巴什托普油田儲(chǔ)層傷害實(shí)驗(yàn)及保護(hù)措施研究

彭建國

（長江大學(xué)研究生院，湖北荊州 421023）

儲(chǔ)層傷害室內(nèi)評(píng)價(jià)研究主要是利用巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，分析導(dǎo)致儲(chǔ)層損害的機(jī)理。其目的是:評(píng)價(jià)外來流體及地層流體與儲(chǔ)層巖石相互作用后對(duì)油層可能產(chǎn)生的傷害類型、傷害程度及其傷害機(jī)理，為今后油藏儲(chǔ)層保護(hù)提供依據(jù)[1－3]，巴什托普井區(qū)泥盆系東河塘組儲(chǔ)層屬于低孔-特低滲儲(chǔ)層，碎屑巖儲(chǔ)層內(nèi)粘土礦物主要為以顆粒包膜形式產(chǎn)出的伊利石礦物，其占據(jù)著95%以上的主導(dǎo)含量，除此之外，儲(chǔ)層內(nèi)還含微量的高嶺石與綠泥石，儲(chǔ)層巖石類型主要為巖屑石英砂巖和巖屑砂巖礦物成分以石英和巖屑為主，長石含量次之。顆粒之間主要呈點(diǎn)－線接觸，東河塘組砂巖成分成熟度高，分選、磨圓均較好，顆粒含量普遍較高，大于85%，泥質(zhì)含量較低，一般在3%～5%，均值為3.4%。2008年12月，群7井進(jìn)行試采，日產(chǎn)油3.5 m3，日產(chǎn)水0.9 m3，到2009年1月，日產(chǎn)油就降至2.38 m3，產(chǎn)量下降迅速。再加上此前群5-1H井在東河塘組上下合并測試時(shí)，僅見油花，表明儲(chǔ)層在鉆探過程中遭受損害的可能性日趨棉線。本文對(duì)儲(chǔ)層在鉆探過程中鉆井液、射孔液、完井液進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)論，給出了相應(yīng)的儲(chǔ)層保護(hù)措施，并針對(duì)鉆井液、射孔液、完井液不可避免的會(huì)給儲(chǔ)層造成傷害這一事實(shí)，通過巖心酸化試驗(yàn)，證實(shí)采用酸化作業(yè)可以使油田達(dá)到一定程度的增產(chǎn)增注效果。

1 巖心的傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

1.1 鉆井液對(duì)巖心傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

巴什托普井區(qū)泥盆系東河塘組碎屑巖儲(chǔ)層鉆井所用鉆井液密度為1.25～1.45 g/cm3主要鉆井液體系為聚合物水基泥漿體系。鉆井液配方：膨潤土（25～45 kg/m3）+燒堿（2～7 kg/m3）+純堿（1～2 kg/m3）+鉆井液用包被劑CX-144B（0.5～1 kg/m3）+抗鹽降濾失劑CX178（10～70 kg/m3）+潤滑劑 MHR-86（10～30 kg/m3）+改性陽離子瀝青粉 CX-170（10～30 kg/m3）。將巴什托普井區(qū)泥盆系東河塘組碎屑巖儲(chǔ)層群7井和群601井的天然巖心抽空，飽和相應(yīng)井的地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水，使用JHMD高溫高壓動(dòng)態(tài)損害儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在低于臨界流速下測定鹽水的初始滲透率，根據(jù)上述鉆井液體系配方在變頻高速攪拌器里配制鉆井液400 mL，將其鉆井液反向注入已測初始滲透率的巖心進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬損害2 h并關(guān)井12 h，開井刮去巖心端面的濾餅，正向用相應(yīng)地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水測其損害后滲透率，計(jì)算滲透率損害率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖1），可以看出，該油層的鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度中等偏強(qiáng)。

1.2 射孔液對(duì)巖心傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

巴什托普泥盆系東河塘組儲(chǔ)層射孔過程中所用射孔液密度為1.25～1.65 g/cm3，主要射孔液體系為聚磺體系。射孔液配方：原井漿220 m3+2.5%SMP-1+1.5%SPNH+1.2%TRH-1+0.5%YX-1+1%YX-2+0.2%PAC-HV+0.2%燒堿+2%YL-1。將巴什托普泥盆系東河塘組儲(chǔ)層中群601井和群7井的天然巖心抽空，飽和相應(yīng)井的地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水，在低于臨界流速下測定鹽水的初始滲透率，根據(jù)上述射孔液體系配方在變頻高速攪拌器里配制射孔液400 mL，反向注入15 PV射孔液老化24 h后，正向用相應(yīng)地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水測其損害后滲透率，計(jì)算滲透率損害率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖2）可以看出，該油層的射孔液對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度為中等偏弱到中等偏強(qiáng)。

