江漢油區鉆井過程中儲層保護現狀及傷害因素分析

黃道于（中國石化江漢油田分公司采油工藝研究院 湖北 潛江 433123）

前 言

鉆井過程中，鉆井液進入地層后，破壞了地層原有的平衡狀態，不可避免地會對油層產生傷害，這種傷害在鉆開油層的整個過程中一直存在并且是不可逆的。江漢油田屬低孔低滲復雜斷塊油田，經過多年的開發目前已進人高含水開發階段，剩余可采儲量開發難度越來越大。鉆井效果的好壞直接關系到江漢油區的滾動勘探開發和挖掘剩余油的效果。通過對江漢油區鉆井過程中的油層保護現狀的調查分析，找出鉆井過程中油層傷害的原因，提高鉆探效果，在沒有新儲量補充的情況使油田穩產上升。

一、江漢油區鉆井過程中油層保護現狀

江漢油區從上世紀80年代中期開始致力于油層保護鉆井液技術的探索和應用。首先，1987年在潭26井，采取在“三開”以后用優質淡水泥漿鉆目的層，并且將泥漿密度控制在1.04×103kg/m3以下，使該井見到了良好的油氣顯示，實現了潭口的勘探突破。“七五”后期，按照局保護油層研究項目組的統一部署，鉆井工藝研究所鉆井液室開展了保護油層的鉆井液研究，采取了低壓差鉆井的措施，對鉆井液處理劑、鉆井液體系、鉆井液性能等因素對油層進行靜、動態室內傷害試驗，得出有指導意義的室內研究結果，并對鉆井液進行了優化。“八五”期間，在拖市油田開展鉆油層鉆井液優化試驗，提出了采用石灰石與重晶石復合加重的方案。通過室內試驗表明，油層滲透率恢復值達80%。“八五”中后期在周磯地區勘探會戰中，應用了暫堵改造型完井液技術，使用具有一定粒度的固體顆粒和抑制性處理劑將鉆井鉆井液改造為完井液，得到了良好的保護油層效果。2000年以來，江漢油區鉆井過程中油層保護工作主要采取以下措施：1.優選并推廣使用有利于油層保護的鉆井液體系，如復合鹽水鉆井液；2.在各鉆井隊配備了固控設備，加強鉆井液固相控制設備配套與使用研究，控制鉆井液的密度和固相含量不超標；3.開展了暫堵型完井液研究，在探井上推廣使用屏蔽暫堵油層保護技術。人為地控制了這種傷害使之達到在鉆開油層的幾分鐘內快速地在井壁內形成一個薄而致密有效的堵塞層，以防止鉆井、固井過程對油層的進一步傷害，完井時用射孔、酸溶、油溶或返排的方法完全解堵。

二、江漢油區鉆井過程中鉆井液對油層的傷害因素分析

1.鉆井液密度大，造成的正壓差大

從鉆井設計來看，為了保證鉆井安全，鉆井液設計密度的下限遠遠大于地層原始壓力系數。從現場監測情況來看，實際鉆井液密度雖然很少有超出上限的，但也常常達到上限或者接近于上限值。江漢油區大部分地區鉆井液密度在1.25×103kg/m3以上，而各區塊油層壓力系數一般在0.8～1.1之間。因此，鉆井液密度比地層壓力系數高0.2～0.5，存在較大的正壓差。鉆井液密度值超過地層原始壓力系數必然對地層產生正壓差，而正壓差是造成油層傷害的最主要因素之一。

2.固相含量超標，固相的侵入造成油層傷害

從多年來的鉆井液監測情況來看，固相含量超出設計值的井數較多，從近5個月的監測平均結果來看，監測值與鉆井設計值符合率只有80%，有20%的鉆井液固相含量都超出了設計值。在鉆開油層時，鉆井液中的固相顆粒在壓差的作用下必然會進入地層的孔隙而對油層造成堵塞，鉆井液中固相含量愈高，侵入的顆粒越多，對油層的傷害也越大，特別是細顆粒和超細顆粒侵入深度更深，傷害程度更大。

3.膨潤土含量超出設計值成油層傷害

膨潤土含量是一種超細顆粒，在鉆井液中用以增加鉆井液的流變性，提高鉆井液的攜砂能力。膨潤土在井內液柱壓力的作用很容易侵入地層深部，堵塞地層孔隙吼道，而且很難解除，造成永久性傷害。膨潤土含量愈高，進入地層的量越多對油層的傷害越大。從近5個月的監測結果看，監測值與鉆井設計值平均符合率只有43.6%，56.4%的膨潤土含量超出鉆井設計值。

4.部分區塊失水量大，水敏效應對地層造成傷害

江漢油區大部分屬于低滲儲層，低滲儲層往往膠結物含量較高，其中有些膠結物（比如粘土）遇水會膨脹造成滲透率下降。在與中高滲地層相比，在相同的壓差下，鉆井液瞬間濾失量較低，在鉆井液循環的動態條件下難以形成濾餅阻止液相侵入，因此低滲儲層的動濾失總量反而較高。如果鉆井液濾液與地層不配伍，特別是在水敏性礦物含量較高的低滲儲層，就會造成孔隙粘土的膨脹，使孔喉進一步變小，導致滲透率嚴重下降。從鉆井液設計來看，幾乎所有的鉆井液設計的失水均≤5ml。從實際監測情況看，雖然很少有失水超標的情況，但井底的實際情況比實驗室的情況復雜得多，井內液柱壓力比實驗壓力高，失水量也更大，濾液進入地層孔隙后產生的水鎖效應必然會降低孔隙滲出透率。如果進入地層的液體礦化度低于地層的臨界礦化度，會引起地層粘土水化膨脹，從而降低地層滲透率，而且這種傷害也是不可逆轉的。

三、江漢鉆井過程中油層保護建議

1.進一步優化鉆井液設計，針對不同的區塊，不同的層位采用不同的鉆井液體系和鉆井液性能指標。對地層壓力不高，沒有鹽巖地層的區塊，考慮采用淡水鉆井液降低鉆井液密度，實現近平衡或欠平衡鉆井。

2.優化鉆井液添加劑中固相顆粒的粒徑使之與地層孔隙級差匹配，使固相顆粒盡可能少或不進入地層。合理調整固相粒子的級配，使鉆井液中各種大小直徑的粒子保持合理的比例，以降低固相顆粒的侵入深度。

3.針對水敏地層，鉆井時應進一步降低鉆井液失水量，并且鉆井液礦化度不應低于地層臨界礦化度。或者在聚合物體系的基礎上加入粘土膨脹抑制劑防止水敏現象的發生，加入鉆井液用防水鎖劑降低水鎖效應的影響。

4.對必須使用復合鹽水飽和鉆井液的區塊，在鉆開油層段時向鉆井液中加入屏蔽暫堵劑保護油層。

5.加強鉆井液固相控制設備的維護和使用，保證固控設備能夠連續正常工作，嚴格控制無用固相在鉆井液中的含量，提高固相含量合格率。

6.由于正電膠鉆井液具有獨特的流變性和較強的抑制性，能有效抑制粘土和鉆屑的水化膨脹與分散，抗可溶性鹽污染能力強，可用來鉆進鹽膏層、易塌地層等，因此建議開展正電膠鉆井液的研究工作，并優選出與正電膠相匹配適合天江漢特殊地層的鉆井液添加劑。