维北油气田昌68断块钻井完井液优化设计.pdf

l6 6 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 1 2 月第 3 2 卷第 6 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y J ． J P I De c ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 2 No ． 6 维北油气 田昌 6 8断块钻 井完 井液优化设计 李志勇 ， 余维初 谢水祥 冯文强 何能举 蒋官澄 中国石油大学 北京石油工程学院， 北京1 0 2 2 4 9 长江大学化学与环境工程学院 ，湖北 荆州 4 3 4 0 2 3 中国石油大学 北京石油工程学院 ，北京 1 0 2 2 4 9 中油长城钻井公司钻井液分公司 ，北京 1 0 0 7 2 4 中国石油大学 北京石油工程学院 ，北京 1 0 2 2 4 9 [ 摘 要] 维北油气 田昌 6 8断块属 于低 孔低 渗储层 ，地 层水矿 化度高 ，储 层极 易发 生损害 ，在 对储层 的基 本特征及潜在损害 因素进行分析 的此基 础上 ，优 化设计 了新型 的广 谱 “ 油膜”及理 想充填 协 同增 效钻 井 完井液体 系，通过 室内评价 ，可知该 体 系具 有 良好 的流变 性、抑制性 、抗 污染 能力，储层渗 透率 封堵率 可达 1 0 0 ，渗透 率恢复值可达到 9 8 ． 1 ，初始流动压力 明显下降，表 明该体 系在钻 井过程 中可有 效封堵 钻 井液 中 的 固相 及 液 相 侵 入 储 层 ， 而在 开 发 过 程 中有 助 于 油 气反 排 ，从 而整 体 上 提 高储 层 保 护 效果 。 [ 关键词 ]维北油 田；储层保护 ；广 谱 “ 油膜” 暂堵 ；理想充填 ；钻 井完井液 [ 中图分 类号]TE 2 5 4 ． 6 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 6 0 1 6 6一 o 5 储层保护是一种系统工程，接触储层的每一种工作液均有可能引起储层伤害。钻井完井液作为接触储层 的第一种外来流体 ，其储层保护效果直接影响油气层的最终产能 。维北油气 田昌 6 8断块储层渗透率低 ，粘土 矿物及伊／ 蒙混层含量高 ，地层水矿化度高 ，属于 中孔 低渗油层 ，储层极 易发生伤 害 ；而该地 区含油量较 高 ， 针对该地 区储层特征开展钻井完井液技术研究 ，对于提高储层保护效果具有十分重要 的意义 。 1 维北 油气 田昌 6 8断块储层损害机理分析 利用昌 6 8断块所取岩心进行常规物性分析、x射线衍射、扫描电镜 、毛管压力测试 ，储层 敏感性 测试 以及 地层水 分 析 ，在 此 基础上 ，确 定该 地 区储 层潜 在损 害 因素 ，并提 出钻 井完井 液设 计 时需 要 满足 的要 求 。 1 ． 1常 规物性 分 析 通过对昌 6 8断块 2 5 5 1 ． 8 0 2 5 5 8 ． 6 0 m井段所取岩心进行储层常规物性分析 表 1 ，知该地区储层 为 中孔低 渗储 层 ，含油饱 和 度较 高 ，该 地 区储层 容易 发生水 锁 损害 ，进行 钻井 完井 液设计 时 ，需要 加入 合适的防水锁剂。 表 1常 规 物 性 分 析 1 ． 2 X射 线衍射 分 析 利 用 D ／ ma x - r C衍 射仪 对 昌 6 8断块 所 取 岩样 进 行 全 岩 矿 物 和粘 土 矿 物 分 析 ，其 结果 见 表 2 、3 。 [ 收稿 日期]2 0 1 0 0 9 1 2 [ 基金项目]教育部高等学校博 士学科点专项科研基金新教师课题 2 0 0 7 0 4 2 5 0 2 4 ；青年科学基金项目 5 0 9 0 4 0 7 4 o [ 作者简介]李志勇 1 9 7 8 一 ，男 ，2 0 0 0年大学毕业 ，博 士 ，讲师 ，现主要从事油田化学及培层保 护技术研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 6 期 李志勇等 维北油气 田昌 6 8断块钻井完井液优化 设计 由表 2 、3数 据可 知 ，该地 区储 层岩 性属 于砂 岩泥 岩互 层 ，地层 粘 土矿 物及伊 ／ 蒙混层 含 量高 ，容 易发 生 水 敏及盐 敏 。为保 持整 个储 层 的保 护效果 ，需 要 利用 强抑 制性 钻井 完井 液进 行 钻井 ；同时绿 泥石 及斜 长 石 含量高 ，需 要分 别 注意盐 酸 和氢 氟酸 酸敏 引起 的损 害 ，非粘 土矿 物石 英 、斜 长石较 多 ，但 对于 低渗 油 气藏 而言 ，由于其 渗 流速度 有 限 ，速 敏不 构成 主要 损 害 。 表 2全 岩 矿 物 分 析 数 据 1 ． 3扫描 电镜分 析 对 昌 6 8斜 7井 2 5 5 7 ． 0 6 m 井段 取 得 的岩 心 进 行 扫 描 电镜 分 析 ，试 验 按 照 S Y／ T 5 1 6 2 1 9 9 8标 准 进 行 ，其结 果 如 图 1 、2所示 。从 测试 结 果可 以看 出 ，粒 间孔 分 布不 均 ，孔 隙充 填 粘 土矿 物 主 要 为 片状 伊 蒙 混层 、绿 泥石 、片状 高 岭石 、钠 长石 等 。与 x射 线 衍 射 结 果基 本 一 致 ，应 注 意水 敏 、盐 敏 及 酸 敏 伤 害 。 图 1粒 间孔 分 布 不 均 图 2粒 间子 L 充 填 石 英 Q、片 状 绿 泥 石 Ch 、 片状伊蒙混层 I ／ S等矿物 1 ． 4岩 心 毛管压 力测 试 利用压汞法测量了吕6 8断块所取岩心的毛管压力曲线，其相关信息及特征参数见表 4 所示，由表 4中数 据可 知 ， 昌 6 8断块 储层 孔 喉半径 较 小 ，最大 孔 喉半径 分 布为 O ． 4 9 ～3 ． 3 4 t L m，平 均孔 喉 半径 分 布 为 0 ． 1 4 ～O ． 9 1 t L m，可 据此 设计 理想 充填 暂堵 方 案 。 表 4压 汞 法测 子 L 喉 分 布 数 据 井 段 ／ m 排 驱 压 力 ／ MPa 最 大 L 喉 半 径 汞 饱 和 度 5 O 的 压 力 ／／ ／ m ／ M Pa 5 ． 7 2 8 9 2 ． 7 】 4 4 1 6 ． 3 0 0 3 6 1 2 ． 8 6 9 4 孔喉半径平均值 ／ Ⅱm 最 大 汞 饱 和 度 ／ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 1 2月 1 ． 5地层 水分析 对 昌 6 8断块 不 同井所 取地层 水 进 行 离 子 分析 ，其结 果 如 表 5所 示 。 可知 该 井 区 地层 水 矿 化 度 高 ， 尤其是 C a 含量高 ，按苏林分类法其属于 C a C 1 。 水型 。因此 ，需要特别注意作业流体对地层水 的配 伍 性 ，及 侵 入流体 引起 的储 层盐 敏性 ，避 免引 起储层 伤 害 。同时 ，注 意高 矿化度 地层 水对 钻井 完井 液性 能产生 的影 响 ，需 要 提高其 抗 盐 、钙 侵 的能力 。 表 5地 层 水 离 子 分 析 1 ． 6敏感 性评 价与 分析 利用 昌 6 8断块 所取 岩心 进行储 层 五敏 性评 价 ，其 结 果 见 表 6 。从 试 验 结果 可 以看 出 ，该 区块储 层具有 较 强 的水 敏性 、盐 敏性 和酸 敏性 ，进行 酸 化作业 时 ，需 注意 对酸液 的优 化设 计 ，而速 敏性 和碱 敏 性弱 ，试 验结果 与 前述分 析结 果一 致 。 