1.3 完井液對(duì)巖心傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

巴什托普泥盆系東河塘組儲(chǔ)層所用完井液密度為1.12～1.25 g/cm3，主要完井液體系為聚合物水基泥漿體系。配方：油層保護(hù)劑FIB-2（70 g）+1 000 mL清水。將巴什托普泥盆系東河塘組儲(chǔ)層中群7井、群601井的天然巖心抽空，飽和相應(yīng)井的地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水，在低于臨界流速下測定鹽水的初始滲透率，根據(jù)上述完井液體系配方在變頻高速攪拌器里配制完井液400 mL，反向注入2 PV完井液停驅(qū)替泵，使巖心在完井液內(nèi)浸泡3 h后，正向用相應(yīng)模擬地層水測其損害后滲透率，計(jì)算滲透率損害率（見表1）。

從表1可以看出，該油層的完井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度為中等偏弱到中等偏強(qiáng)。

2 儲(chǔ)層保護(hù)措施

2.1 鉆井液處理劑篩選

實(shí)驗(yàn)方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)篩選出來的降濾失劑FLOCAT和成膜封堵劑LOCKSEAL，以不同的劑量加入到該地區(qū)的鉆井液中，測試其濾失量和粘度。根據(jù)上述鉆井液配方，將原鉆井液列為1號(hào)，基漿+2%降濾失劑FLOCAT列為2號(hào)，基漿+2%降濾失劑FLOCAT+2%成膜封堵劑LOCKSEAL列為3號(hào)，基漿+2%降濾失劑FLOCAT+3%成膜封堵劑LOCKSEAL列為4號(hào)，各配制400 mL，測其粘度和濾失量（見表2）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從1號(hào)和2號(hào)鉆井液的濾失量對(duì)比結(jié)果來看，降濾失劑FLOCAT的濾失量略小于降濾失劑CX178的濾失量，從2號(hào)和3號(hào)結(jié)果來看，濾失量隨著成膜封堵劑LOCKSEAL的加入而減小，3號(hào)和4號(hào)對(duì)比結(jié)果可看出，隨著成膜封堵劑LOCKSEAL量的增加，濾失量減小。從粘度來看，1、2號(hào)鉆井液粘度太小；從濾餅來看，1號(hào)到4號(hào)致密程度依次增加，封堵效果依次變好；從濾液來看，1號(hào)到4號(hào)粘度依次減小，澄清度也依次增加。故從濾失量，粘度及濾液三個(gè)方面考慮將基漿+2%FLOCAT+2%LOCKSEAL和基漿+2%FLOCAT+3%LOCKSEAL作為備選的兩種優(yōu)化鉆井液，在實(shí)驗(yàn)室用這兩種鉆井液做模擬鉆井液動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出最優(yōu)鉆井液體系。

表1 巴什托普泥盆系東河塘組完井液傷害實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 降濾失劑和成膜封堵劑對(duì)鉆井液性能影響表

2.2 模擬優(yōu)化后鉆井液巖心流動(dòng)傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

挑選巴什托普泥盆系東河塘組群7井和群601井天然巖心兩塊進(jìn)行抽空飽和地層水，在變頻高速攪拌器中按“基漿+2%FLOCAT+2%LOCKSEAL”列為1號(hào)鉆井液和“基漿+2%FLOCAT+3%LOCKSEAL”列為2號(hào)鉆井液，各配制鉆井液400 mL，利用JHMD高溫高壓動(dòng)態(tài)損害儀在低于臨界流速下測定鹽水的初始滲透率，然后將優(yōu)化后的鉆井液反向注入已測初始滲透率的巖心進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬損害2 h并關(guān)井12 h，開井刮去巖心端面濾餅，正向用地層水測其損害后滲透率，計(jì)算滲透率損害率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖4），可以看出，損害程度從中等偏強(qiáng)減小到中等偏弱，污染程度大大減輕并且2號(hào)鉆井液對(duì)巖心的傷害程度要略低于1號(hào)鉆井液，故優(yōu)選出2 號(hào)，即“基漿+2%FLOCAT+3%LOCKSEAL”作為最優(yōu)鉆井液。

