保护低孔低渗油气层的钻井液体系.pdf

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 O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I D e c ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 6 保护低 孑 L 低 渗油气层 的钻 井液体 系 一壁 ， ， 兆 中 海 油 田 月艮 务 股 份 有 限 公 司 油 田 化 学 事 业 部 ， 北 京 1 01 1 4 901 4 9 r巾 海 浦 用 脶 各 份 有 限 司 浦 阳 学 事 ⋯ 5 ． 程 玉 生 ，魏红梅 ，李松 一 ～ “～⋯⋯⋯一⋯ 、 [ 摘要]低孔低渗储层开发 的主要难点为 储层渗透率低 、孔 隙度 小 ，外来 流体侵入 后产生敏感 性损 害及 水锁损害 ，导致毛细管压力大 ，含水饱和度上 升，水锁损 害严 重 ；针 对低 孔低 渗储 层特征 ，在 P I us ／ 甲 酸钾 钻井液体 系的基础上 ，优选 了成膜封堵 剂，防塌抑 制剂 UHI B ，防水锁 剂 S A TR O，构建 了一套适合 于南海西部地 区低孔低渗储层 的钻井作 业的钻 井液体 系。评价 结果 表 明，该体 系综 合性 能 良好 ，抗 温达 1 5 O ℃ ，渗透率恢复值 9 O 以上，滤液界面张力小于 2 mN／ m，具有 良好 的储层保 护效果。 [ 关键词]低孔低渗储层 ；钻 井液 ；水锁损 害；保 护储 层 [ 中图分类号]T E 2 5 4 ． 3 [ 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 2 7 7 0 3 南海 西部 地 区某低 孔低 渗油 藏 物 性 分 析 表 明 ，主 要 渗 透 率 范 围 为 0 ． 3 4～ 7 ． 2 8 1 0 ff m ，孔 隙度范 围为 8 ． 6 6 ％～ 1 5 ． 3 0 ，主要孔 喉 半 径 为 0 ． 6 3 ～6 ． 1 4 ff m。压 汞 资 料 分 析认 为 ，储 层 岩 样 孔 隙 结 构 特征 总体体 现 为 孔 喉 半 径 小 。储 层 砂 岩 主 要 连 通 孑 L 喉 半 径 在 2 ． 3 ～ 9 ． 4 y m 之 间 ，最 大 孔 喉 半 径 为 1 8 ． 7 5 y m。储层 极 易 由于外 来流体 侵 入而 产生 敏感性 损 害及 水锁 等各 种损 害 。其 开发 的 主要 难 点 为 储 层 渗透 率低 、孔 隙度 小 ，毛细 管压 力大 ，侵 入储 层 的液 相 返排 困难 ；含 水饱 和度 对 储层 渗 透 率 影 响 大 ， 水 锁损 害严 重 ；储 层 泥岩 粘 土矿 物 含 量 高 ，水 敏 作 用 强 ，储 层 损 害程 度 大 ；井段 存 在 井 壁 稳定 问 题 。笔 者 主要针 对该 地 区开展 了保 护 低 孔低 渗 油 气 层 的钻 井 液 体 系 的研 究 ，取得 了较 好 的现 场 应 用 效 果 。 1 低孔低渗钻井液体系处理剂的优选 为防止外来流体对储层造成损害，低孑 L 低渗油气层钻井液应具有以下几个方面的性能 ①应该具有 极强 的封 堵能 力 ，降低 滤液 侵入 ，防止水 敏效 应⋯ ；② 应该具 有 良好 的 防止水 锁损 害 的功能 ，由于低 孔 低渗 储层 水锁 损害 极 为 严 重 。 ；③ 应 该 具 有 很 强 的 抑 制 粘 土 水 化 膨 胀 分 散 能 力 ，具 有 较 好 的 防塌 作 用 。因此 需要 重点 探讨 钻井 液 的成膜 封堵 技术 、防塌抑 制 能力及 防水 锁保 护储 层技 术 。 1 ． 1成 膜封堵 剂优 选 室 内采用 高温 高压砂 床 滤失试 验 优选 成膜 封堵 剂 。