壓力衰竭型氣藏大位移水平井儲層鉆開液體系優(yōu)化

＊申永強 張明 張立權(quán) 易鵬昌 李強 劉日淦

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學事業(yè)部湛江作業(yè)公司 廣東 524000）

引言

國內(nèi)L氣田儲層黏土礦物含量高達36%，以蒙脫石為主，伊利石為輔；結(jié)構(gòu)較為疏松；儲層的巖心屬于中—特高孔、低—特高滲儲層，儲層非均質(zhì)性較強；儲層的氣體滲透率為10～1000mD，跨度較大，存在固相侵入堵塞與液相侵入造成的水鎖損害并存的現(xiàn)象；五敏實驗表現(xiàn)出強-極強水敏損害、中等偏強速敏損害，存在強的應(yīng)力敏感損害，儲層保護難度較高。而隨著氣田開發(fā)的進一步深入，各儲層均存在不同程度的壓力衰竭，承壓能力較低，且該氣田開發(fā)方式為淺層大位移井開發(fā)模式，對鉆井液的井眼清潔能力及潤滑性提出了更高的挑戰(zhàn)。在前期的現(xiàn)場作業(yè)過程中經(jīng)統(tǒng)計，L氣田大位移水平井的平均起鉆時效僅為78m/h，遠低于類型水平井起鉆時效120m/h，主要原因是由于水平井鉆開液的井眼清潔不到位，導(dǎo)致起鉆過程中出現(xiàn)遇阻、憋泵等情況，而由于L氣田衰竭儲層承壓能力弱，鉆開液的封堵性能不足導(dǎo)致井壁失穩(wěn)及井漏頻發(fā)，甚至導(dǎo)致提前完鉆，嚴重降低了作業(yè)時效[1-5]。

因此基于L氣田大位移水平井存在的井眼清潔難度大、儲層壓力衰竭導(dǎo)致儲層長水平段的漏失難題，亟需對現(xiàn)有EZFLOW鉆開液體系進行優(yōu)化，在滿足流變性的基礎(chǔ)上，提高水平井鉆開液的連續(xù)攜砂性能、衰竭儲層的承壓能力和潤滑性能，從而降低卡鉆和井漏風險，提高起鉆時效。

1.壓力衰竭型氣藏鉆開液的技術(shù)對策

針對L氣田壓力衰竭型大位移水平井儲層鉆開液所面臨的難題，對現(xiàn)有EZFLOW鉆開液提出了以下的技術(shù)對策：首先，在保證攜巖性能的情況下，盡量采用低密度、低黏切的鉆開液，降低鉆開液ECD值[6-7]，控制鉆井液的流變參數(shù)，以保證攜巖效率最大化和井眼清潔；其次，依據(jù)D90規(guī)則優(yōu)選承壓封堵劑粒徑級配，提高儲層承壓能力，降低井漏風險；最后，優(yōu)選高效潤滑劑，降低大位移井水平段的摩阻系數(shù)，防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生，以保證L氣田大位移水平井的高效開發(fā)。

表1 PF-EZVIS加量對鉆開液流變性能影響

表2 EZFLOW鉆開液（未加暫堵劑）對不同滲透性砂盤的承壓封堵性能（80℃）

表3 EZFLOW鉆開液（加暫堵劑）對不同滲透性砂盤的承壓封堵性能（80℃）

2.鉆開液性能優(yōu)化

(1)優(yōu)化流變參數(shù)，提高井眼清潔性能

通過DRILL BENCH軟件模擬出L氣田水平井或大位移井的攜巖性及鉆開液的流變性能要求如下：低剪切速率LSRV≥30000mPa·s，Φ6值在9～15之間，YP值10～18Pa左右。

針對L氣田優(yōu)化增黏劑PF-EZVIS的加量，分別測定EZFLOW鉆開液在不同PF-EZVIS加量的流變參數(shù)如表1所示，隨著增黏劑PF-EZVIS量的增加，井眼清潔性能逐步提高，低黏度剪切速率LSRV逐步增加，由于LSRV值太高不利于鉆開液的返排，因此綜合考慮L氣田大位移水平井鉆開液的流變性、攜巖性能和儲層保護效果，PF-EZVIS加量控制在0.4%。

(2)優(yōu)選暫堵劑，提高地層承壓能力

優(yōu)選了兩種不同粒徑的暫堵劑PF-EZCARB和PF-EZCARB F，其中PF-EZCARB粒徑較粗，D90為47.51μm，用于顆粒架橋[8]；PF-EZCARB F粒徑較細，D90為4.27μm，用于顆粒填充；因此，將PF-EZCARB和PF-EZCARB F復(fù)配作為暫堵劑能夠兼具兩者共同特點，復(fù)配后D90為37.26μm。