表 6敏 感 性 评 价 因此 ，在钻井 完井 液设 计 时需要 特别 注意 储层 的水 敏及盐 敏 损害及 入 井流体 与 地层水 配 伍性评 价 和 体 系抗地 层水 侵入 的影 响 。 2 昌 6 8断块钻井完井液 优化设 计及评价 在 昌 6 8断块 常用 钻井 液处 理剂基 础 上 ，通 过 室 内试 验 ，优 化 设 计 了各 种 常 用 处理 剂 加 量 ，并 优选 了表面活性剂 BHJ 、理想充填剂 按 照理想充 填理论进行 优化 暂堵方案优 化设计 ，广谱油膜 剂 GP J E 。 井 壁上 快速 形成 一层 极薄 、韧 性强 、渗 透率 几 乎 为 0的 “ 油 膜 ”来 达 到保 护 油 层 的 目的 ，开 发 过程 中可 为油 气打 开通 道 。并将 矿化 度调 整 到临界 矿化 度 ，形 成 最优评 价 配方 如下 4 膨 润土 0 ． 2 ％ ％KP AM 2 S MP 一 1 2 ． 5 ％S MC 3 9 ／ 5 聚 合 醇 润 滑 剂 0 ． 3 表 面 活 性 剂 AB S N3 G P J 广谱“ 油膜” 剂 烧 碱 。 2 ． 1常规 性能 评价 对优选钻井完井液进行常规性能评价 表 7 ． ，由结果可知 ，该体系流变性合理 ，AP I 滤失量小于 2 ． 5 ml ，HTHP滤 失量小 于 1 0 ml ，动塑 比合理 ，有 助 于携岩 。 表 7 钻 井完井液常规性能评价 注 A V为表观粘度 ； P v为塑性粘度 ； y P为动切力 ； F L 为 AP I 滤失量 ； F LH T H P为高温高压 滤失量 。 2 ． 2 钻 井完 井液抗 污染 评价 2 ． 2 ． 1抗盐 侵试 验 在 评价 钻完井 液 中分别 加 入 2 ％、4 、6 Na C 1 来模 拟 高矿化 度地 层水 的侵 入 ，其结 果 见表 8 ，可 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2 卷第 6 期 李 志勇 等 维北油气 田昌 6 8断块钻井完井 液优化设计 】 6 9‘ 2 ． 2 ． 2抗钙 侵能 力 在评 价钻 井完 井液 中分 ．N／ j t ． z , 1 、2 ／ o C a C 1 。 ，测 其性 能 如 表 9所 示 。可 以看 出整体 性 能 良好 ，滤 失量 增加 不大 ，表 明体 系抗 钙 侵 能力较 好 。 表 9钙 侵试 验 评 价 2 ． 3抑 制性评 价 2 ． 3 ． 1 岩 样 回收 率评 价 针对 昌 6 8斜 7井 5 0 g岩 样过 6 ～8目 ，使用 滚 子加 热 炉进行 回收率 试 验 ，其结 果见 表 1 0 。可知 该地 区储层岩样水化分散能力强 ，清水 回收率仅为 2 1 ． 0 8 ；而优化的钻井完井液可有效 提高岩样 回收率 ， 提 高 与地层 的 配伍性 ， 回收率高 达 9 2 ． 4 ％ 。 表 1 O岩 样 回 收 率 测 定 2 ． 3 ． 2岩样 膨 胀性 评价 使 用 NP 一 0 1型 页 岩 膨 胀 仪 ，利 用 昌 6 8斜 7井 2 9 0 0～ 3 0 0 0 m 井 段 所 取 岩 样评 价优 化 的 钻 井 完 井 液 的抑 制 岩 样 水 化 膨 胀 的 能 力 ，结 果 见 图 3 。 可 知优 选 的钻井 完井 液 体 系对 昌 6 8断块 地层 的抑 制水 化 能 力 较 强 ，可 显 著 降 低储 层岩 样膨 胀量 。 2 ． 4配伍 性 评价 使 用 浊度 仪 评 价 了钻 井 完 井 液 滤 液与 地层 水 之 间 的 配 伍 性 。