方 法是 将 高温 高压 失水 仪底 部滤 网 上 填 充 覆 3 c m 厚 的 2 O ～ 4 0 目砂 子 ，再填 充 2 c m 8 O ～1 O目砂子模 拟 低渗 储 层 ， 测 封 堵 液 在1 2 0 ℃ 、 3 ． 5 MP a， 3 0 mi n内 的滤 失量 。试 验结 果见 表 1 。 由表 1结果 可 知 ，多 种封 堵材 料 复配 使 用 ，封 堵 效 果 比 单 一 封 堵 效 果 明 显 。 L S F 、Z P和 CMJ组 成 的 复合 封堵 剂 可 将 表 1 封堵材料在 高温 高压 下对 砂床封堵效果 [ 收稿日期]2 o l o 一0 9一O 2 [ 作者简介]王健 I 9 8 I 一 ，男 ，2 0 0 4年大学毕业 ，硕士 ，工程师 ，现从事钻完井液及储层保护研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 7 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 1 2 月 高 温高压 砂层 滤失 量 降至 3 ． 0 ml 以 内。 1 ． 2防水锁 剂优选 用海 水 配制不 同浓 度 的表 面活性 剂溶 液 ，分别测 量其 表 面张力 ，确定 临界胶柬 浓度 ，从 而可选 定 表 面 活性剂 在海 水溶 液 中的加 量 。试验 结果 见表 2 。 表 2表 面 张 力 测 定 结 果 样 品 临界胶束浓度 ／ 表 面 张 力 ／ m N m 界 面张 力 ／ mN m 浊 度 ／ NTu 起 泡性 能 弱 强 强 弱 强 强 不 起 泡 从表 2结 果 可知 ，S AT RO在 海水 中具有 较低 的表 面张 力和 界 面张力 ，与海 水 配伍 性 能好 浊度 仅 为 2 ． 0 NT U ，同时 在海水 中基 本不 起泡 ，因此可 以作 为低 孔 低渗 钻 井液 体 系 的 防水 锁 剂 ；防 止钻 井 液 滤液 侵入 低孔 低渗 储层 引起 的水 锁损 害 。 2 低孔低渗钻井液体系性能评价 2 ． 1 钻 井 液基本 性 能测定 在 上述 成膜 封堵 剂及 防水 锁剂优 选 的基础 上 ，确 定 了一套 新 的 P L US ／ 甲酸 钾钻 井 液 体 系 ，其配 方 为 2 ． 5 ％海 水土 浆 - t - 0 ． 3 Na OH0 ． 1 Na 。 C 。 0 ． 3 HV P AC 2 F I OHT2 ． 0 L S F2 ． 5 C MJ 1 ． 5 Z P 0 ． 5 P I US 1 UHI B 1 0 甲 酸 钾 1 ． 5 S AT RO，用 重 晶 石 调 节 密 度 1 ． 5 0 g ／ c m。 。 按 该配方 配 制钻井 液 ，在 1 5 o c热 滚 1 6 h ，分 别测 滚前 和滚 后 的性 能 。试验 结 果见表 3 。 表 3 1 5 0 ℃下热滚前后钻井液基本性能 从 表 3结果 可知 ，新 P I us ／ 甲酸钾 钻井 液体 系在 1 5 0 ℃热滚 1 6 h后仍 具有 良好 的流 变性 能和 高温 高 压 降滤失 效果 ，钻井 液 的表 观粘度 AV 、 塑性粘 度 P 及 屈服 值 y P 等 均在合 理范 围 ， 高温 高压滤 失 量 F LH T H P 仅为 9 ． 0 ml 。 2 ． 2 钻 井液 抑制 性评 价 南海西部低孔低渗储层具有粘土含量 高 ，孔 隙度 、渗 透率低 的特点 ，要求 钻井 液具有强 的防膨抑制性 ， 以保证钻井工程顺利进行及防止粘土水化造成 的储层伤害。室 内将 6 ～1 0目的岩屑 1 0 0 ℃烘 干后 ，分别取 5 0 g 加入 3 5 0 ml 钻井液中，1 5 0 C条件下热滚 1 6 h ，取出过 4 0目筛，将筛余物烘干，称重，计算回收率，评价钻井 液 的抑制性 。