分別測定加入暫堵劑前后的EZFLOW鉆開液對不同滲透率（400mD、700mD、2D、5D）砂盤的封堵性能。EZFLOW鉆開液未加暫堵劑時，400mD和5D砂盤在15MPa下全部漏失，承壓能力較差，結(jié)果如表2所示；加入3%PF-EZCARB和3%PF-EZCARB F封堵劑后，改進后的EZFLOW鉆開液在7MPa和15MPa下能成功封堵不同滲透性（400mD、700mD、2D、5D）的砂盤，有效提高L氣田衰竭儲層的承壓能力，結(jié)果如表3所示。

(3)良好的返排性能，有利于儲層保護

表4 鉆開液封堵砂盤后返排性能

圖1 鉆開液返排性能

為了更好的保護油氣層，實際作業(yè)中要求儲層鉆開液具有良好的返排性能，主要通過測定儲層鉆開液的返排的突破壓力來評價，返排壓力越低儲層保護效果越好。本實驗采用自主研發(fā)的返排壓力測定儀進行測試，加入暫堵劑PF-EZCARB后返排性能如圖1所示，實驗結(jié)果如表4所示：加入6%暫堵劑PF-EZCARB后，EZFLOW鉆開液的返排突破壓力從4.801Psi降低至3.662Psi，有效地降低了EZFLOW鉆開液的返排壓力，同時配合MSA解堵液使用，返排壓力進一步降至0.053Psi，更有利于儲層保護；同時用電子顯微鏡對比分析添加PF-EZCARB暫堵劑前后的返排濾餅如圖2所示，EZFLOW返排后的濾餅較為徹底。

表5 EZFLOW鉆開液潤滑性能

表6 國內(nèi)L氣田現(xiàn)場使用的鉆井液的損害評價結(jié)果

圖2 EZFLOW濾餅返排后掃描電鏡照片

(4)良好的潤滑性能，有效降低扭矩摩阻

鉆井管柱的摩阻扭矩問題是大位移井技術(shù)的核心問題之一，它決定水平位移的最大延伸，而提高鉆井液的潤滑性是降低井下摩阻的主要手段之一。分別測定EZFLOW體系在不同潤滑劑加量條件下的潤滑性能，結(jié)果如表5所示，結(jié)果表明：當高效潤滑劑PF-AQLUBE加量≥1.0%時，極壓潤滑系數(shù)＜0.10，加量≥3.0%時，極壓潤滑系數(shù)＜0.05，能有效降低大位移水平井的摩阻系數(shù)，結(jié)合經(jīng)濟性考慮，PF-AQLUBE加量為2%。

(5)滲透率恢復(fù)值高，良好的儲保效果

采用巖心滲透率、動態(tài)損害評價一體化實驗儀，選用與L氣田高度吻合的天然露頭巖心，利用“高壓穩(wěn)態(tài)法”評價了L氣田現(xiàn)場使用的鉆井液對儲層的損害，優(yōu)化后的EZFLOW鉆開液的滲透率恢復(fù)值在90%以上，具有較好的儲層保護效果，結(jié)果如表6所示。

(6)優(yōu)化后的EZFLOW鉆開液體系配方

針對儲層強水敏損害，結(jié)合鉆開液的成本因素，采用3% KCl作為抑制劑，8% NaCl作為加重劑，能有效地提高鉆開液抑制性能；通過處理劑的篩選與評價，得出了國內(nèi)壓力衰竭型L氣田大位移水平井優(yōu)化后的EZFLOW鉆開液體系的配方：海水+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+1.5%PF-EZFLO（降濾失劑）+0.4%PF-EZVIS（增黏劑）+3%PF-EZCARB（暫堵劑）+3%PF-EZCARB F（暫堵劑）+3%KCl+8%NaCl+1.0%PF-AQLUBE（潤滑劑）（密度：1.10g/cm3）。

3.結(jié)論

（1）針對國內(nèi)壓力衰竭型L氣藏儲層大位移水平井井眼清潔難、井漏風險大、儲層保護難等問題，室內(nèi)通過對現(xiàn)場鉆開液流變參數(shù)、承壓封堵、潤滑性、儲層保護逐一進行了優(yōu)化，形成了優(yōu)化后的壓力衰竭型氣藏儲層EZFLOW鉆開液體系配方。

（2）室內(nèi)試驗表明，優(yōu)化后的EZFLOW鉆開液能夠滿足衰竭型L氣田大位移水平井防漏和儲層保護的需要，可為國內(nèi)其他衰竭型大位移水平井開發(fā)提供借鑒。