低壓油藏儲層保護鉆井液研究與應用

董宏偉 ，高 潔 ，趙 雷

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710016；2.川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院，陜西西安 710016）

低壓油藏儲層保護鉆井液研究與應用

董宏偉1，2，高 潔1，2，趙 雷1，2

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710016；2.川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院，陜西西安 710016）

隴東油田某些區塊延安組物性較好，但產量較低，其主要的滲流通道是儲層中的微裂縫，目前該區塊使用的鉆井液技術并不能很好的起到保護該儲層的作用。為了達到有效保護長慶油田隴東地區延安組的目的，開展了新型儲層保護鉆井液技術的研究，采用了屏蔽暫堵技術，并結合油層保護劑PWTBA-Ⅱ，井壁表面形成封堵帶薄且致密，能有效的暫堵儲層，減少鉆井液對儲層的傷害。室內實驗顯示，鉆井液體系的流變性、穩定性均較好，對儲層的平均傷害率為10.61%。在隴東油田的31口井進行了成功的應用，試油結果表明實驗井的日產油量明顯高于非實驗井的日產油量，取得了良好的應用效果。

隴東油區；低壓油藏；儲層保護；鉆井液

隴東油區油藏屬于典型低滲、低壓、低產“三低”油藏[1，2]，壓裂酸化作為低滲油田開發過程中一項有效的增產措施，在油田措施穩產、減緩遞減中起著非常重要的作用。但是隨著新區塊不斷地發現、新的開發層系的增加、開發時間的逐步延長，越來越多的儲層呈現地層壓力低、投產后低產或投產后產量遞減速度快的特點，于是如何降低鉆進中鉆井液污染，如何解除油層堵塞機理日趨復雜問題，以及如何解除油藏自身地質特征的限制，進而提高儲層開發效率，顯得日趨重要。針對這一問題，提出隴東油區延安組提高單井產量技術研究，旨在通過對儲層地質特點進行分析研究，找出該儲層低壓低產的主要原因，建立改造思路，提高措施效果，實現低壓儲層的高效開發，針對儲層特點，開展了油井定向井、水平井保護儲層鉆完井液技術研究，通過室內技術攻關和現場應用，在隴東油區取得了良好的效果。

1 儲層傷害因素分析

研究表明[3]，A井區平均孔隙度16.69%，空氣滲透率 326.24×10-3μm2，含水飽和度 46.5%，碳酸鹽 6.2%。分析認為主要油層延10油藏在砂體的主體帶物性較好，向兩側逐漸變差。B井區延9油藏埋深較淺，平均油層中深1 265.6 m；油層整體物性較好，平均孔隙度16.2%，滲透率 18.6 mD，聲速 241.7 μs/m，局部存在高滲帶。平均有效孔隙度13.83%，空氣滲透率119.95×10-3μm2。

根據X衍射黏土成分分析結果，研究區黏土成分包括高嶺石、蒙脫石和伊利石，且高嶺石含量最高（見表1），顯示出儲層存在水敏和速敏特征，無酸敏特征。因此在油層改造與注水過程中要預防液體對儲層的傷害。

根據儲層保護實驗要求，取隴東油區延9、延10組巖心，依據石油天然氣行業標準SY/T5358-2002《儲層敏感性流動實驗評價方法》，在室內進行了速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏、應力敏感性等一系列儲層損害評價實驗[4]，得出儲層敏感性實驗數據（見表2）。

從表中可以看出，兩個區塊敏感性相同點表現基本為中偏弱，只有A區表現無酸敏。B區酸敏表現為中偏弱，但傷害率較低。分析原因主要是巖石孔隙中膠結物為方解石。其他敏感性均為中偏弱。數據說明微粒運移、水敏效應、水鎖效應是儲層損害的主要原因，而壓力敏感效應又加劇了損害程度及克服的難度。這些主要損害因素都與液相特別是水相緊密相關。水的侵入是引起該氣層嚴重損害的主要誘因。

表1 黏土礦物成分統計表

表2 儲層敏感性實驗數據

表3 提黏劑選擇實驗

表4 不同G301加量的性能測試

2 保護儲層鉆井液技術研究

2.1 鉆井液室內實驗

2.1.1 主要處理劑篩選

2.1.1.1 提黏劑 選擇G339作為體系主要的提黏劑，G339濃度在0.1%～0.5%范圍內改變，評價其流變性能，確定G339的加量，結果（見表3）。

從表3實驗數據看出，加入0.2%G339，表觀黏度 AV：23 mPa·s，塑性黏度 PV：15 mPa·s，動切力 YP：8 Pa，動速比達到0.53，隨著其濃度的逐漸增加，動速比反而降低，其原因主要是G339對塑性黏度的貢獻大于對動切力的貢獻所致。

2.1.1.2 降失水劑 降失水劑G301通過競爭吸附、鰲合、屏蔽高價離子、疏水效應及吸附增溶等作用，能夠顯著降低失水，從而達到保護儲層目的（見表4）。

從表4實驗數據看出，隨著G301用量在0%～2%的范圍內逐漸加大，中壓失水逐漸從13 mL降至6 mL，達到降低失水的目的。

2.1.1.3 暫堵劑 根據前面研究得到的隴東油區延安組特征，即研究區延長組儲層中存在的微裂縫形狀多樣，廣泛發育于巖石碎屑集合體內部，在礦物碎屑內部和填隙物內也發育有微裂縫。微裂縫長度不一，在10 μm～150 μm范圍內，平均裂縫長度為91.74 μm。因此，研究隴東油區延安組選用新型暫堵劑G302（其顆粒粒徑分布見圖1），G302是一種可酸溶的球形顆粒，其粒度分布范圍主要在38 μm～63 μm，99.65%的顆粒粒徑在63 μm以內，能很好的與儲層孔喉匹配，達到了既可封堵裂縫，又可封堵孔喉的目的。

