低滲致密儲層壓裂液傷害機理實驗設計

董鳳龍（中油遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦124010）

1 研究必要性及意義

國內外開發實踐表明，儲層傷害評價、控制和補救是解決有效開發的重要課題之一。但對低滲碳酸鹽巖油藏，未建立致密儲層工作液（鉆完井液、壓裂液）傷害評價方法，工作液對儲層傷害機理及傷害程度認識不清，儲層保護措施難以確定。實驗區塊視碳酸鹽巖油藏的主力區塊，主要儲集層為白云巖類，儲層致密、敏感性礦物含量高，壓裂后壓裂液返排率和產能差異大，明確工作液對儲層傷害機理對于致密儲層高效開發具有重要意義。

針對致密油儲層在開發過程中存在的問題，深入分析儲層巖性、物性、孔隙結構、流體等特征，明確儲層在鉆完井、壓裂過程中潛在傷害機理；建立致密油儲層工作液傷害評價系統方法，明確工作液（鉆完井液、壓裂液）對儲層傷害機理及傷害程度，提出儲層保護措施建議，為致密油高效勘探開發工程設計提供依據。

2 壓裂液傷害機理實驗設計

2.1 低滲致密儲層傷害地質因素研究

針對碳酸鹽巖致密油層，在已有分析測試資料基礎上，利用巖石薄片、場發射掃描電鏡、氮氣吸附、核磁共振等手段，系統分析研究區致密油層巖性、物性、孔隙結構、敏感性礦物及流體等特征，明確儲層在鉆完井、壓裂過程中潛在傷害機理。

（1）儲層巖性特征分析：利用大鑄體薄片、X-衍射全巖分析，明確儲層巖石類型和結構特征。

（2）儲層物性特征分析；結合巖心分析和測井解釋成果，明確研究區主力儲層孔隙度、滲透率、飽和度等特征。

（3）儲層敏感性礦物分析：利用X-衍射粘土礦物、場發射掃描電鏡分析，明確儲層中敏感性礦物含量、類型及其產狀。

（4）儲層孔隙結構特征分析：利用鑄體薄片、氬離子拋光電鏡、CT 掃描、核磁共振等方法，系統描述研究區致密油儲層孔隙/裂縫類型、大小及其連通性。

（5）流體特征：明確儲層原油、地層水性質，為室內模擬實驗評價提供依據。

根據儲層傷害地質因素綜合分析，明確碳酸鹽巖致密油儲層在鉆完井液、壓裂過程中潛在傷害機理。

2.2 低滲致密儲層工作液傷害評價方法建立

調研目前工作液傷害評價行業標準、實驗方法，分析在致密儲層評價的適應性，結合儲層特征和工程特點，建立適合致密儲層工作液傷害評價的系統實驗方法。①儲層傷害室內評價方法調研：系統調研儲層傷害室內評價方法、行業標準、國家標準等，結合研究區儲層特征，分析目前評價方法在研究區儲層傷害實驗評價的適用性。②儲層工作液傷害評價方法建立：在系統調研分析已有儲層傷害評價方法基礎上，結合致密油儲層特征和現場施工工藝流程特點，建立系統的致密油儲層傷害評價方法。

2.3 鉆完井液對儲層傷害實驗研究

利用致密油儲層已鉆井鉆完井液體系，根據現場鉆完井方式和工藝流程，系統評價鉆完井液體系對致密油儲層傷害程度和傷害機理。

（1）單一鉆井液動態傷害實驗評價：利用室內動態模擬實驗裝置，開展單一鉆井液體系對致密油儲層基塊、微裂縫的傷害評價，明確鉆井液對基塊、裂縫的傷害程度和鉆井液侵入深度。

（2）單一完井液傷害實驗評價：利用室內動態模擬實驗裝置，開展單一完井液體系對致密油儲層的傷害評價，明確完井液對儲層的傷害程度。

（3）系列工作液動態模擬傷害實驗評價：模擬現場工藝流程和工程參數（溫度、壓差等），根據實際作業過程中各種工作液先后接觸巖心的順序（地層水→鉆井液→水泥漿濾液→完井液→射孔液等），進行動態損害實驗評價，明確鉆完井液體系對儲層的傷害程度。

