國外某油田鉆井儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究及應(yīng)用

張海軍孔祥吉張乃彤(.大港油田石油工程研究院；.中國石油海外勘探開發(fā)公司)

國外某油田鉆井儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究及應(yīng)用

張海軍1孔祥吉2張乃彤1(1.大港油田石油工程研究院；2.中國石油海外勘探開發(fā)公司)

國外某油田地處撒哈拉沙漠，社會(huì)依托條件差，自然環(huán)境惡劣，鉆井作業(yè)周期長，成本高。為利于發(fā)現(xiàn)和正確評(píng)價(jià)油氣層并提高油氣井的產(chǎn)能及油氣田開發(fā)效益，本文從現(xiàn)用體系性能評(píng)價(jià)入手，結(jié)合儲(chǔ)層巖心X射線衍射分析、物性參數(shù)及五敏評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)資料，開展了儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液體系的優(yōu)化工作，通過不同鉆井液體系屏蔽暫堵能力、滲透率恢復(fù)性實(shí)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)及現(xiàn)場應(yīng)用，證明優(yōu)化形成的體系配合使用級(jí)配CaCO3加重劑和YRD-Ⅱ油保材料可以顯著提高儲(chǔ)層保護(hù)能力，應(yīng)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

沙漠油田；油氣層保護(hù)；屏蔽暫堵；粒徑級(jí)配優(yōu)化；五敏實(shí)驗(yàn)

1 現(xiàn)用體系儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

自2009年，該油田開始勘探以來，使用的就是KCL聚合物鉆井液體系，具體配方如下所示：

土2% +8%KCl + 0.15%NaOH + 0.3%Na2CO3+0.5% PAC-SL + 0.1%XCD + 0.5%NAPN + 0.5%KPAM + 1%YRD-Ⅱ(部分井未使用)+重晶石。

通過常規(guī)性能、抗污染能力、抑制性等綜合評(píng)價(jià)：應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液體系的性能做以下調(diào)整。

①鉆井液密度為1.08-1.20g/cm3，石灰石既能滿足加重需求，石灰石酸溶率大大高于重晶石；②現(xiàn)用體系pH值為10，堿敏實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)pH超過9時(shí)，會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成比較明顯傷害，可以適當(dāng)降低鉆井液濾液pH值；㈢使用復(fù)配粒徑封堵劑，提高屏蔽暫堵能力；④推薦使用性價(jià)比更高的處理劑；⑤針對(duì)低滲透儲(chǔ)層，應(yīng)進(jìn)行水鎖傷害保護(hù)。

2 儲(chǔ)層物性特征及潛在損害因素分析

(1)X射線衍射分析 對(duì)200塊巖心做了X射線衍射實(shí)驗(yàn)，從X-衍射粘土礦物化驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，D地區(qū)在4、5和M油組以高嶺石為主；在3油組伊/蒙混層，高嶺石和綠泥石均發(fā)育，高嶺石含量占優(yōu)。DD區(qū)以綠泥石為主，含高嶺石；G區(qū)塊主要含高嶺石和綠泥石，其中高嶺石含量占優(yōu)。

(2)巖石粒度分析 根據(jù)取芯井砂巖粒度概率圖分析，砂巖粒度概率曲線由跳躍和懸浮組分構(gòu)成，跳躍組分占60%左右，懸浮組分占40%左右，跳躍組分與懸浮組分二者截點(diǎn)在2.75-3.25φ附近，跳躍段斜率大比較陡，分選較好，以細(xì)砂巖為主。

(3)儲(chǔ)層巖樣的物性分析 根據(jù)取芯井巖樣分析資料，儲(chǔ)層為中高孔、中高-特高滲儲(chǔ)層。對(duì)巖心做壓汞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該巖心的中值壓力和排驅(qū)壓力都較低，孔喉半徑大，孔隙的連通性好，分選較好，粗歪度，滲透性好。

(4)儲(chǔ)層敏感性分析 利用巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定了地層五敏特性，評(píng)價(jià)為強(qiáng)酸敏、中等偏弱水敏的儲(chǔ)層。

