低滲透油藏水平井鉆井儲層保護技術研究

馬路 閆榮堃 羅佳潔

(1.長江大學石油工程學院 湖北武漢 430100)

(2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司新青玉事業(yè)部 天津大港 300280)

(3.中國石油集團冀東油田陸上作業(yè)區(qū)二區(qū) 河北唐山 063200)

(4.中國石油集團冀東油田井下作業(yè)公司工藝研究所 河北唐山 063200)

一、低滲透油藏水平井鉆井的儲層傷害原因

低滲透油藏水平井鉆井的過程中，鉆井液、完井液對儲層長時間的浸泡，將會對近井壁地帶的儲層帶來堵塞等傷害，從而影響近井壁地帶的儲層滲流能力。研究分析認為，低滲透油藏水平井鉆井過程中儲層傷害的主要機理較多，但是其中這些原因又是相互影響的，同時這些原因也存在主次性的問題。

1.固相顆粒侵入

當井眼中液柱壓力大于油氣層孔隙壓力時，固相顆粒就會隨流體一起進入油氣層，在井眼周圍或井間的某些部位沉積下來，從而縮小油氣層流道尺寸，甚至完全堵死油氣層。水平井由于鉆遇井段較長而需要較多的鉆井時間，從而鉆、完井液對儲層的浸泡時間更長，因此固相顆粒侵入更多。在鉆井過程中，一般要求鉆井液濾餅形成速度快，能穩(wěn)定井壁、防漏防卡，并減輕濾液及固相的入侵及損害，但致密的濾餅會對儲集層及完井工具造成堵塞，這就要求在鉆井期間完井液要能快速形成濾餅，而完井后內(nèi)外濾餅要易除、易溶、易剝落。

2.液相侵入

低滲透儲層往往粘土含量較高，鉆井液侵入儲層后粘土水化膨脹所引起的水敏損害非常嚴重。在壓差相同的情況下，低滲儲層比中、高滲地層的鉆井液瞬時濾失量較低，但在鉆井液循環(huán)的動態(tài)條件下難以形成有效濾餅以阻止鉆井液液相侵入。如果鉆井液濾液與儲層配伍性差，儲層粘土水化膨脹就會更加嚴重，導致儲層傷害。

3.水鎖損害

當油、水兩相在巖石孔隙中滲流時，水滴在流經(jīng)孔喉處遇阻，產(chǎn)生毛管效應，低滲特低滲儲層由于孔喉較小，這種情形更為嚴重，導致嚴重的水鎖損害。毛管自吸作用和水相滯留效應引起水相圈閉。低滲特低滲水濕性儲層初始含水飽和度低，水的自吸和水鎖效應非常明顯。喉道半徑越小，毛細管壓力越大，自吸和滯留作用越明顯，油，水的界面張力越大，侵入流體的粘度越大，水相圈閉的損害就越嚴重。

4.地層與外來流體不配伍

當外來流體的化學組分與地層流體的化學組分不相匹配時，將會在油氣層中引起沉積、乳化、或促進細菌繁殖等，最終影響儲層滲透性。其中無機沉淀主要為 CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等無機垢；有機沉淀主要指膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及蠟質(zhì)等在鉆遇儲層中沉積，不僅可能堵塞儲層的滲流孔道，而且還可能使儲層潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而導致儲層滲透率下降。

二、低滲透油藏水平井鉆井的儲層保護技術

1.鉆進技術

(1)欠平衡鉆井技術

欠平衡鉆井是指鉆井過程中控制鉆井液液柱壓力低于地層壓力，允許地層流體流入井眼、循環(huán)并在地面得到有效控制的一種鉆井方式。欠平衡鉆井具有減少循環(huán)漏失和壓差卡鉆等優(yōu)點，減少和防止水平井鉆井中鉆井液對地層的損害。早期的欠平衡鉆井所采用的循環(huán)介質(zhì)為空氣，后來相繼發(fā)展了用氮氣、天然氣、霧、泡沫或空氣的輕質(zhì)低密度鉆井液的欠平衡鉆井技術，主要用于鉆低壓低滲地層。

(2)氣體鉆井技術

氣體鉆井已形成以低密度沖洗介質(zhì)為主要特征的一項綜合性鉆井新技術。氣體鉆井技術的優(yōu)點：鉆速高，最高達到十幾倍；鉆頭使用壽命長；鉆井成本低；能夠在嚴重漏失地層鉆進；適用于嚴重缺水地區(qū)；巖心不受任何污染；最大限度地減少對地層的損害；在正常鉆井條件下配合沖擊鉆頭，能夠有效地防止井斜。

2.鉆井液完井液技術

(1)聚合物鉆井完井液技術

以聚合醇為代表的聚合物鉆完井液熱穩(wěn)定性和抑制性強，無毒且易生物降解，對環(huán)保非常有利；由于聚合醇的濁點效應所析出的膠體微粒具有暫堵作用，因而對保護低滲儲層有利；同時，聚合物鉆完井液可以防止低滲儲層的水鎖傷害，特別適用于低滲透強水敏儲層。目前，該體系已在冀東油區(qū)進行了大面積推廣應用。

(2)強抑制可降解完井液技術

強抑制可降解完井-以MEG和甲酸鹽為主的無固相完井液體系能夠抑制地層水化膨脹,防止水敏損害的發(fā)生；具有良好的防塌能力,保證了井壁的穩(wěn)定；具有很好的懸浮穩(wěn)定性能，能夠防止鉆屑沉降；潤滑性好,減少摩擦系數(shù),從而減小鉆柱的摩阻，防止卡鉆事故的發(fā)生；符合環(huán)保要求，易生物降解；能夠有效地防止地層損害,有效保護儲層，在低滲透油藏水平井鉆井領域得到越來越廣泛的應用。

三、認識和建議

1.加強低滲透油藏儲層保護研究

低滲透油氣藏一般具有泥質(zhì)膠結物含量高、含水飽和度高、毛細管壓力高、水敏性高以及孔喉細小、滲透性差、結構復雜、非均質(zhì)嚴重、常伴有天然裂縫等特點，儲層傷害可能發(fā)生在鉆井、固井、完井等各個環(huán)節(jié)，而且受到損害后的恢復比中高滲儲層更加困難。鉆井過程是打開儲層的第一個程序，因此要重視鉆井過程的低滲透儲層保護。

2.加強多項新技術的配合應用

在低滲油氣藏的開發(fā)中雖然壓裂是最有效的開發(fā)手段，但是在一些不適合壓裂或壓裂效果不明顯的儲層可以采取欠平衡、水平井或分支井、保護儲層的鉆井液和與之配套的完井液、裸眼完井相結合的方式來進行開發(fā)，以達到有效提高采收率和產(chǎn)量。

3.加強儲層保護技術管理

每一類型的儲層都有不同的特性，即使同一類型的儲層在不同地區(qū)也存在明顯差異，這就需要根據(jù)特定的損害機理采取有針對性的保護技術,大部分儲層保護技術都是通過工作液來實現(xiàn)的，不同地層、不同區(qū)塊、不同井型等都需要采用不同的油層保護劑。