2.3 射孔液處理劑篩選

通過破碎率測定實(shí)驗(yàn)及膨脹率測定實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出巴什托普泥盆系東河塘組最佳粘土穩(wěn)定劑配方為2%4號(hào)粘土穩(wěn)定劑+2%NH4Cl，為了進(jìn)一步檢驗(yàn)優(yōu)選出的粘土穩(wěn)定劑的效果，開展了優(yōu)化后射孔液對(duì)巖心的傷害流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)巖心的滲透率傷害率越小效果越好。

模擬優(yōu)化后射孔液巖心流動(dòng)傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，挑選巴什托普泥盆系東河塘組天然巖心進(jìn)行抽空飽和地層水，在變頻高速攪拌器中按“原射孔液+2%4號(hào)粘土穩(wěn)定劑+2%NH4Cl”配制射孔液400 mL，在低于臨界流速下測定鹽水的初始滲透率，然后反向注入15 PV優(yōu)化后射孔液老化24 h后，正向用相應(yīng)地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水測其損害后滲透率，計(jì)算滲透率損害率。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖5）可以看出，損害程度從中等偏強(qiáng)減小到中等偏弱，故優(yōu)選出“基漿+2%多聚醇胺+2%NH4Cl”作為最優(yōu)射孔液體系。

2.4 砂巖酸化酸液體系室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

巖心酸化流動(dòng)模擬傷害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，將巴什托普泥盆系東河塘組儲(chǔ)層中群7井、群601井天然巖心抽空，飽和相應(yīng)井的地層水標(biāo)準(zhǔn)鹽水，在低于臨界流速下用與地層水相同礦化度的KCl鹽水測酸處理前的初始滲透率，根據(jù)上述完井液體系配方在變頻高速攪拌器里配制完井液400 mL，反向注入2 PV完井液停驅(qū)替泵，使巖心在完井液內(nèi)浸泡3小時(shí)后，正向用相同礦化度的KCl鹽水測其損害后滲透率，然后再反向注入1倍孔隙體積的12%HCl前置液，接著反向注入3～4 PV的土酸（12%HCl+1.0%HF），停驅(qū)替泵模擬關(guān)井，包括注酸在內(nèi)的酸反應(yīng)時(shí)間1 h。正向用相同礦化度的KCl鹽水測其酸處理后滲透率，計(jì)算滲透率損害率。

表3 巴什托普泥盆系東河塘組巖心酸化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 巴什托普泥盆系東河塘組巖心酸化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果（續(xù)表）

圖6是土酸（12%HCI+1%HF）在60℃下對(duì)群7井和群601井巖心酸化效果的影響。使用12%HCl+1%HF的低濃度土酸液，HCl:HF比例為12:1，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，群7井酸化前后巖心滲透率提高了13.31%，群601井酸化前后巖心滲透率提高了17.09%，滲透率改善較大，故使用具有延緩酸巖反應(yīng)速度的12%HCl+1%HF土酸組合進(jìn)行酸化可以達(dá)到一定的增產(chǎn)增注效果。

3 結(jié)論

（1）建議在原鉆井液基礎(chǔ)上加入“2%FLOCAT+3%LOCKSEAL”作為優(yōu)化后鉆井液，用優(yōu)化后鉆井液對(duì)巖心進(jìn)行傷害實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，優(yōu)化后鉆井液對(duì)巖心傷害程度大大變小，說明了“基漿+2%FLOCAT+3%LOCKSEAL”有較好的油層保護(hù)效果。

（2）建議在原射孔液基礎(chǔ)上加入2%多聚醇胺+2%NH4Cl作為優(yōu)化后射孔液，用優(yōu)化后射孔液對(duì)巖心進(jìn)行傷害實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，優(yōu)化后射孔液對(duì)巖心傷害程度有所減小，說明“基漿+2%多聚醇胺+2%NH4Cl”有較好的油層保護(hù)效果。

（3）針對(duì)巴什托普油田存在較嚴(yán)重的工作液傷害，在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過對(duì)酸化酸液體系的優(yōu)選，對(duì)巖心進(jìn)行酸化作業(yè)，結(jié)果顯示，酸化后對(duì)巖心滲透率有一定程度上的提高。

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