準噶爾盆地中部3區油層保護技術研究

王俊濤

（勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東東營 257000）

準噶爾盆地中部3區位于新疆塔城地區和昌吉回族自治州境內，區域構造上處于準噶爾盆地中央坳陷昌吉凹陷西段，主要勘探目的層系為侏羅系、白堊系。從前期現場應用來看，屏蔽暫堵技術對中滲地層能夠較好地保護油氣層，但由于準噶爾盆地中部三區油層埋藏深度大、儲層成巖和壓實作用強烈（油氣藏一般埋深5 000 m以上）等因素的影響，地層壓力高，致使鉆井液密度大，同時存在著不同壓力、不同孔滲的多種儲層，尤以低滲油藏為常見，且深部溫度較高（地層溫度120～160℃），使得鉆井液性能維護處理和保護油氣層工作難度增大。

1 油層傷害機理研究

1.1 低滲油藏傷害特點

低滲儲層孔隙結構最主要的特點就是孔隙小，喉道細，所以油層傷害與中、高滲儲層相比有諸多特殊性：首先是固相污染降到次要地位，其次是賈敏效應更加顯著，第三是儲層敏感性更加突出，第四是流-固耦合作用影響更加明顯。

1.2 鉆井過程遇到的傷害因素

通過文獻調研、地質分析、理論探討和有關實驗研究，綜合上述地層傷害特點分析認為低滲油藏鉆井過程中常存在如下油層傷害問題：液相侵入低滲儲層引起儲層敏感問題，液相侵入低滲儲層引起水鎖效應，親水性低滲儲層欠平衡條件下的自然吸吮問題，低滲油層的壓力敏感問題，鉆井液固相侵入低滲油層造成堵塞現象。

2 儲層特點

2.1 儲層物性特點

中部3區儲層埋深5 800～6 550 m，壓實程度高，膠結物主要有自生石英、鐵方解石、鐵白云石及泥質雜基，膠結類型以孔隙式為主。永1井平均孔隙度10.34%，滲透率 0.292×10-3μm2，孔喉半徑分布范圍較寬，平均孔喉半徑 0.219 μm，最大孔喉半徑 1.019 μm，屬低孔隙度特低滲透油藏。從X射線衍射分析結果，由數據可見儲層主要巖性為砂巖，砂巖全巖礦物含量中石英含量為49%～54.25%，鉀長石含量為7%左右，斜長石含量為15.5%～32.2%，粘土總量平均為7.25%～9.8%，方解石含量少為2%，且兩口井不同深度含量變化較大。

從粘土礦物成分的分析數據，可以看出儲層中綠泥石含量較高，高嶺石、伊利石、伊/蒙混層具有一定的含量，伊/蒙混層具膨脹性能，容易引起水敏，高嶺石等可游移顆粒受到流體剪切應力的影響，可能隨流體在孔喉內移動，很容易在較小的喉道處形成閥門，堵塞喉道降低油層的滲透率，引起各種敏感性。粘土礦物成份主要為綠泥石和伊蒙混層兩種，含量較高且分布穩定。電鏡觀察其產狀呈片狀、發絲狀、蜂窩狀充填在巖石中。兩井孔滲測試資料統計表明，永1井孔隙度為10.01%，永6井孔隙度為9.80%。永1井平均滲透率為 0.292×10-3μm2，永 6井平均滲透率為 0.225×10-3μm2。根據石油天然氣勘探標準對砂巖儲層孔滲性的分類方案，大部分樣品具有低孔、超低滲特點，儲層物性差。

2.2 儲層敏感性分析

2.2.1 實驗儀器及方法 本實驗采用SL-3型恒流恒壓多用途靜態巖芯流動系統，實驗方法采用目前國內通用的巖芯敏感評價方法對巖芯進行了評價。

2.2.2 敏感性分析結果 速敏試驗流速點選定為0.05～2.5 mL/min，從所有實驗樣品看，盡管多數樣品的臨界流速較低，均發生在第一個實驗流速點0.5 mL/min，基本上屬弱速敏范圍。永6井的速敏程度為弱，臨界流速為0.5 mL/min，再進行下面的水敏、鹽敏等評價時，可將流速定為0.25 mL/min。

