防水鎖聚合物鉆井液在大慶油田低滲透儲(chǔ)層的應(yīng)用

丁 偉，王 嬌，謝建波，滕 飛

(1.東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江大慶 163318;2.中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠，遼寧盤錦 124000;3.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318)

大慶油田龍西地區(qū)扶楊油層錄井顯示較好，但實(shí)際產(chǎn)量并不高。龍西地區(qū)巖石的礦物主要成分為石英、長(zhǎng)石和巖屑，儲(chǔ)層巖石膠結(jié)物以灰質(zhì)和泥質(zhì)為主，含少量硅質(zhì)。黏土礦物主要以伊/蒙混層、綠泥石和伊利石形式存在，這是導(dǎo)致水敏性較強(qiáng)的重要原因。儲(chǔ)層孔隙度普遍小于10%，絕大多數(shù)樣品的滲透率＜10×10－3μm2，為低孔低滲低壓類型，油層孔滲條件差。由于孔道狹窄，毛細(xì)效應(yīng)十分顯著，當(dāng)油(或氣)水兩相在巖石孔隙中滲流時(shí)，水滴在流經(jīng)孔喉處時(shí)遇阻，導(dǎo)致油相或氣相滲透率降低，極易造成水鎖損害。防止地層水敏和水鎖是鉆井儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)鍵［1］。本項(xiàng)目的目的是通過對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理的分析，以及防水鎖劑的優(yōu)選和評(píng)價(jià)，開展鉆井油層保護(hù)、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)等技術(shù)攻關(guān)與研究，形成低滲透油層保護(hù)技術(shù)。

1 龍西地區(qū)儲(chǔ)層的水鎖損害研究

龍西地區(qū)扶楊油層屬于低滲透儲(chǔ)層，由于孔道狹窄，毛細(xì)效應(yīng)顯著，滲流阻力增加導(dǎo)致油相滲透率降低，水鎖損害嚴(yán)重。特別是當(dāng)儲(chǔ)層滲透率很低或原始含水飽和度低于外來液體浸入形成的束縛水飽和度時(shí)，水鎖效應(yīng)更加明顯［2－3］。

以龍西地區(qū)塔284井的儲(chǔ)層巖樣為例，應(yīng)用Bennion提出的建立在油藏平均滲透率和初始含水飽和度值之上的水鎖損害定量評(píng)價(jià)方法，對(duì)儲(chǔ)層可能出現(xiàn)的水鎖效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)［4］，結(jié)果見表1。平均水鎖指數(shù)為0.56，表明如果水基流體被驅(qū)替或自吸入儲(chǔ)層，有可能出現(xiàn)明顯的水鎖效應(yīng)，造成較嚴(yán)重的水鎖傷害［5］。

表1 大慶油田塔284井巖樣水鎖損害評(píng)價(jià)

2 防水鎖劑的優(yōu)選

2.1 防水鎖劑的作用原理

防水鎖劑的作用機(jī)理是降低油水界面張力，曲界面壓差也相應(yīng)降低，使水滴順利通過，從而預(yù)防或解除水鎖損害［6］。目前防止低滲儲(chǔ)層水鎖損害最有效的方法是使用適合的防水鎖劑。

將ABSN(陰離子型)和OP－10(非離子型)兩種表面活性劑作為首選的鉆井液防水鎖劑，采用滴重法測(cè)定溶液的表面張力，結(jié)果見表2。

表2 加入表面活性劑前后鉆井液濾液的表面張力(室溫20℃)

兩種表面活性劑加入鉆井液中后，均可有效降低濾液的表面張力，OP－10及ABSN兩種表面活性劑降低濾液表面張力的能力相近。高溫?zé)釢L后降低表面張力的能力有所減弱。

2.2 防水鎖劑對(duì)鉆井液性能的影響

在現(xiàn)用KCl聚合物鉆井液中分別加入0.2%OP－10和0.2%ABSN，測(cè)試對(duì)其性能的影響，結(jié)果見表3。

在常溫下加入防水鎖劑對(duì)鉆井液流變性能和濾失性能的影響不大，經(jīng)120℃熱滾后，其 API濾失量增幅較小。加入0.2%ABSN對(duì)鉆井液的影響略大于OP－10，綜合考慮優(yōu)選出防水鎖劑OP－10。

表3 加防水鎖劑對(duì)KCl聚合物鉆井液性能的影響

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

龍西地區(qū)塔30井使用KCl聚合物鉆井液施工，鉆進(jìn)過程中井壁穩(wěn)定，攜巖性強(qiáng)，取心順利，起下鉆各種作業(yè)都很正常，未發(fā)生與鉆井液有關(guān)的復(fù)雜事故。二開平均井徑擴(kuò)大率為8.3%，固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，鉆井液性能見表4。

表4 塔30井二開鉆井液性能

使用已完鉆的塔30井的儲(chǔ)層巖心進(jìn)行儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)，具體情況見表5。優(yōu)化配方的滲透率恢復(fù)值達(dá)88.14%，可以滿足該地區(qū)儲(chǔ)層保護(hù)的要求。

表5 保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液體系礦場(chǎng)評(píng)價(jià)

4 結(jié)論

1)龍西地區(qū)儲(chǔ)層強(qiáng)水敏、低滲透和特低滲透，防止地層水敏和水鎖是鉆井儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)鍵，同時(shí)防止固相堵塞也是儲(chǔ)層保護(hù)的重要工作。

2)完善了KCl聚合物暫堵型鉆井液儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，對(duì)常用防水鎖劑進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在KCl聚合物鉆井液中加入0.4%OP－10后，能明顯降低水鎖損害，滲透率恢復(fù)值＞85%。

3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用井徑規(guī)則，施工順利，測(cè)井一次成功，取得了很好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

［1］徐同臺(tái)，趙忠舉，徐云英.國內(nèi)外鉆井液技術(shù)新進(jìn)展及對(duì)21世紀(jì)的展望(I)［J］.鉆井液與完井液，2000，17(6):30－37.

［2］范文永，舒勇，李禮，等.低滲透油氣層水鎖損害機(jī)理及低損害鉆井液技術(shù)研究［J］.鉆井液與完井液，2008，25(4):16－19.

［3］樊世忠，鄢捷年，周大晨.鉆井液完井液及保護(hù)油氣層技術(shù)［M］.東營:石油大學(xué)出版社，1996:33－36.

［4］張振華，鄢捷年.低滲透砂巖儲(chǔ)集層水鎖損害影響因素及預(yù)測(cè)方法研究［J］.石油勘探與開發(fā)，2000，27(3):75 －78.

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［6］鄭延成，韓冬，王紅莊.2種新型表面活性劑的物化性能研究［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，5(3):27 －30.