淺談高密度鉆井液下油氣層保護過程監督

譙青松

中國石油西南油氣田分公司工程技術監督中心（四川廣漢618300）

淺談高密度鉆井液下油氣層保護過程監督

譙青松

中國石油西南油氣田分公司工程技術監督中心（四川廣漢618300）

以四川盆地某構造須家河儲層鉆進中對油氣層的保護實例簡析在高密度鉆井液下對油氣層的有效保護。以現場實例為背景，總結出裸眼井段高密度鉆井液對低壓層污染較大，采取先認清低壓儲層的損害機理及原因。以低壓油氣層為主兼顧其他儲層，鉆井監督應把握重點，督促施工方在鉆井工藝和泥漿性能上對癥下藥才能實施對油氣層的有效保護。

高密度鉆井液；油氣層保護；低壓儲層；過程監督

在鉆井、完井、試油等作業過程中由于工作液中的固相顆粒及濾液進入油氣層中，引起油氣層有效滲透率降低，降低油氣層流通能力，造成油氣層傷害。為增儲上產需要采取一系列措施來解堵，不但增加整個勘探開發成本，同時對油氣層的有些傷害是無法恢復的。如果忽略油氣層保護，可能會將有希望的儲層判斷為干層或者不具備開發價值的儲層，由此可知在鉆完井過程中保護油氣層的重要性。雖然油氣層的損害是不可避免的，但可以在鉆完井過程中采取措施來盡量減少油氣層的損害，鉆井工程技術監督在整個油氣層保護過程中也起著至關重要的作用[1-3]。

1 油氣層的主要損害機理

1.1 油氣層的損害機理

造成油氣層損害的原因很多，總體來說分為以下幾個方面[4-5]：①儲滲空間結構特性、儲層含有的5敏性礦物、巖石的潤濕性及地層流體的性質；固體顆粒的運移：流體中固相顆粒運移和地層微粒運移；油氣層巖石毛細管阻力等；②鉆井工藝：壓差、油氣層在鉆井液中浸泡時間、鉆井液環空返速等；鉆井液性質：鉆井液和地層礦物不配伍造成的敏感性反應及潤濕反轉，鉆井液與地層流體不配伍造成結垢或乳化堵塞等。

1.2 儲層的巖性、孔隙度，滲透率及粘土礦物的含量的影響

該區塊以須家河組為目的層，構造上須六、須五缺失。須四、須三段為三角洲—河流相沉積，巖性為灰黑色、黑色頁巖、碳質頁巖與褐灰色、淺灰褐色巖屑砂巖、含礫砂巖不等厚互層，富含灰質，間夾碳質條帶及煤線；須二段地層經歷水退－水進－水退3個沉積旋回，巖性以淺灰色砂巖、含礫砂巖為主夾泥、頁巖；須一段頂部為黑色頁巖，中部為淺灰色巖屑石英砂巖、石英粉砂巖夾一層砂質灰巖，為一套內陸湖相沉積，與下伏雷口坡組呈假整合接觸。須家河組為自生自儲型氣藏，烴源巖為其本身煤層及大段泥頁巖，主要發育在須二、須三段。其中，須三段泥頁巖最為發育，厚100～150m；須二段次之，泥頁巖段36～80m；須四泥頁巖欠發育，一般3～18m。烴源層須一段在該區以砂巖為主，局部富含泥質，泥頁巖最厚可達46m。

該地區須家河組處于儲層有利發育區，主要發育須二、須三、須四三套儲層，巖性以細砂巖、含礫砂巖、礫巖為主，低孔低滲特征明顯，儲集空間以粒間溶孔、粒內溶孔為主，儲集類型為裂縫孔隙型。其中，須二段以泥、頁巖條帶為界，發育2套砂體組，水下分支河道砂體，儲層主要發育在下砂體組，在縱向上位于須二中下部，距頂一般100～180m，儲層砂體互相交錯疊置，單層厚薄不一，一般2.5～12m，累厚30～60m；平面上儲層連續發育，穩定分布。須三段儲層砂體與泥巖互層，富含灰質，縱向上發育三套厚度較大、分布較穩定的砂體和砂層組，分布于須三段中上部和底部。儲層主要發育在須三中上部和底部，中上部儲層一般距頂30～50m，底部儲層一般距頂200～250m。須四段處于須家河組上段，與上覆侏羅系地層不整合接觸，縱向上儲層主要發育在頂部，距頂4～16m，平面上厚度分布不穩定，由南西向北東逐漸減薄。

該區塊儲層為低孔低滲的裂縫孔隙型儲層，幾乎所有砂巖儲層都含有一定的地層微粒和水敏粘土礦物，且該區塊須家河組普遍含有大段泥頁巖，粘土礦物含量高，由此分析該區塊須家河組儲層的主要損害機理為：以固相損害（鉆井液中的固相顆粒，儲層中的顆粒分散和運移造成微粒堵塞）為主，兼以液相損害（濾液造成的粘土礦物的水敏和微裂縫水鎖）。