水敏試驗結果發現儲層呈中等偏弱水敏性，滲透率損害平均為34.2%，其他均呈中等偏強水敏性，滲透率損害平均值為53%。永6井水敏程度均為中等，是主要的敏感性傷害。

鹽敏試驗采用的流體礦化度系列為:80 000 mg/L、60 000 mg/L、40 000 mg/L以及0 mg/L。實驗結果表明，永6井的臨界鹽度不低于20 000 mg/L。其鹽敏感性規律與水敏感性試驗基本吻合，反映了水敏傷害程度為中等傷害。

堿敏試驗結果發現造成的滲透率損害值為17.3%～33.7%，發生堿敏的pH在9左右，隨著堿性增強，滲透率不斷下降，當pH＞11后，pH對巖石滲透率影響明顯減弱。試驗結果表明，臨界pH值為11，堿敏指數為0.146～0.216，堿敏程度為弱。

實驗看出巖芯酸化處理，滲透率降低10%～20%左右，存在弱酸敏性損害。

3 鉆井液油層傷害評價

3.1 實驗用鉆井液配方及性能

實驗用鉆井液基礎配方鉆井液1的成分包括：4%膨潤土+2.0%AT-2+0.5%CXP-2+3.0%HFT301+0.1%KPAM+0.5%SJ-1+0.5%AT-1+3.0%SMP-2。在此基礎配方上增加了SP-80、聚合醇形成了鉆井液2。

實驗室內對兩套鉆井液進行了常規性能測試，結果（見表2）。同時，對兩套鉆井液進行了活性和抑制能力的對比分析，結果（見表3）。

3.2 儲層保護試驗

使用表1中的兩套鉆井液配方對表4中的巖心進行了動態污染試驗，試驗結果（見表5）。使用SL-3型恒流恒壓多用途靜態巖芯流動系統，對這兩塊巖心進行了動態污染前后的滲透率進行了試驗，試驗結果（見表6）。

表1 試驗用鉆井液配方

表2 鉆井液常規性能

表3 鉆井液配方抑制性和表面活性對比表

表4 試驗巖心基礎數據

表5 鉆井液動態污染試驗數據

表6 巖心滲透率恢復試驗數據

通過上述實驗表明，加入聚合醇、SP-80這些低分子表面活性劑的鉆井液能有效降低鉆井液濾液的表面張力，減少低滲致密砂巖的水鎖損害，滲透率恢復試驗結果表明鉆井液2的最終滲透率恢復值均在85%以上，表明該鉆井液體系對該區塊油層傷害較小，基本可以滿足該區塊鉆井油層保護需要。

4 結論

（1）通過永1、永6井巖性分析，該區塊平均孔隙度10%左右，滲透率小于1×10-3μm2，屬低孔隙度特低滲透油藏。孔喉半徑分布范圍較寬，平均孔喉半徑為0.219 μm，最大平均孔喉半徑1.019 μm。儲層主要巖性為砂巖，粘土總量平均為7.25%～9.8%，粘土礦物成分以綠泥石為主，伊利石次之。巖心中自生石英與溶孔以及粘土礦物夾雜裂縫，部分表面被溶蝕，粒間孔粘土礦物含有溶蝕孔隙，部分顆粒向粘土礦物轉化，見長石被溶蝕淋濾及針葉狀綠泥石，有片狀礦物被壓彎。儲層存在弱速敏，中等水敏程度，臨界礦化度為20 000 mg/L，存在弱堿敏、弱酸敏。

（2）低滲儲層一個致命的弱點就是易形成水鎖損害，引起水鎖的原因主要有兩點，即毛細管力自吸作用和液相滯留效應。要降低水鎖傷害的一個基本原則就是，當工作液不可避免要進入地層的話，一定要確保侵入的工作液能夠順利返排。

（3）通過降低界面張力，以及降低濾液粘度可以實現侵入濾液最大程度的返排，減少單位孔隙體積內濾液的滯留量，削弱水鎖的不利影響。

（4）通過實驗表明，現場鉆井液配方對該區塊油層傷害較小，能夠滿足該區塊鉆井油層保護需要。鉆井液中加入聚合醇和SP-80對滲透率恢復值有所改善。

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