高滲低壓油藏鉆完井油層保護(hù)技術(shù)研究

薛成鋼

【摘 要】針對遼河盆地西部凹斜西斜坡齊40塊稠油油藏吞吐開發(fā)后期轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)后地層壓力低，儲層松散，地層溫度較高，現(xiàn)有的水基分散性泥漿體系對油層污染大，固井質(zhì)量難以滿足蒸汽驅(qū)需要的現(xiàn)狀，研制了復(fù)合膜鉆井液。室內(nèi)評價結(jié)果表明，復(fù)合膜鉆井液的儲層滲透率恢復(fù)值高于原水基鉆井液，具有較強(qiáng)的抑制性和濾失造壁性，流變性易調(diào)控，潤滑性、抗溫性及抗污染能力較強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，經(jīng)在齊40塊現(xiàn)場應(yīng)用，可滿足該區(qū)儲層保護(hù)要求。復(fù)合膜鉆井液其抑制效果和儲層保護(hù)效果與油基鉆井液基本相當(dāng)，可滿足齊40塊低壓松散地層鉆井施工要求. 解決了以往用鉆井液和應(yīng)用的屏蔽暫堵劑由于砂礫增加而造成的增粘、增稠問題;攜巖能力、造壁能力強(qiáng)，保證了鉆井施工安全順利。

【關(guān)鍵詞】遼河盆地;復(fù)合膜;鉆井液;儲層

一、前言

如何提高固井質(zhì)量，一直以來都是工程屆不斷探索的課題。影響固井質(zhì)量的因素很多，根據(jù)固井作業(yè)和水泥環(huán)長期密封性能所涉及的對象，可將其分為四大類：（l）井眼條件，包括井眼尺寸、井眼質(zhì)量、并內(nèi)溫度和壓力、環(huán)空間隙;（2）地層條件，包括地層巖性、地層壓力、地層流體特性;（3）鉆井液，包括鉆井液類型、密度、流變性、泥餅質(zhì)量;（4）水泥漿，包括水泥漿體系、穩(wěn)定性、流變性、稠化時間、水泥石抗壓強(qiáng)度、水泥石的長期穩(wěn)定性。現(xiàn)場上，我國部分油田在應(yīng)用油基鉆井液時，第一界面膠結(jié)質(zhì)量差，聲幅測井效果差的現(xiàn)象時有發(fā)生。定向井、水平井、大位移井及深井復(fù)雜井的出現(xiàn)，鉆井液對固井質(zhì)量的影響更是越來越突出，因此，深入系統(tǒng)的弄清鉆井液類型及性能與固井質(zhì)量的關(guān)系，提出相應(yīng)的解決措施和施工標(biāo)準(zhǔn)，具有十分積極的意義，也勢在必行。

二、鉆井過程中易造成儲層損害的分析

鉆井液是打開油氣層后與地層接觸的第一種外來流體，在鉆井施工中會程度不同地破壞油氣層原有的物理、化學(xué)平衡狀態(tài)，而對油氣層造成損害。而其對儲層的損害程度一方面是來自鉆井液自身;另一方面取決于外部因素的影響。

1.鉆井液固相的損害

鉆井液中所含的多種固體物質(zhì)（粘土、鉆屑、加重料和堵漏劑等），它們在壓差的作用下，會在濾餅形成前侵入油層內(nèi)部，堵塞孔道裂縫等，都有可能對儲層造成損害。固相顆粒侵入的越深、侵入量越大，對儲層的損害越嚴(yán)重。但固相的侵入深度一般比濾液淺。

2.鉆井液濾液的損害

鉆井中，在一定的壓差作用下，鉆井液濾液會滲入地層，特別在泥餅形成之前，濾液的侵入是不可避免的。如果鉆井液濾失量太大，將會攜帶大量的固相顆粒進(jìn)入儲層，產(chǎn)生堵塞而造成損害;同時，進(jìn)入儲層的濾液若與儲層不配伍，則會引起粘土水化膨脹、水鎖、化學(xué)沉淀、乳化、潤濕反轉(zhuǎn)等，而導(dǎo)致儲層的損害。

三、復(fù)合膜鉆井液研究

1.組分

包括：生物聚合物、PS抑制劑、聚合酸稀釋劑、聚陰離子纖維素、成膜劑、泥餅改進(jìn)劑、降濾失劑、潤滑劑（水基潤滑劑或聚合醇）

其中：聚合酸稀釋劑、潤滑劑（水基潤滑劑）獲得國家海洋局北海監(jiān)測中心認(rèn)可可應(yīng)用于海洋鉆井;其余組分為無毒處理劑。因此，可以確保體系對環(huán)境無污染。

2.基本性能

粘度：40-60s，可以調(diào)節(jié);

密度：≤1.10g/cm3，可加重到1.50 -1.80g/cm3;

濾失量：≤4ml，可降低到2-3 ml;

