低滲透縫洞型儲(chǔ)層損害及保護(hù)措施研究

王建忠， 洪亞飛， 孫志剛

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站，北京 102249； 2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島 266580；3.勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，山東東營(yíng) 257000)

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低滲透縫洞型儲(chǔ)層損害及保護(hù)措施研究

王建忠1,2， 洪亞飛2， 孫志剛3

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站，北京 102249； 2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島 266580；3.勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，山東東營(yíng) 257000)

通過(guò)水鎖損害、濾液損害、固相顆粒侵入損害等實(shí)驗(yàn)，對(duì)低滲透縫洞型儲(chǔ)層的損害機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，固相顆粒侵入損害是低滲透縫洞型儲(chǔ)層的主要損害方式。設(shè)計(jì)了不加和添加滲透劑的兩種顆粒狀暫堵劑配方，結(jié)果表明，在0.25%KPA+4.8%膨潤(rùn)土+0.87%KCl+1%纖維封堵劑+2.7%復(fù)合暫堵劑基礎(chǔ)上，添加1%滲透劑的配方相比不添加滲透劑的配方，在鉆井液堵塞實(shí)驗(yàn)中，能使?jié)B透率堵塞率均值提高9%，滲透率恢復(fù)值均值提高9.8%；在返排解堵實(shí)驗(yàn)中，滲透率恢復(fù)值也得到不同程度的提高，最大達(dá)到12%。這表明該配方能有效提高儲(chǔ)層滲透率，可以避免屏蔽環(huán)堵塞，起到保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

低滲透； 縫洞型儲(chǔ)層； 固相顆粒侵入損害

低滲透油田儲(chǔ)量是我國(guó)最主要的未動(dòng)用的探明地質(zhì)儲(chǔ)量，如何減少低滲透儲(chǔ)層損害，有效保護(hù)儲(chǔ)層，提高低滲透油田的開(kāi)發(fā)效益，對(duì)石油工業(yè)的持續(xù)發(fā)展起著非常重要的作用[1-2]。在勘探、鉆井和試油過(guò)程中，鉆井過(guò)程中鉆井液漏失情況嚴(yán)重，鉆井液漏失容易引起儲(chǔ)層上段的井壁不穩(wěn)定，漏失的鉆井液對(duì)儲(chǔ)層會(huì)造成較大的傷害[3-4]；當(dāng)儲(chǔ)層縫洞發(fā)育時(shí)，由于平衡鉆井時(shí)正壓差過(guò)大，部分固相顆粒會(huì)侵入儲(chǔ)層，降低油層滲透率，從而影響儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)效果[5-8]。本文對(duì)低滲透縫洞型儲(chǔ)層損害機(jī)理開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，并針對(duì)低滲透縫洞型油藏儲(chǔ)層提出了有效保護(hù)技術(shù)，為低滲透縫洞型油藏的高效開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 低滲透縫洞型儲(chǔ)層損害機(jī)理

采用JHMD動(dòng)態(tài)損害儀進(jìn)行，測(cè)定內(nèi)容包括水鎖損害、濾液損害和固相顆粒侵入損害，在實(shí)驗(yàn)溫度為85 ℃，實(shí)驗(yàn)壓差為5.5 MPa，循環(huán)剪切速率為400 s-1的情況下。沿著鉆井液損害方向注入模擬地層水，對(duì)縫洞型儲(chǔ)層的巖心的滲透率進(jìn)行測(cè)定，與巖心的原始滲透率相比，從而判定巖心的水鎖損害。同理在水鎖損害的基礎(chǔ)上，注入帶有濾液和固相顆粒的地層水，進(jìn)行濾液損害和固相顆粒侵入損害的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 縫洞型巖心損害機(jī)理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)表1實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，原始滲透率通過(guò)水鎖損害和濾液損害后滲透率降低較小，而通過(guò)固相顆粒損害后滲透率降低較大，表明固相顆粒的侵入對(duì)儲(chǔ)層的滲透率影響較大。3種損害方式的儲(chǔ)層損害率大小依次為固相顆粒侵入損害、水鎖損害、濾液損害。這表明了固相顆粒侵入損害是主要的損害方式。所以，需要對(duì)縫洞發(fā)育儲(chǔ)層開(kāi)展以固相顆粒侵入損害為主的保護(hù)技術(shù)研究，使儲(chǔ)層在鉆井過(guò)程中得到有效保護(hù)。

2 縫洞性儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

2.1 暫堵劑的配方設(shè)計(jì)

通常鉆井過(guò)程中采用的充填是根據(jù)縫洞尺寸在鉆井液加入暫堵劑顆粒，對(duì)不同大小的縫洞進(jìn)行封堵，同時(shí)對(duì)孔隙進(jìn)行暫堵[9-10]。常用的顆粒狀暫堵劑因其粒度分布特征比較規(guī)范，具有較窄的粒徑范圍，因此通常按照一定比例將3種不同粒度分布的顆粒狀暫堵劑進(jìn)行混合。混合后暫堵效果雖然得到較大幅度提高，但是在正壓差作用下，在孔喉或縫洞處顆粒狀暫堵劑通過(guò)變形也很難進(jìn)行有效封堵[11-12]。 本文針對(duì)鉆井和開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的儲(chǔ)層損害，在采用混合屏蔽暫堵的基礎(chǔ)上結(jié)合疏導(dǎo)劑，保證顆粒狀暫堵劑有效滲入地層孔道，對(duì)縫洞型儲(chǔ)層進(jìn)行封堵保護(hù)，從而提高儲(chǔ)層的滲透率。