试验结果表明 ，岩屑在海水 中滚动 回收率很低 1 9 ． 5 ．4 o ，而在 P I US ／ 甲酸钾钻井液 中的滚动 回 收率高达 9 7 ． 3 ，因此优化 出的钻井液体系具有优 良的的抑制钻屑分散 的能力 。 2 ． 3 钻 井液 滤液 的表／ 界 面活性 测量 按 上述 配方 配制 钻井液 ，分 别加 入不 同浓度 的 S ATR o，经过 1 5 0 ℃热滚 1 6 h后 ，用 J Z 2 0 0 A 表／ 界 面张力 仪测 定钻 井液 滤液 的表 面张力 和界 面 张力 ，结 果见 表 4 。由表 4可见 ，当钻 井 液 中加 入 1 ． o 防 2．3u - f D m _一 艘册 队 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 6期 王健等 保护低 孔低渗 油气层的钻井液体系 水锁剂 S ATR O时，经过 1 5 0 “ C热滚 1 6 h后 ，其滤液的表 界面张力均较小 ，因此可有效降低低孔低渗 储层 的水 锁损 害 。 2 ． 4钻 井液 储层 保护 性能 评价 按 石 油 天 然 气 行 业 标 准 S Y／ T6 5 4 0 2 0 0 2 钻 井液 完井 液损 害油 层室 内评 价方 法 ，采用 岩 心 流动试 验装 置 、高温 高压 动损 害试 验仪 等模 拟 钻井 条件 ，评 价钻 井液 的储 层保 护效 果 。结果 见 表 5 。 表 4钻 井液滤 液表／ 界面张 力测定结 果 表 5钻 井 液 的 储 层 保 护 效 果 结 果表 明 ， 新 P L US ／ 甲酸钾体 系对 低孑 L 低 渗岩心 封 堵 能力 强 ，钻 井 液 动 损 害低 孑 L 低 渗岩 心 1 2 5 mi n 后 的滤 失量 Q ⋯ 4 ． 0 m1 小 。在 损 害 时 间达 6 5 mi n后 ，动 滤 失 速 率 均小 于 0 ． 0 5 ml ／ mi n ；同 时岩心 渗透 率恢 复值 K ／ K。均 可 达 9 O 以上 ，证 明 该体 系 能够 对 低孔 低 渗储 层 实 现 “ 堵 得住 、易 返 排 ” ，具有 良好 的储 层保 护效 果 。 3 结 论 1 多种 成膜 封堵 剂复 合使 用较 单一 封堵 剂在 钻井 液体 系 中的成 膜封 堵效 果好 。 2 I防水锁 剂 S AT R0在 海水 及钻 井 液 中能形成 较低 的 表／ 界 面 张力 。 3 优 化 出 的新 P I US ／ 甲酸钾 钻井 液体 系具 有 良好 的 流变 性 能 ，抗 温能 力 达 1 5 O ℃ ，高 温 高压 滤 失 量小 于 1 0 ml ；具 有 良好 的防塌 抑制 能力及 表 面 活 性 ，对 低 孔低 渗 岩 心 封堵 能力 强 ，渗 透 率恢 复值 可 达 9 O 以上 ，储层 保 护效 果好 。能 够解决 南 海西部 低 孔低 渗油 气藏储 层 保护 和井 壁稳 定 的问题 ，满 足该 地 区低 孔低 渗储 层钻井 开 发 的需 要 。 [ 参 考文献 ] [ 1 ]徐 同台，冯京海 ，朱宽亮 ，等 ，成膜封堵低侵入保护油层钻井液技术 的研讨[ J ]．钻井 液与完 井液，2 0 0 6 ，2 3 3 6 6 ～6 7 ． [ 2 ]刘恩新 ，宋东勇 ，崔巨师 ，等 ．低 渗透油田油层伤 害机理及保护措施研究l_ J ]．断块油 气田，2 0 0 3 ，1 0 6 3 9 ～4 1 ． E 3 3张琰 ，崔迎春 ．低渗气藏主要损害机理及保护方法 的研究 E J 3．地质 与勘探 ，2 0 0 9 ，3 6 5 7 6 ～7 8 ． [ 编 辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m