PF-EZFLO+8%PF-EZCARB+加重材料（氯化鉀、氯化鈉、甲酸鉀、甲酸鈉等）。

3.1 流變性能評價

新型高密度無固相具備化學分子鍵間纏繞，形成空間網架結構，結構形成和拆解雙向可逆，靜切力恢復迅速，黏度隨剪切速率的增加而快速降低（見圖1）。

3.2 封堵承壓及返排試驗

目前國內外90%以上的井都是用正壓差打開油氣層，如果壓力預測與實際相差太大，則在鉆井液工藝方面就不能針對每口井地層壓力情況制定最有效的儲層保護方案。

用PF-W130和甲酸鉀復配，同時搭配“粒徑級配軟件”優選不同尺寸的粒徑進行合理的粒徑匹配，將基礎配方加之1.42 g/cm3，進行封堵承壓評價（見圖2）及返排壓力測定試驗，有結果可以看出：新型高密度無固相體系表現出較好的承壓能力，能顯著提高地層承壓能力，最大承壓不小于20 MPa，且濾失量少。返排效果較好，最大突破壓力為4.76 kPa，突破后壓力下降到2.44 kPa后，保持穩定。說明濾餅的滲流通道極易打開，就能恢復儲層的生產能力。

表1 儲層滲透率分析

圖1 新型高密度無固相體系剪切稀釋性曲線

圖2 封堵濾失量曲線圖

3.3 抗鹽加重能力強

室內通過用KCl、PF-W130和KCOOH分別對體系加重至上限，通過評價其流變和低剪切速率黏度評價抗鹽能力（見表2）。從表2中數據可以看出實現體系密度在1.07 g/cm3～1.52 g/cm3的調整范圍內，滿足蓬萊區塊異常壓力作業要求。

3.4 儲層保護評價

由于體系使用鹽類加重，本身屬于無黏土相和重晶石粉，從根本上消除了黏土固相顆粒對儲層的污染，卓越的泥餅性能，有利于儲層保護，同時體系形成的泥餅易于返排，滲流通道易于重新建立，儲層保護效果好。室內分別通過對低、中、高孔滲巖心滲透率恢復值的測定（見表3），通過表3數據可以看出，體系滲透率恢復值均超過80%。

3.5 與原油配伍性評價

通過評價體系濾液與蓬萊19-3油田群原油按1：4、5：5、4：1 混合搖勻后，在 60 ℃恒溫下觀察油液界面評價配伍性（見圖3），圖3中具塞量筒從左至右分別代表濾液與原油按 1：4、5：5、4：1 混合后配伍性，可以看出：原油與體系濾液混合后，油水迅速分離；在60℃下養護，養護1 h后（見圖4），油水完全分離，界面清晰，未出現乳化、沉淀、絮凝等現象，表現出良好配伍性能。

表2 體系加重及抗鹽能力評價試驗

表3 不同滲透性巖心的滲透率恢復值評價試驗

4 現場應用及成果

新型高密度無固相儲層鉆開液技術體系首次在蓬萊區塊應用，工程作業高效安全，作業中完井篩管均一次性到位，投產后返排效果突出、儲保效果明顯。

4.1 新型高密度無固相儲層鉆開液在PL19-3油田首次引入

V30H井，6寸井段1 939 m～2 162 m，首次應用該體系鉆進，該體系體現出良好的流變能力（見表4），攜帶能力強（見圖5），失水小，濾餅薄而致密（見圖6），在大風待機空井36 h，下篩管順利到位。

V30H井順利作業再次證明新型高密度無固相儲層鉆開液在蓬萊油田水平段鉆井期間發揮了良好的井壁穩定性和流變性，其中優良的觸變性及剪切稀釋性、空間結構強的優點得到了現場作業的充分印證，是一種良好的儲層保護鉆開液。

4.2 儲保效果優異

圖3 濾液與原油混合

圖4 60℃恒溫下養護1 h后

表4 新型高密度無固相儲層鉆井液流變性能

圖5 循環均勻后返砂情況

圖6 鉆進中鉆井液濾餅

在儲層中無固相鉆井液中其液相對地層的損害遠遠大于固相對地層的損害，水進入產層極易引起產層巖石之間黏土類膠結物的水化膨脹，從而堵死氣層微裂縫與孔隙，為了更好的抑制固相的水化從而應該進行合理的PF-EZCARB顆粒級配技術來實現有效的“屏蔽暫堵”技術。

在PL19-3-MX井應用效果較好，配產超1.24倍（見表5），表明新型高密度無固相體系具有良好儲保效果。

表5 配產與實際產量對比

5 結論

（1）新型高密度無固相是性能優良的可逆弱凝膠體系，能夠有效阻止鉆井液對儲層的污染傷害，較高的低剪切速率黏度有利于懸浮鉆屑，提高井眼凈化能力。

（2）體系在使用過程中，抑制性強，在鉆遇泥巖后，具有很好的抗鉆屑污染能力，降低泥巖對儲層傷害。

（3）高密度免破膠新型高密度無固相儲層保護鉆開液技術體系在蓬萊油田首次使用并獲得成功，打破了傳統的儲層鉆開液需要使用破膠才能達到生產，減少作業風險，節省油田開發周期，降低作業成本，投產后產能高，見液快，對蓬萊油田群的進一步有效開發提供了技術保障。