2.1.2 體系配方研究 室內對低傷害成膜封堵鉆井液展開系列實驗研究，通過對處理劑的篩選和評價，最終確定配方，并對體系配方基本性能做了評價，結果（見表 5）。

圖1 暫堵劑粒徑分布圖

表5 鉆井液體系基本性能參數

2.1.3 體系巖心傷害評價 利用美國巖心TEMCO公司FDS-800-10000型多功能巖心驅替實驗儀，考察鉆井液對地層的傷害情況。選取B井區延9組兩塊巖心，室內配制低傷害成膜封堵鉆井液，滲透率測試結果及相應測試條件（見表6）。

從表6中可以明顯看出，B井區延9組的兩塊巖心，經過低傷害成膜封堵鉆井液體系高溫高壓傷害后，最高滲透率恢復率達91.07%，平均傷害率為10.46%，屬于低傷害鉆井液。

另外，從現場取回正在使用的低傷害成膜封堵鉆井液樣品，選取A井區三塊巖心，進行了靜態巖心傷害實驗評價，傷害條件是：在模擬井底溫度60℃和圍壓5.5 MPa，內壓3.5 MPa條件下傷害2 h。實驗結果（見表7）。

從表7可以看出，現場鉆井液評價A井區的1#、2#和3#三塊巖心，滲透率恢復率值分別是85.47%、79.86%和88.13%，傷害率分別是14.53%、20.14%和11.87%。平均傷害率為15.51%，屬于低傷害范圍。

3 現場應用及效果

研發的低傷害成膜封堵鉆井液體系在B井區和A井區分別實驗應用，現場共完成實驗井31口，通過使用G339與G301復合，成功的將中壓失水控制在6 mL左右，泥餅質量更好，加入的儲層保護劑PWTBA-Ⅱ，使得該體系對儲層的傷害率更低，利于儲層保護。試油結果分析如下。

3.1 B井區定向井實驗井與非實驗井試油結果分析

從圖2可以看出，實驗井平均日產油為10.2 m3，非實驗井平均日產油6.57 m3，實驗井與非實驗井相比，日產油量平均提高55.25%，儲層保護效果明顯，取得很好的效果。

3.2 A井區定向井實驗井與非實驗井試油結果分析

從圖3可以看出，實驗井平均日產油為18.71 m3，非試驗井平均日產油11.91 m3，實驗井與非實驗井相比，平均日產油提高57.09%，結果再次充分說明了所進行的儲層保護效果顯著。

表6 巖心滲透率數據及相應測試條件

注：（1）傷害壓差 3.5 MPa，傷害時間 150 min，溫度 60 ℃；（2）ko1為傷害前的原油滲透率；（3）ko2為傷害后的原油滲透率

表7 現場鉆井液對巖心傷害結果

圖2 B井區實驗井與非實驗井日產油對比數據圖

圖3 A井區實驗井與非實驗井日產油對比數據圖

3.3 A井區水平井實驗井與非實驗井試油結果分析

圖4 A井區實驗水平井與非實驗水平井日產油對比數據圖

由圖4可知，A井區實驗的2口水平井的平均日產油為41.7 m3，鄰井非實驗水平井平均日產油27.3 m3，單井日產油量平均提高52.75%，說明體系對水平井的儲層保護效果顯著。

4 認識與結論

（1）隴東油區延安組敏感性評價實驗結果表明微粒運移、水敏效應、水鎖效應是儲層損害的主要原因，而壓力敏感效應又加劇了損害程度及克服的難度。這些主要損害因素都與液相特別是水相緊密相關。水的侵入是引起該氣層嚴重損害的主要誘因。

（2）根據儲層損害特點，研究的低傷害成膜封堵鉆井液體系，具有抑制性強、失水小、屏蔽暫堵等特點。通過模擬地層條件測試鉆井液對巖心傷害，結果表明該體系能有效降低現場鉆井液對巖心的傷害，平均傷害率為15.51%，屬于低傷害。

（3）試油結果表明，實驗井的日產油量明顯高于非實驗井的日產油量，說明所進行的儲層保護效果顯著，所研發的鉆井液體系應該大量應用推廣。

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Mud fluid of research and application of reservoir protection in low-pressure reservoirs

DONG Hongwei1，2，GAO Jie1，2，ZHAO Lei1，2
（1.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oilamp;Gas Fields，Xi'an Shanxi 710016，China；2.Engineering Technology Institute of Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710016，China）

There are good reservoir properties in Yan'an formation of some blocks in Longdong oilfield,but the production is too low,and the main flow channel of reservoir is micro fracture,so the drilling fluid system in this block is not very good to play the role of reservoir protection.In order to achieve effective protection of Yan'an formation in Longdong oilfield,a low-damage film-forming drilling fluid system with the reservoir protection agent PWTBAII was studied,which have some properties such as plug-temporary,low damage,good stability and rheological properties.Laboratory tests show that the average damage rate is 10.61%.It has been successfully applied in 31 wells in Longdong oilfield.And the daily oil production of the well which using low-damage film-forming drilling fluid system is obviously higher than that of the former well.

Longdong oilfield；low-pressure reservoirs；reservoir protection；mud fluid

TE254.1

A

1673-5285（2017）11-0038-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.009

2017-10-25

董宏偉，男（1979-），工程師，碩士，2007年畢業于中國科學院研究生院，現在川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院從事鉆完井液技術研究工作，郵箱：donghw_gcy@cnpc.com.cn。