（4）鉆完井液與地層流體性實驗評價：對儲層鉆完井過程中必須接觸的鉆井液、水泥漿濾液、完井液、地層水等進行正交系列實驗評價，明確鉆完井液之間、鉆完井液與地層流體的配伍性。

（5）鉆完井液對儲層傷害機理分析：利用環境掃描電鏡、核磁共振等分析測試手段，分析鉆完井液體系對儲層傷害機理，明確對儲層的重要傷害因素，為后期鉆完井液儲層保護設計提供依據。

2.4 壓裂液對儲層傷害實驗研究

針對目前致密油儲層所用壓裂液體系，根據壓裂工程作業特點，利用本次研究建立的儲層壓裂液傷害評價方法，系統評價壓裂液體系對儲層傷害程度和傷害機理，明確目前已壓裂井壓裂液體系對儲層的主要傷害機理，為壓裂液儲層保護措施建議提供依據。

（1）壓裂液破膠傷害實驗評價：開展壓裂液破膠時間及破膠效果實驗評價，明確壓裂液在地層條件下的破膠狀況，利用ESM觀察破膠前后壓裂液分子形貌特征。

（2）壓裂液水敏實驗評價：利用壓裂液配液流體，開展壓裂液在儲層條件下與礦物敏感性實驗評價，明確壓裂液體系水敏傷害程度。

（3）壓裂液聚合物傷害實驗評價：評價壓裂液體系聚合物對儲層傷害程度和傷害機理，利用實驗前后壓裂液分析形貌觀察，明確壓裂液在儲層中吸附與滯留機理。

（4）壓裂液水鎖傷害實驗評價：利用模擬驅替裝置和核磁共振，評價壓裂液體系水鎖傷害程度，明確不同類型儲層可動流體飽和度。

（5）壓裂液與地層流體配伍性實驗評價：針對不同比例混合的壓裂液、地層水開展配伍性實驗評價，明確壓裂液與地層水配伍性。

（6）壓裂液傷害機理綜合分析：綜合利用環境掃描電鏡、核磁共振等分析測試手段，結合傷害實驗評價結果，定性、定量分析不同因素對儲層傷害的影響程度，明確壓裂液對致密油儲層主要傷害機理。

2.5 儲層保護措施建議

綜合儲層傷害地質因素、鉆完井液及壓裂液對儲層傷害機理研究成果，系統分析致密油碳酸鹽巖儲層在鉆完井、壓裂過程中主要傷害機理，針對后期鉆完井液、壓裂液設計提出儲層保護措施建議。

3 結語

（1）低滲、特低滲油藏一般具有喉細小、富含敏感性礦物、裂縫發育、界面張力大等特點，對儲層傷害異常敏感，又必須進行人工壓裂改造方可有效動用。而在鉆完井、壓裂改造等過程中很易造成二次傷害，影響油井產量。因此，有必要開展入井流體傷害性評價，并采取相應保護措施。

（2）開展儲層入井流體傷害性評價，首先要研究儲層傷害的地質因素，開展綜合分析，以明確儲層在鉆完井液、壓裂過程中潛在傷害機理。

（3）不同類型致密儲層其入井流體傷害機理存在差異，因此，相應傷害評價方法也有所不同，需要結合研究區儲層特征，分析目前評價方法在研究區儲層傷害實驗評價的適用性，建立適合的工作液傷害評價的系統實驗方法。

（4）評價過程中，需結合已鉆井鉆、完井及壓裂液體系，根據現場鉆完井方式和工藝流程以及壓裂工程作業特點，系統評價入井液體系對致密油儲層傷害程度和傷害機理。并綜合儲層傷害地質因素、鉆完井液及壓裂液對儲層傷害機理，針對后期鉆完井液、壓裂液設計提出儲層保護措施建議。