金山氣田儲層傷害機理分析

王雪

摘要：在鉆井過程中，鉆開產層，破壞了產層原有的平衡狀態，使產層開始與外來工作液接觸，這必然會給產層帶來損害。由于鉆井液接觸的是處于原始狀態的產層，因此對它產生損害的可能性很大，造成的損害也可能最嚴重，而且由于儲層損害一旦發生，則極不易消除。因此，鉆開儲層時，防止儲層損害的問題是儲層保護技術的系統工程中必須充分重視的第一環節。然而，量化鉆井液對儲層各種損害的傷害程度，分清儲層保護的主次，有針對性地采取金山氣田儲層保護措施是降低儲層損害提高開采效率的關鍵所在。

關鍵詞：傷害機理;滲透率;儲層保護

1 地質概況及儲層巖性特征

金山氣田位于梨樹斷陷東南斜坡帶的南端，為長期的斜坡背景。沙河子組沉積早期，受金山地區東南方向的物源供給，扇三角洲發育，規模較大，暗色泥巖與砂礫巖互層沉積;沙河子組沉積后期，金山地區主要發育來自東南方向的扇三角洲平原沉積，地層向盆地邊緣超覆、尖滅，地層、巖性圈閉發育。營城組沉積期，繼承性的古斜坡沉積，該期發育來自東南方向的扇三角洲沉積，物源供給充足，主要以棕紅色泥巖與含礫砂巖互層沉積。沙河子組與營城組為金山含氣構造的主要含氣儲層。

根據對該地區9口井的地質資料及巖石薄片的顯微鑒定與統計結果，得到了金山含氣構造主要層位的儲層巖性特征。登婁庫組儲層巖性基本上都為砂礫巖為主，本段地層砂巖相對較發育，泥質膠結，部分含灰質，較致密～致密，膠結類型主要為孔隙，分選性差;營城組儲層巖性基本上都為砂巖為主，本段地層相對較發育，砂、泥巖含量相當，砂巖占地層總厚度的48.70%。砂以細砂為主，含少量粗砂，次棱角狀，泥質膠結，致密，膠結類型主要為孔隙，分選性好;沙河子組儲層巖性基本上都為砂巖為主，本段地層砂巖發育，砂巖占地層總厚度的61.82%。砂巖以含礫細砂巖、細礫巖為主，礫狀砂巖次之。砂以細砂為主，含少量粗砂，次棱角狀，泥質膠結，致密。

在該地區共采集242塊巖樣的油層物性分析中獲得了其孔隙度和滲透率，分別對登婁庫組、營城組、沙河子組進行了統計。表明金山氣田地區登婁庫組、營城組、沙河子組儲層主要為低孔特低滲儲層。

分析了金山氣田儲層敏感性礦物的類型、含量、產狀，及儲層基本地質特征判斷，儲層中損害源基本相同，各層位間相差不大，綜合預測研究區儲層潛在的損害為：水鎖損害、酸敏、堿敏、速敏、水敏和鹽敏損害。

2金山地區儲層傷害機理分析

2.1 儲層巖心的鉆井液液相傷害評價

在模擬地層溫度和約0.7倍臨界流速條件下，反向注入鉆井液濾液，在與造束縛水時相同的條件下，正向地層水驅恢復，并測定巖心的滲透率，與前一過程傷害相比較，可以判斷由于鉆井液濾液與儲層不配伍和毛細管自吸造成的傷害程度。

根據實驗要求配制鉆井液。其中1#鉆井液配方為PK-PB體系：4% NV-1+5% Na2CO3，+1銨鹽+0.3% K-PAM+0.3% CMC+2% FT-99+0.5% PB-1+1～2% HA樹脂;2#鉆井液配方為聚磺體系：1#鉆井液+1%SMP+1%SMC+ 0.5%JS-9+1～2% FT-1。根據巖心樣品的巖性，取芯深度，登婁庫組、基底組、營城組巖樣取芯深度<2500m，采用PK-PB體系，即1#鉆井液體系。沙河子組、火石嶺組巖樣取芯深度>2500m，采用聚磺體系即2#鉆井液體系。

按照配方，分別配制1#、2#體系后，按標準實驗程序和方法測定，室溫條件（20℃），巖心經PK -PB體系（1#）和聚磺體系（2#）的濾液污染后，1#體系對登婁庫組、基底組、營城組傷害情況較輕，滲透率恢復值最大為66.70%，2#體系對沙河子組和火石嶺組這2個層位，巖樣的恢復率在11.78%～39.01%不等，傷害比較顯著，說明濾液對巖心的傷害較大。

