陵水17-2氣田完井液與儲層保護技術研究

孟文波，張 崇，任冠龍，董 釗，蘇劍波，崔應中，向興金

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.湖北漢科新技術股份有限公司，湖北 荊州 434000)

陵水17-2氣田是中國自營深水勘探的第一個重大油氣發現，地質儲量達千億方，目前已進入后期開發階段[1]。陵水17-2氣田屬于深水氣田，儲層壓力系數為1.19～1.22，鉆完井作業過程中不可避免要采用高礦化度完井液體系，一方面是預防氣水水合物的生成[2-3]，另一方面是平衡地層壓力。為了預防和減少鉆完井作業過程中的儲層損害，室內相繼開展了儲層敏感性評價和儲層損害機理分析工作。作者依據行業標準[4]，結合現場實際情況，室內對陵水17-2氣田儲層損害因素進行分析，優選適合陵水17-2氣田儲層的完井液體系[5]，為類似砂巖氣藏儲層保護研究提供借鑒。

1 儲層損害因素分析

1.1 儲層基本特征

陵水17-2氣田主要儲層為黃流組，平均孔隙度30.7%，平均滲透率543 mD，屬于高孔高滲砂巖氣藏。儲層泥質含量基本超過20%，以1井為例，黃流組Ⅰ段粘土含量為10.3%～19.2%，粘土中蒙脫石占16.8%～24.1%。黃流組地層水總礦化度為27 785 mg·L-1，氯離子含量為14 582 mg·L-1，為NaHCO3水型。儲層壓力系數約1.20，地層溫度約90 ℃，屬于正常溫度壓力地層。

1.2 鹽敏損害因素分析

依據行業標準，開展了陵水17-2氣田的儲層敏感性評價。結果顯示：陵水17-2氣田儲層屬于強速敏、弱水敏、強鹽敏、中等偏弱/中等偏強堿敏、無/中等偏弱酸敏。由于深水作業需要使用高礦化度入井流體，因此，特別針對鹽敏損害因素進行分析。室內分別用標準鹽水、模擬地層水、氯化鈣鹽水和甲酸鉀鹽水作為驅替流體進行儲層巖心的鹽敏測試實驗。驅替流體的組成見表1，鹽敏損害因素分析結果見表2。

表2 鹽敏損害因素分析結果

從表1可知，標準鹽水和模擬地層水中均含有一定量的鈣、鎂離子，而模擬地層水為碳酸氫鈉水型，鈣、鎂離子遇到碳酸根離子或碳酸氫根離子會有生成沉淀的可能；氯化鈣鹽水中含有大量的鈣離子；甲酸鉀鹽水中則不含鈣、鎂離子。

從驅替流體黏度來看，標準鹽水、模擬地層水在礦化度增加時黏度會發生變化但變化幅度相對較小；甲酸鉀鹽水的黏度則隨著礦化度的增加逐漸升高。液相黏度的升高會提高液相流動時對微粒的沖刷和攜帶能力，但是甲酸鉀鹽水作為驅替流體時臨界礦化度反而要高于標準鹽水、模擬地層水及氯化鈣鹽水作為驅替流體時的臨界礦化度(表2)，這表明驅替流體黏度不是鹽敏損害的主要影響因素。

因此，室內使用串聯巖心進行鹽敏測試實驗，并與3#、5#、6#巖心進行比較，結果見表3。

從表3可知，使用串聯巖心進行驅替時，鹽敏損害程度從中等偏強變為極強，間接說明了微粒脫落運移是鹽敏損害的主要機制。

表3 鹽敏損害對比

綜上分析認為，鹽敏損害可能與流體離子類型有關，含鈣、鎂離子的液相相對更容易帶來滲透率損害，同時高礦化度流體條件下巖石內部的礦物組分脫落與運移均會導致巖心滲透率的變化。

2 完井液儲層適應性評價

室內根據現場作業程序，先用完井液污染巖心，再用氮氣反向驅替模擬氣層測試投產，根據污染前和模擬返排后的巖心滲透率變化來分析現場使用的高礦化度鹽水完井液對儲層的損害程度。室內選擇3種高礦化度鹽水完井液，即1.30 g·cm-3氯化鈣鹽水、1.30 g·cm-3甲酸鉀鹽水、1.50 g·cm-3甲酸鉀鹽水，其滲透率損害率隨返排時間的變化曲線如圖1所示。

圖1 滲透率損害率隨返排時間的變化曲線

從圖1可以看出，使用3種不同的高礦化度鹽水完井液，巖心滲透率損害率隨返排時間的延長雖有所變化，但總體變化幅度不大。表明只要地層能量充足或者采取降壓助排措施，高礦化度鹽水對陵水17-2氣田投產效果影響不大，為了預防結垢，推薦使用不含鈣、鎂離子的甲酸鉀完井液。

3 完井液儲層保護性能評價

井下完井液污染返排模擬體系室內評價實驗操作步驟：①將巖心洗油、干燥，測定原始氣測滲透率，抽空飽和儲層模擬地層水，待用；②95 ℃下先用1.30 g·cm-3深水鉆井液反向污染巖心2 h，再模擬殘留鉆井液和頂替完井液(1.30 g·cm-3甲酸鉀完井液+20%深水鉆井液)污染，反向污染2 h；③用氮氣模擬測試返排投產。實驗完畢，處理巖心，測定污染后巖心的氣測滲透率，計算滲透率恢復值，結果見表4。

表4 巖心滲透率測試結果

從表4可知，模擬井下完井液污染返排后的巖心滲透率恢復值均在90%以上。表明甲酸鉀完井液體系具有良好的儲層保護效果，對儲層的損害有限。

4 結論

陵水17-2氣田儲層存在一定鹽敏損害，其損害機制主要為礦化度變化帶來的微粒脫落運移造成的滲透率變化，以及可能存在的流體不配伍帶來的結垢因素。室內模擬現場的高礦化度鹽水完井液污染返排實驗表明，高礦化度流體對儲層的損害程度不一，但對陵水17-2氣田投產效果影響不大，為了預防結垢，推薦使用不含鈣、鎂離子的甲酸鉀完井液。甲酸鉀完井液體系具有良好的儲層保護效果。針對類似砂巖氣藏，除了常規研究評價手段，立足現場情況開展儲層保護研究，更具實踐意義和指導價值。