高溫高壓濾失量（150℃）：≤10 ml

潤滑性：0.15-0.20（極壓系數(shù)）

從以上指標(biāo)看出，可以滿足4500m以內(nèi)深井、大斜度井、水平井鉆井施工要求。

3.與常有體系對比

3.1組分對比

常用體系組分有：鐵鉻鹽、燒堿、磺化瀝青、HA樹脂、硅氟稀釋劑、柴油。其中鐵鉻鹽、磺化瀝青、HA樹脂、硅氟稀釋劑溶于水后，顏色為黑色，柴油有難聞味道，鐵鉻鹽含有鉻鹽，因此體系排放對環(huán)境有嚴(yán)重的污染。與國家頒布的《清潔生產(chǎn)法》要求生產(chǎn)過程盡量采取先進(jìn)工藝，不污染環(huán)境背道而馳。復(fù)合膜鉆井液采用無毒可應(yīng)用于海洋鉆井處理劑，對環(huán)境無污染可以直接排放，相比之下，復(fù)合膜鉆井液體系環(huán)保效益明顯優(yōu)于常用體系。

3.2泥餅質(zhì)量對比

目前國內(nèi)外對泥餅質(zhì)量尚無標(biāo)準(zhǔn)的評價方法，本實驗借助于清水滲透率和泥餅抗沖刷強(qiáng)度來反映泥餅質(zhì)量變化。

（1）清水滲透率

清水滲透率：對經(jīng)過充分?jǐn)嚢璧你@井液測其API濾失量，然后倒出實驗液換注清水，再測清水API濾失量。濾失量越低，泥餅質(zhì)量越好。

（2）定性實驗

將API失水的泥餅放在原泥漿中置于50℃中浸泡24h，實驗發(fā)現(xiàn)，常用體系泥餅被溶蝕，而復(fù)合膜體系的泥餅明顯有一定的硬度。由此可以推斷，復(fù)合膜體系在泥漿液柱壓力作用下失水形成泥餅，特有組分在地層溫度作用下，逐漸活化形成類似水泥的物質(zhì)，這種物質(zhì)加固了地層巖石的穩(wěn)定，堵塞了地層孔隙，因此有助于井壁的穩(wěn)定，防止井塌、井漏的發(fā)生。因此可得出結(jié)論：復(fù)合膜體系會提高地層與水泥之間的膠結(jié)強(qiáng)度，從而提高了固井質(zhì)量。

（3）膜現(xiàn)象

在API濾失量后，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜體系的泥餅薄、有一層膜存在，而常用體系無此現(xiàn)象。在100-200目石英砂模擬巖樣3.5MPa下形成泥餅，自然風(fēng)干條件下，復(fù)合膜體系明顯出現(xiàn)膜，可以取出泥餅，并有一定強(qiáng)度;而常用體系泥餅出現(xiàn)裂紋，并收縮逐漸成塊。

四、現(xiàn)場應(yīng)用

4.1現(xiàn)場應(yīng)用效果

在以上研究的基礎(chǔ)上，開展了現(xiàn)場應(yīng)用實驗，取得了良好的效果。截止到2019年12月，未利用該套鉆井液的完鉆新井85口，投產(chǎn)66口，開井64口，日產(chǎn)149噸，平均單井產(chǎn)油2.32噸。統(tǒng)計試驗5口井，其中4口井，平均單井日產(chǎn)油5.27噸，同比增加127%。統(tǒng)計2019年投產(chǎn)38口井，開井32口，日產(chǎn)油97t，平均單井日產(chǎn)油3.03t，主要是2019年投產(chǎn)新井中有34口為更新井，則應(yīng)用該套鉆井液體系后，單井日增油0.71t。

4.2對環(huán)境影響

4.2.1組分分析

將齊40-14-更26井完井鉆井液送至國家海洋局大連海洋環(huán)境監(jiān)測中心站檢測，結(jié)果如下：

按GB18668-2002海洋沉積物質(zhì)量，可達(dá)第一類（除銅外），第二類。

第一類 適用于海洋漁業(yè)水域，海洋自然保護(hù)區(qū)，珍稀于瀕危生物自然保護(hù)區(qū)，海水養(yǎng)殖區(qū)，海水浴場，人體直接接觸沉積物的海上運(yùn)動或娛樂區(qū)，與人類食用直接有關(guān)的工業(yè)用水區(qū)。

第二類 適用于一般工業(yè)用水區(qū)，濱海風(fēng)景旅游區(qū)。

4.2.2毒性檢測

將該區(qū)完井后的鉆井液送至國家海洋局北海檢測中心檢測，確定無毒，可以排放到海洋。

4.3保護(hù)油氣層

將完井的鉆井液放在不同目數(shù)石英砂模擬的巖樣，在3.5MP、24h條件下測定鉆井液侵入深度，完全可以通過射孔解除。

4.4鉆速快

齊40區(qū)塊使用復(fù)合膜鉆井液43口井平均鉆速20.39m/h，使用分散鉆井液72口井平均鉆速18.01 m/h，同比增加13.2%。

五、結(jié)論

復(fù)合膜鉆井液室內(nèi)研究和現(xiàn)場應(yīng)用表明：該體系對環(huán)境影響小、固井質(zhì)量得到提高、保護(hù)油氣層效果好，值得大面積推廣。

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（作者單位：遼河油田公司開發(fā)事業(yè)部）