其 评 价 方 法为 将滤液与地层水按不 同 比例混 合 ，测 试其 浊 度 值 ，浊 度 值 越 大 ，表 明二 者 不 配 伍 ，生 成 沉 淀 ，试 验 结 果 见 表 l 1 。从 表 l 1中可 以 看 出 ，钻 井 g 皇 皿 删 蛰 时 间／ h 图 3岩 样 膨 胀 性 评 价 液 滤液 与地 层水 之 间 的配伍性 较 好 ，没 有沉 淀发 生 ，有 助于 储层 保 护 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 1 2月 表 1 l 射 孔 液 与 地 层 水 配 伍 性 测 试 地层水 比例／ 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 o 7 0 8 0 9 0 1 0 0 浊度／ NTU 1 ． 2 9 1 ． 3 1 1 ． 3 4 1 ． 3 7 】 ． 4 1 1 ． 4 3 1 ． 4 0 1 ． 3 8 1 ． 3 5 1 ． 3 2 1 ． 3 2 ． 5储层 保护 效 果评价 针对优化后 的钻井完井液，利用 J HMI - Ⅱ动态损害评价系统 ，评价其储层保护效果 ，其结果见表 1 1 。由表 1 1中数据 可知 ，协 同增 效 钻井 完井 液能 有效 封堵 昌 6 8断块 储 层 ，封 堵 率达 到 1 0 0 ，同时 渗 透率恢复值达到了 9 8 以上 ，可达到 良好的储层保护效果 ，建议在现场推广应用 。 表 1 2优 化 钻 井 完 井液 储 层 保 护 效 果 评 价 3 结 论 1 在储 层岩 性 、物性 、储 层流 体 特征及 储层 敏感 性 评价 基础 上 ，确 定 了 昌 6 8断块 储层 潜 在损 害机 理 ，具有 中等偏强的水敏及酸敏，中等强度的盐敏 ，而速敏和盐敏较弱 ，为钻井完井液优化设计提供 了 合理设 计 依据 。 2 针对维北油气 田储层特点 ，在现场所用钻井液处理剂基础上 ，优化设计 了理想充填一 广谱油膜新 型 钻井 完井 液体 系 ， 室 内系 统评 价表 明 ，该体 系具 有 良好 的流 变性 、润 滑性 、抑 制 性 、抗 污 染 能力 ，可 有效 满 足现 场施 工要 求 。 3 通过将理想充填技术和广谱油膜暂堵技术的协同增效作用 ，可有效提高储层的封堵率及渗透率 恢复值 ，形成低的初始流动压力 ，从而整体上提高储层保护效果 。 [ 参考 文 献] [ 1 ]s Y／ T 6 2 1 0，沉 积岩中粘 土矿物 总量 和常见非粘土矿物 x射线衍射定量和常见非粘土矿物 x射线衍射定量分析方法 I s ]． E z ]李志勇 ，鄢捷年 ．南部滩海地区保护储层暂堵剂优化设计新方法 E J ]．石油天然气学报 ，2 0 0 7 ，2 9 3 2 9 9 3 O 1 ． [ 3 ]李志勇 ，鄢捷年 ．保 护储层 钻井液优 化设计新方法及其应用[ J ]．钻 采工艺 ，2 0 0 6 ，2 9 2 8 5 ～8 7 ． [ 4 ]杨胜来 ，魏俊之 ．油层物理学 [ M]．北京 石油工业出版社 ，2 0 0 6 ． [ 5 ]S Y／ T 5 3 5 8 2 0 0 2 ，油层敏感性 流动实验评价方法 I s ]． [ 6 ]蒋官澄 ，胡成亮 ，熊英 ，等 ．广谱 “ 油膜”暂堵钻井液体系研究 E J ]．中国石油大学学报 自然科学版 ，2 0 0 6 ，3 0 4 5 3 ～5 7 [ 7 ]蒋官澄 ，马先平 ，纪朝凤 ，等 ．广谱 “ 油膜”暂堵剂在油层保护技术中的应用 口]．应用化学 ，2 0 0 7 ，2 4 6 6 6 5 ～6 6 9 ． [ 编 辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m