2.2儲層巖心的鉆井液固相傷害評價

進行濾液傷害后的巖心，在模擬地層溫度和鉆井壓差條件下，用鉆井液進行模擬傷害。巖心在以前傷害的基礎上，僅可能增加一種由于固相顆粒侵入而造成的傷害。在與造束縛水時相同的條件下，正向驅氣（沿產氣方向）恢復，并測定巖心的滲透率，與前一過程傷害相比較，可以判斷由于固相顆粒侵入而造成的傷害程度。

選用PK-PB體系（1#）和聚磺體系（2#）進行巖心固相傷害實驗。PK-PB體系（1#）對登婁庫組、基底組、營城組三個層位進行污染，聚磺體系（2#）對沙河子組、火石嶺組巖樣進行污染。對于登婁庫組，1#鉆井液體系傷害率為24%，1#鉆井液體系濾液傷害率平均為40%，1#鉆井液體系對登婁庫組的傷害為液相傷害，基本無固相傷害。對于基底組，1#鉆井液體系傷害率平均為74.6%，1#鉆井液體系濾液傷害率平均為53.81%，固相傷害率為20.79%。對于營城組，1#鉆井液體系傷害率平均為78.77%，1#鉆井液體系濾液傷害率平均為52.26%，固相傷害率為26.51%。對于沙河子組、火石嶺組，2#鉆井液體系對巖樣傷害嚴重，2#鉆井液體系濾液對巖樣傷害嚴重，2#鉆井液體系傷害為液相傷害，基本無固相傷害。

2.3 鉆井液處理劑單劑傷害評價

處理劑通過改變體系中液相性質和固相聚集狀態來調整鉆井液性能，從而影響鉆井液是否能滿足儲層保護的要求。本課題從處理劑的角度入手，先行研究處理劑的損害;運用單因素分析方法，對處理劑的損害評價，為鉆井液的配制提供有力的指導。

不同鉆井液體系之所以對儲層的傷害程度不同，最大的原因是不同體系中相同處理劑的加量不同，因此，本節實驗選用現場在用鉆井液體系中對儲層傷害程度影響較大的幾種處理劑：銨鹽、KFT、SMC、JS-9等進行了傷害評價，以期找到它們對儲層的傷害程度。

實驗結果表明，KFT、銨鹽和JS-9三種處理劑對登婁庫組的傷害較小，恢復率平均值均在80%以上，而SMC恢復率平均值為42%。SMC、銨鹽和JS-9三種處理劑對基底組和營城組地層的傷害比較小，恢復率基本在95%以上，而處理劑KFT對基底組巖樣傷害后的恢復率值平均為67%，對營城組傷害率較大。四種處理劑對沙河子組和火石嶺組的傷害則有高有低，其中JS-9對沙河子組地層的傷害較輕，對火石嶺組地層的傷害最嚴重。恢復率值大于100.00%的部分，為實驗真實數據，由于實驗有限，若要分析，尚待進一步研究。

2.4 毛細管自吸傷害評價

毛管自吸是水驅油氣藏和裂縫性油氣藏開采的一個重要現象，在注水驅和邊底水活躍的油氣藏，可能由于毛管自吸而發生水相圈閉、水錐現象，嚴重降低油氣藏開采壽命和采收率，但同時，毛管自吸又是裂縫油氣藏中裂縫和基塊之間進行質能傳遞的動力。在鉆井、增產措施和隨后的開采作業過程中保護油氣層將直接或間接地提高油氣采收率。然而，保護油氣層的效果受到毛細管自吸作用的影響，因此掌握毛細管自吸行為對于高效經濟開采裂縫性油氣藏和致密砂巖儲層保護具有重要意義。

根據實驗結果得知，巖心吸水體積確實與時間的平方根成正比。將各層位巖心吸水量隨時間的變化情況，擬合得出的直線斜率：自吸能力比較強的是基底組與營城組，登婁庫組與火石嶺組巖心吸水能力居中，沙河子組最小。

3結論與認識

（1）金山氣田儲層潛在的損害為：水鎖損害、酸敏和速敏損害;

（2）KFT、SMC、銨鹽和JS-9四種被評價處理劑對登婁庫組、基底和營城組地層的傷害比較小，其余地層的傷害則有高有低，其中JS-9對火石嶺組地層的傷害最嚴重;

（3）PK-PB體系優化前后對登婁庫組地層有顯著效果，對基底組和營城組基本無效;聚磺體系經過優化后對沙河子組和火石嶺組均有一定的改善，但需要進一步優化。

（4）在聚磺體系中通過表面活性劑的優選，并與定向鉆井所需的潤滑劑結合，是滲透率恢復值進一步提高。

參考文獻

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學.北京：石油工業出版社.2001.7.22-40

中石化東北油氣分公司石油工程環保技術研究院 吉林長春?130062