鉆井液液相侵入損害模型研究與儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)

趙向陽 唐波

摘 ?要：在鉆井作業(yè)過程中，液相在正壓差和毛細(xì)管力的作用下極易進(jìn)入儲(chǔ)層且難以返排，造成大量液相滯留，導(dǎo)致嚴(yán)重的液相侵入損害，大幅度降低油氣井產(chǎn)能。文章在前人研究基礎(chǔ)上，考慮流固耦合，建立了一種新的鉆井液液相侵入損害模型和儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行了算例驗(yàn)證，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致。本模型和評(píng)價(jià)方法的建立實(shí)現(xiàn)了不同鉆井方式下儲(chǔ)層傷害程度的定量預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：液相浸入;儲(chǔ)層損害;適應(yīng)性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TE319 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）01-0088-03

Abstract： In the process of drilling and completion， under the action of positive pressure difference and capillary force， the liquid phase is very easy to enter the reservoir and difficult to return， resulting in a large number of liquid phase retention， resulting in serious liquid phase invasion damage and greatly reducing the productivity of oil and gas wells. In this paper， on the basis of previous studies and considering fluid-solid coupling， a new drilling fluid liquid phase invasion damage model and reservoir damage evaluation method are established and verified by an example， and the results are basically consistent with the experimental data. The establishment of this model and evaluation method realizes the quantitative prediction of reservoir damage degree under different drilling methods.

Keywords： liquid immersion; reservoir damage; adaptability evaluation

1 概述

當(dāng)油氣層被鉆開后，鉆井液是最早與油氣層接觸的外部流體。由于井中的液柱壓力通常大于儲(chǔ)層孔隙壓力，因此在此壓差下，鉆井液中的液相將滲透到油氣層中從而使儲(chǔ)層受到損害。對(duì)于鉆井作業(yè)過程中液相侵入行為的理論研究，大量文獻(xiàn)報(bào)道了鉆井液濾液濾失速率的模型，這些模型大多未考慮流固耦合作用[1-4]。在進(jìn)行室內(nèi)儲(chǔ)層傷害評(píng)估實(shí)驗(yàn)時(shí)，大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的僅是根據(jù)鉆井液破壞滲入巖心后其滲透率的變化量來判別其傷害程度[5-6]，這還不夠全面，還必須確定油氣層的傷害程度。表皮系數(shù)既反映了巖石滲透率的傷害，也反映了油氣層的損害程度。因此，其成為了評(píng)價(jià)儲(chǔ)層損害的重要參數(shù)。

迄今為止，怎樣測(cè)定和計(jì)算鉆井液侵入深度一直沒有得到很好的解決，本文在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了一種新的液相侵入損害模型，推導(dǎo)了不同情況下表皮系數(shù)的計(jì)算公式，為全面評(píng)價(jià)儲(chǔ)層損害提供了理論依據(jù)。

2 液相侵入損害模型

鉆井液的固相和液相在正壓差的作用下滲入儲(chǔ)層占據(jù)了儲(chǔ)層孔喉，儲(chǔ)層中的原有流體被排出。固相在儲(chǔ)層中的滲透深度有限，因此僅考慮液相的侵入。顯然，液相浸入深度與濾矢量和儲(chǔ)層的孔隙度有關(guān)。

3 評(píng)價(jià)流程

鉆井液液相侵入儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)流程如下：

（1）根據(jù)儲(chǔ)層物性、孔喉大小、敏感性礦物組分、含量等關(guān)鍵參數(shù)，運(yùn)用模糊判別或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)模型。

（2）針對(duì)孔隙型儲(chǔ)集層，建立鉆井液液相侵入深度計(jì)算模型。

（3）建立在欠平衡鉆井條件下，不同類型儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性損害預(yù)測(cè)模型。

（4）針對(duì)不同類型儲(chǔ)層和不同鉆井方式，依據(jù)以上各種儲(chǔ)層傷害定量評(píng)價(jià)模型，建立儲(chǔ)層損害對(duì)產(chǎn)能的影響評(píng)價(jià)模型。

4 評(píng)價(jià)實(shí)例

4.1 評(píng)價(jià)區(qū)塊基本情況

以XF油田YC組為例，該地層厚約1300m，儲(chǔ)層平均孔隙度11.23%，儲(chǔ)層平均滲透率1.13×10-3μm2，平均面孔率1.68%。總體為低孔中孔、低滲、特低滲超低滲儲(chǔ)層。

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

4.2.1 敏感性分析

評(píng)價(jià)輸入?yún)?shù)如表1所示，敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1所示，可知該區(qū)塊的水敏中等偏弱，鹽敏、速敏、酸敏和堿敏都是偏弱，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。

4.2.2 水鎖預(yù)測(cè)

采用相捕集法對(duì)水鎖進(jìn)行預(yù)測(cè)，輸入?yún)^(qū)塊空氣滲透率2.63mD，原始水飽和度0.17，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示，計(jì)算的相捕集系數(shù)為0.48，會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的水鎖。