(5)儲(chǔ)層損害機(jī)理研究 ①儲(chǔ)層為中高孔中高-特高滲透率油藏，容易受到固相顆粒傷害。②粘土礦物含量高，高嶺石為粘土礦物的主要成分，高嶺石多呈隱晶質(zhì)、分散粉末狀、疏松塊狀集合體，吸水性強(qiáng)，在外力作用下，層間會(huì)產(chǎn)生分散遷移(速敏)，損害儲(chǔ)集層滲透率。③含有一定量膨脹性的伊蒙混層，當(dāng)接觸鉆井液濾液以后，如果濾液的礦化度不足以抑制伊蒙混層膨脹的話，其體積會(huì)膨脹數(shù)倍，對(duì)油藏造成嚴(yán)重的損害。

3 儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)及措施研究

3.1 儲(chǔ)層傷害因素預(yù)防措施

①級(jí)配油保材料提高鉆井液封堵性。使用碳酸鈣為加重劑。優(yōu)化復(fù)配不同粒徑的碳酸鈣提高對(duì)儲(chǔ)層的屏蔽暫度作用[1-2]，設(shè)計(jì)結(jié)果表明，最佳的碳酸鈣粒徑比例為1000目：500目：100目＝15%：35%：50%，此時(shí)各種粒徑的等效粒徑與儲(chǔ)層孔隙最為吻合，暫堵能力最強(qiáng)。②儲(chǔ)層敏感性的保護(hù)措施。儲(chǔ)層為中等偏弱水敏，需要加強(qiáng)鉆井液對(duì)水敏性粘土礦物的抑制能力。推薦使用經(jīng)濟(jì)高效的粘土抑制劑KCl，提高鉆井液對(duì)膨脹性粘土的包被抑制能力；儲(chǔ)層為中等偏弱堿敏，在保證鉆井液性能正常的情況下，降低鉆井液pH值，建議pH值為8-9。

3.2 儲(chǔ)層保護(hù)鉆完井液體系優(yōu)化

針對(duì)現(xiàn)用體系存在的問題，對(duì)現(xiàn)用體系進(jìn)行了優(yōu)化。

優(yōu)化后的體系配方如下：土2% +8%KCl +0.15%NaOH + 0.3%Na2CO3+0.5%HV-CMC + 0.1%XC + 0.5%NAPN + 0.5%KPAM +1%YRD-Ⅱ + 0.2%ABSN(防水鎖，低孔低滲儲(chǔ)層使用)+ 1.5%SMP-1 + 2%褐煤 +級(jí)配CaCO3

4 儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)及應(yīng)用效果

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比優(yōu)化前后鉆井液體系的封堵能力和滲透率恢復(fù)值來說明體系的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

通過對(duì)比分析，現(xiàn)用體系加入儲(chǔ)層保護(hù)劑YRD-Ⅱ后，鉆井液體系對(duì)井壁屏蔽暫堵能力從0.44MPa提高到1.10MPa，封堵率從79.85%提高至88.94%；巖心的滲透率恢復(fù)值從74.62%提高至92.63%。YRD-Ⅱ具有較好的提高屏蔽暫堵能力效果，可減少鉆進(jìn)過程中事故發(fā)生率，同時(shí)能夠較好的保護(hù)儲(chǔ)層。優(yōu)化后體系的儲(chǔ)層保護(hù)性能得到進(jìn)一步提高，井壁屏?xí)憾侣侍岣咧?9.43%，巖心的滲透率恢復(fù)率提高至94.19%。經(jīng)過成本核算，現(xiàn)用體系成本為599.84元/m3，優(yōu)化后的體系成本為494.85元/m3。

5 結(jié)論及建議

(1)儲(chǔ)層的主要潛在傷害因素主要為固相顆粒傷害和酸敏傷害。(2)通過級(jí)配CaCO3加重劑和加入儲(chǔ)層保護(hù)劑YRD-Ⅱ提高鉆井液體系的屏蔽暫堵能力，以CMC代替PAC，降低鉆井液成本。(3)通過體系封堵性、滲透率恢復(fù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)及實(shí)際應(yīng)用效果證明，優(yōu)化后的體系儲(chǔ)層保護(hù)效果最好，應(yīng)繼續(xù)推廣應(yīng)用。

[1]王先兵,易炳剛,歐陽偉,等.低滲透儲(chǔ)層多級(jí)架橋暫堵儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)[J].天然氣工業(yè).2013.07.

[2]李志勇,鄢捷年,沙東,等.大港油田保護(hù)儲(chǔ)層暫堵劑優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法[J].天然氣工業(yè).20007.10.