適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系研究

鐘 鳴，劉曜赫，徐思瑩

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.塔里木油田分公司安全環(huán)保與工程監(jiān)督中心鉆井監(jiān)督室，新疆 庫爾勒 841000；3.塔里木油田油氣運銷部阿克蘇油氣儲運中心，新疆 庫爾勒 841000)

我國的低滲透油氣資源儲量十分豐富，據(jù)統(tǒng)計，已發(fā)現(xiàn)的低滲透油田的地質(zhì)儲量約占全國總儲量的25%左右，而低滲透氣田的天然氣儲量所占比例遠高于25%，這說明低滲透油氣資源在我國油氣資源中占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位[1-6]。因此，高效、合理開發(fā)低滲透油氣資源具有重要的現(xiàn)實意義。

海上某油田位于渤海南部海域，屬于典型的低滲透油藏，儲層滲流空間狹小，連通性較差，巖石容易吸水，水敏損害和水鎖損害程度較強，入井流體的濾液容易侵入地層深部，嚴重影響海上低滲透油田的正常開發(fā)[7-9]。而前期該油田使用的鉆井液體系雖然具有較好的封堵性能，但封堵材料的使用量過多，增大了鉆井施工的成本，且防水鎖效果稍差。因此，作者在分析目標油田前期使用鉆井液體系存在的問題后，通過引入性能優(yōu)良的防水鎖劑、抑制劑和降濾失劑，研制一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系，并在室內(nèi)對其耐溫性能、防水鎖性能、抑制性能、抗污染性能以及儲層保護性能進行評價，以期為海上低滲透油藏的高效合理開發(fā)提供一定的技術(shù)支持。

1 適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系的構(gòu)建

1.1 鉆井液體系的構(gòu)建思路

針對低滲透油藏儲層特點，室內(nèi)構(gòu)建鉆井液體系應(yīng)滿足以下幾方面要求：(1)鉆井液體系應(yīng)具有優(yōu)良的抑制性能，能夠有效抑制鉆井液侵入地層造成粘土膨脹，從而造成堵塞；(2)鉆井液體系應(yīng)具有優(yōu)良的封堵性能，能有效提高泥餅質(zhì)量，減少濾液侵入和壓力傳遞；(3)鉆井液體系中應(yīng)加入一定量的防水鎖劑，能有效降低鉆井液濾液的油水界面張力和氣液表面張力，盡可能降低侵入濾液造成的水鎖效應(yīng)[10-14]。

1.2 鉆井液體系的配方

通過對低滲透油藏鉆井過程中濾液侵入對地層的傷害影響分析，并結(jié)合大量室內(nèi)評價實驗結(jié)果，研制了一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系，其配方為：3%海水膨潤土漿+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被劑LV-PAC+0.2%增黏劑XC+3%降濾失劑FLO-HT+3%KCl+3%抑制劑JLX-C+1%潤滑劑HLB+1.5%防水鎖劑HAW-1+3%超細碳酸鈣+重晶石加重至1.5 g·cm-3。

2 鉆井液體系的綜合性能評價

2.1 耐溫性能

按確定的配方配制高效水基鉆井液體系，將其在不同溫度下分別滾動老化16 h，測定鉆井液體系老化前后的流變性能及老化后的濾失量，結(jié)果見表1。

表1 高效水基鉆井液體系的耐溫性能

由表1可以看出，研制的高效水基鉆井液體系具有較好的耐溫性能，在100～140 ℃下滾動老化后體系的流變性能及濾失量基本無變化，能夠滿足現(xiàn)場施工對鉆井液體系耐溫性能的基本要求。

2.2 防水鎖性能

室內(nèi)使用全自動表-界面張力儀測定高效水基鉆井液體系中加入不同量防水鎖劑HAW-1時濾液的表面張力和界面張力，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，不加防水鎖劑HAW-1的空白基漿濾液的表面張力達到60.3 mN·m-1，界面張力達到40.8 mN·m-1，防水鎖性能較差；而加入防水鎖劑HAW-1后，鉆井液濾液的表面張力和界面張力顯著下降，并且隨著防水鎖劑HAW-1加量的增加，鉆井液濾液的表面張力和界面張力逐漸降低，當(dāng)防水鎖劑HAW-1加量為1.5%時，表面張力、界面張力分別降至27.5 mN·m-1、7.5 mN·m-1；繼續(xù)增加防水鎖劑HAW-1的加量，表面張力和界面張力的降幅不大。因此，防水鎖劑HAW-1的最佳加量為1.5%，此時鉆井液體系具有良好的防水鎖性能。

表2 防水鎖劑加量對鉆井液濾液表面張力及界面張力的影響

2.3 抑制性能

室內(nèi)通過巖屑滾動回收率實驗評價高效水基鉆井液體系的抑制性能，并與清水、聚磺鉆井液體系和KCl/PLUS鉆井液體系的抑制性能進行對比，實驗巖屑取自目標油田儲層段，實驗溫度為140 ℃，結(jié)果見圖1。

圖1 不同鉆井液體系的抑制性能Fig.1 Inhibition performance of different drilling fluid systems

由圖1可以看出，目標油田儲層段巖屑在清水中的滾動回收率僅為13.7%，而使用不同類型的鉆井液體系后均能達到較高的滾動回收率，其中使用高效水基鉆井液體系時的滾動回收率最高，達90%以上。表明研制的高效水基鉆井液體系具有良好的抑制性能。

2.4 抗污染性能

室內(nèi)對高效水基鉆井液體系的抗劣質(zhì)土污染性能進行評價，滾動老化條件為140 ℃×16 h，結(jié)果見表3。

表3 高效水基鉆井液體系的抗污染性能

由表3可以看出，隨著劣質(zhì)土加量的增加，高效水基鉆井液體系的表觀黏度、切力及濾失量的變化不大。表明研制的高效水基鉆井液體系具有較強的抗劣質(zhì)土污染的能力。

2.5 儲層保護性能

室內(nèi)按石油天然氣行業(yè)標準SY/T 6540-2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》評價高效水基鉆井液體系的儲層保護性能，結(jié)果見表4。

表4 高效水基鉆井液體系的儲層保護性能

由表4可以看出，兩塊巖心污染后的滲透率恢復(fù)值(K1/K0)基本能達到85%左右；而兩塊巖心污染端切片1 cm后滲透率恢復(fù)值(K2/K0)均可達到90%左右。說明研制的高效水基鉆井液體系具有良好的儲層保護性能，不會在鉆井過程中對儲層段造成比較嚴重的儲層損害。

3 結(jié)論

室內(nèi)研制了一種適合低滲透油藏的高效水基鉆井液體系，其配方為：3%海水膨潤土漿+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被劑LV-PAC+0.2%增黏劑XC+3%降濾失劑FLO-HT+3%KCl+3%抑制劑JLX-C+1%潤滑劑HLB+1.5%防水鎖劑HAW-1+3%超細碳酸鈣+重晶石加重至1.5 g·cm-3。綜合性能評價結(jié)果表明，高效水基鉆井液體系具有良好的耐溫性能、防水鎖性能、抑制性能、抗污染性能以及儲層保護性能，能夠滿足海上低滲透油田鉆井施工過程中對鉆井液性能的要求。