2 選擇最容易遭到損害的油氣層

該區塊設計須四壓力系數2.1，須三～須一壓力系數為2.2，且須四～須一處于同一裸眼井段中，及須四為相對低壓儲層，又由須四巖性為砂巖夾頁巖、粉砂巖為主，粉砂巖的比表面大于2 300cm2/cm3，根據巖石的比表面與油氣層損害的關系，比表面越大，巖石孔道越小，巖石與流體接觸面積越大，作用越充分，引起的油氣層損害越大可知，整個儲層從壓差、損害程度上來講，須四段最容易遭到損害。

3 高密度鉆井液下對油氣層的保護現場實例

同裸眼段壓力系統差別大，低壓油氣層極易受到傷害。鉆井監督在認清該區塊儲層損害機理后，加強對施工隊伍以下幾個方面的督促。

3.1 泥漿性能調節

保證鉆井液的性能與儲層配伍。

1）控制鉆井液中的固相含量在7%左右，減少固相侵入到儲層。

2）儲層粘土礦物含量高，容易發生水敏，使用高分子聚合物提高鉆井液抑制性來降低水敏損害；提高濾液黏度來增加流動阻力，達到保護儲層的目的。

3）為保護油氣層嚴格控制鉆井液API失水、高溫高壓失水在設計最低值，保證鉆井液具有良好的高溫穩定性。

4）為減小無機沉淀，控制鉆井液的pH在10左右。

5）加入非離子表面活性劑SP-80，有利于減小水相與氣相界面張力，達到減小水鎖損害。

6）通過錄井隊和井隊同時監測地層水的礦化度，來調節鉆井液與地層流體相配伍。

7）在須家河組鉆進期間加入3%的油氣層保護劑BF-1，起到屏蔽暫堵的作用。

3.2 工藝調節

1）采用近平衡鉆進技術，由于現場油氣顯示頻繁，起鉆前短起測后效屢次不滿足井控安全規定，故多次提泥漿密度至2.40g/cm3,由于同裸眼段低壓儲層壓力當量密度遠低于2.4g/cm3考慮到低壓層會造成較大的傷害，在保證錄井氣測無異常的前提下每趟鉆中都通過補充膠液時讓密度自然的降低0.01 g/cm3，同時嚴格控制起下鉆速度。來減小微粒運移，壓力敏感對儲層的傷害。

2）合理安排好鉆井進度，組織協調好生產，避免沒有必要的等停時間，通過減少鉆井液的浸泡時間來降低儲層的損害程度和深度。

3）通過機械除砂，人工淘砂、化學沉砂的方法盡量減少鉆井液中無用固相的含量，在機械除砂環節優化固控設備使用，減小對油氣層的污染。

4）鉆井液在環空的返速影響儲層損害的程度，在須家河組鉆進過程中始終保持環空返速在1.17 m/s以上。

3.3 效果對比

效果對比見表1。

表1 同構造效果對比

4 認識與總結

1）油氣層損害的不可逆轉性，一旦油氣層遭受損害，通過后期的解堵、增產改造雖然可以在一定程度上起到效果，但卻無法完全解除。可以考慮用保護油氣層替代儲層傷害后的解除。

2）儲層損害的原因具有多樣性和各異性，在鉆井過程中造成的儲層傷害是由地層及流體、鉆井液及施工工藝參數等共同引起的，他們之間又有著一定的聯系，只要認真去分析每口井的具體情況，完全可以減小對儲層的傷害。

3）由于同裸眼井段高密度鉆井液對低壓層污染較大，采取先了解清楚低壓儲層的損害機理及原因，以低壓油氣層為主，在鉆井工藝和泥漿性能上對癥下藥，才能實施對油氣層的有效保護。

4）鉆井監督在油氣層鉆進中嚴格監管，督促施工方認真落實油氣層保護措施，有效降低鉆井作業中油氣層的損害。

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學[M].北京：中國石油大學出版社, 2001.

[2]楊賢友.保護油氣層鉆井完井液現狀與發展趨勢[J].鉆井液與完井液，2000,17(1):25-30.

[3]李克向.保護油氣層概念與技術[J].石油鉆采工藝，2000,22 (5):1-6.

[4]顧軍.裂縫—孔隙型儲層保護機理與鉆井工作液研究[D].成都:成都理工大學,2004.

[5]高波.裂縫性特低滲透砂巖油層損害機理及保護技術研究[D].成都:西南石油學院,2005.

Taking drilling process in Xujiahe reservoir of some structure in Sichuan Basin as an example,the effective protection of the oil and gas reservoirs under the high density drilling fluid is discussed.According to the practical example,it is held that the damage of the high density drilling fluid to the low pressure reservoir in the open hole section is the greatest,and the damage mechanism and reasons are clearly recognized.Therefore,the protection of low-pressure reservoir should be considered firstly and other reservoirs secondly in drilling.The drilling supervision should focus on supervising and urging the construction party to achieve the effective protection of the reservoirs by improving drilling technology and mud performance.

high density drilling fluid;reservoir protection;low pressure reservoir;process supervision

尉立崗

2015-07-19

譙青松（1985-），男，現主要從事現場鉆井工程技術管理和監督工作。