本次研究中，選擇了兩種配方，第一種為不加滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方：優(yōu)選出了配方為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.25%KPA +4.8%膨潤(rùn)土+0.87%KCl +1%纖維封堵劑+2.7%復(fù)合暫堵劑，第二種為第一種基礎(chǔ)上加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%滲透劑的暫堵劑滲透劑復(fù)合配方。

2.2 暫堵劑的堵塞效果

2.2.1 鉆井液堵塞效果 將取得的天然巖心通過(guò)人工造縫處理得到縫洞密度為6%、12%、16%、21%的4種類(lèi)型縫洞，對(duì)不同縫洞密度巖心用兩種暫堵液進(jìn)行污染試驗(yàn)評(píng)價(jià)。持續(xù)的污染時(shí)間為70 min。在保持其他參數(shù)不變分別測(cè)算污染前、污染后的滲透率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 堵塞效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，隨著縫洞密度的增大，整體滲透率堵塞率降低，滲透率的恢復(fù)值也降低。不加滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方巖心滲透率堵塞率最高只有89.7%，滲透率的恢復(fù)值只有87.3%。加了滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方巖心滲透率堵塞率最高可達(dá)98.7%，滲透率的恢復(fù)值高達(dá)97.2%。加入滲透劑使得滲透率堵塞率的平均值提高9%，滲透率恢復(fù)值的平均值提高9.8%，說(shuō)明加入滲透劑可以有效避免鉆井液濾液和固相顆粒侵入儲(chǔ)層對(duì)儲(chǔ)層造成損害。

2.2.2 返排解堵效果 在實(shí)驗(yàn)中將巖心夾持器接入鉆井液高溫高壓動(dòng)態(tài)綜合測(cè)試儀上，用含滲透劑和不含滲透劑兩種鉆井液對(duì)巖樣進(jìn)行反向污染，測(cè)算壓差為0.5、1.0、1.5 MPa時(shí)的滲透率。計(jì)算不同條件下的滲透率恢復(fù)率，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，無(wú)論暫堵劑中含不含滲透劑，當(dāng)返排壓力增大時(shí)，縫洞性巖心滲透率恢復(fù)值也將隨之增大；添加滲透劑能夠使不同縫洞密度巖樣在不同返排壓力下的滲透率恢復(fù)值均得到不同程度的提高，其中縫洞密度為6%的巖心在1.5 MPa的返排壓力下，滲透率恢復(fù)值提高程度最高，達(dá)到12%。這表明加入了滲透劑，可以有效提高滲透率恢復(fù)值，返排更加成功，可以有效避免屏蔽環(huán)堵塞。

表3 返排解堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

(1) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明原始滲透率通過(guò)水鎖損害和濾液損害后滲透率降低較小，通過(guò)固相顆粒損害后滲透率降低較大，固相顆粒的侵入損害為縫洞型儲(chǔ)層的主要損害方式。

(2) 通過(guò)在顆粒暫堵劑中加入滲透劑，鉆井液堵塞效果實(shí)驗(yàn)中滲透率堵塞率均值提高9%，滲透率恢復(fù)值均值提高了9.8%；返排解堵實(shí)驗(yàn)中，滲透率恢復(fù)值均得到不同程度的提高，最大達(dá)到12%。表明該配方能有效提高儲(chǔ)層滲透率，可以避免屏蔽環(huán)堵塞，起到保護(hù)儲(chǔ)層的作用。

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(編輯 宋官龍)

The Research of Low Permeability Fractured Reservoir Damage and Protection

Wang Jianzhong1,2, Hong Yafei2, Sun Zhigang3

(1.PostdoctoralFlowStation,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China; 2.CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266580,China; 3.DevelopmentLaboratoryofGeologicalScienceResearchInstituteofShengliOilfield,DongyingShandong257000,China)

The damage mechanism of water locking damage, filtrate damage and solid particle invasion damage on low permeability seam cave type reservoir layer was studied. The results showed that the solid particle invasion damage was the main damage mode in low permeability fracture cave type reservoir. Hereby, two kinds of granular temporary plugging agent formula with and without penetrating agent were designed. The results show that, in drilling fluid plugging plug experiment, the permeability plugging rate value was increased by 9% and the permeability recovery value is increased by 9.8% when 1% penetrant was added to the compound temporary plugging agent composed with 0.25%KPA, 4.8% bentonite, 0.87%KCl, 1% fiber plugging agent and 2.7% compound temporary plugging agent. In the anti resolve plugging experiment, the permeability recovery value was also increased, and the maximum reached 12%. It shows that the formula can effectively improve reservoir permeability, avoid the shielding ring blockage, and play the role of protecting reservoir.

Low permeability; Fracture reservoir; Solid phase damage

1006-396X(2015)03-0066-04

2015-04-01

2015-04-28

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助(14CX05025A)。

王建忠(1973-)，男，博士，副教授，從事油氣滲流理論、油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)研究；E-mail: wangjzh@upc.edu.cn。

TE348

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.03.014