准噶尔盆地砂砾岩气层钻井中的储层保护技术.pdf

第 3 2 卷第 2 期 钻井工程 6 3 准噶尔盆地砂砾岩气层钻 井 中的储 层保 护技术 戎克 生 李建 国 徐 生江 左 丞 罗 亮 于永生 薛连云 1 ． 中国石油新疆油 田公司勘探开发研究院 2 ． 中国石油新疆 油田公司开发公 司 戎克生等． 准噶尔盆地砂 砾岩 气层 钻井中的储层保 护技术． 天然气工业 ， 2 0 1 2 ， 3 2 2 6 3 6 6 ． 摘 要 天然 气钻井 油气层保护常采用屏蔽暂堵技术 配合 防水锁剂 的方法 ， 但 准噶 尔盆地 滴西、 石南、 莫北等 气田 钻 井过程 中采用 的架桥粒子和 可变形填充粒子颗粒粒径偏粗 ， 在 气层钻进 过程 中只有较少 的超 细颗粒能嵌入 储层 的井 壁表面 ， 致使屏蔽暂堵效果不理想。为此， 通过分析该 区储层的岩性 、 物性， 结合 目前气层保 护技术及 气层 主要伤害 因素 研 究成果 ， 优选出 了适合 中国石油新疆 油 田公司 目标 区块 气藏保护的架桥粒子、 变形粒子及其粒子级配； 同时， 基于 对气 层储层岩 石的润湿性 、 自吸现象， 以及储层水锁效应伤害及抑制 的研 究成果 ， 还开发出表面 活性更高 ， 适合该 区现场 常用 的 4种钻井液体 系的防水锁助排剂 ， 可使 清水的表面张力降至 2 2 mN ／ m， 钻 井完 井液 滤液的表面 张力降低到 3 5 mN／ m 以下。上述 组合在滴 西 1 2井区的滴 2 0 4 、 滴 2 0 5 、 滴 2 0 6等 7口井的现场 实际应用 效果较好 ， 储层 岩心污 染后渗透 率恢 复值 均超 过 8 O 。 关键词 准 噶尔盆地 砂砾岩 气藏 钻井液 完井液 储层保 护 屏蔽 暂堵 防水锁 渗透率恢复值 D0I 1 0 ． 3 7 8 7 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 O 1 2 ． 0 2 ． 0 1 5 天然气钻井油气层保护常采用屏蔽暂堵技术配合 防水 锁剂 的方 法 。研究 表 明 ， 中 国石 油 新疆 油 田公 司 以下简称新疆油 田 所属气 田的地质结构 、 储层物性 等 差别 大 ， 大部 分气 井 的 孔 隙 不 发 育 、 泥 质 粉 砂 岩 互 层 、 石英颗粒也普遍见次生加大， 泥钙质胶结致密， 钻 井 过程 中采用 的架 桥粒 子 和可变形 填充 粒子 颗粒粒 径 偏粗， 在气层钻进过程 中只有较少 的超细颗粒能嵌入 储层的井壁表面 ， 屏蔽暂堵效果不理想。随着该公司 由“ 大油 田” 向“ 大油气 田” 转 变， 钻井 向深部及 复杂 区 域 进军 ， 针对 气藏 的特点 和 主 要伤 害 因 素口 。 ， 开展 气 层 钻进 过程 中的储 层保 护技 术研究 就 显得 十分必 要 。 1 气 井储层岩性 、 物性分析 1 ． 1 黏 土矿 物 新疆油 田滴西 5 、 石南 4 、 莫 1 0 6 、 莫 1 0 9 、 基 0 0 1 井 和基 0 0 3井不同井深 的岩心黏土矿物 X射线衍射分 析 表 1 表 明 ， 储 层岩 心黏 土矿 物 中含 有 一 定 的伊 ／ 蒙 混层 ， 含 量最 高达 7 5 。 表 l x射线衍射分析黏土矿物组成及 含量 结果表 1 ． 2 岩石铸体薄片 不同层位的气层岩石铸体薄片分析结果表明 储 层喉道宽度最大值 4 1 ． 4,a m， 最小值 1 ． 2 m； 孔隙直 作者简介 戎克生 ， 1 9 6 5年生 ， 高级工程师 ； 2 0 0 3年毕业 于原江汉石油 学院石 油工程专业 ； 主要 从事钻 完井液技 术研究 与方案 设计工作 。地址 8 3 4 0 0 0 新疆维吾尔 自治区克拉玛依 市准噶尔路 2 9号 。电话 0 9 9 0 6 8 6 7 8 1 2 ， 1 3 9 0 9 9 0 8 6 5 8 。E ma i l r k s h e n g pe t r oc hi na ．c o rn ． c r l 天然气工业 2 0 1 2年 2月 径最大值为 4 1 6 ． 3 3 m， 最小值为 1 ． 2 3 m； 平均 比表 面积最 大值 为 1 mm～ ， 最 小 值 为 0 ． 1 1 1 mm～ ， 岩 石 以细砂岩为主 ， 胶结类 型主要是压嵌一孔 隙型和压嵌 型， 孔隙发育程度好中差都有。但均质性差 ， 大多数井 的喉道宽度和孔隙直径较油溶性暂堵剂和超细碳酸钙 颗粒 粒径 小 。 1 ． 3气 井储层 物性 气藏有效孑 L 隙度介于 1 ． 3 9 ／ 6 ～2 8 9 ／ 6 ， 大部分集 中 在 1 0 ～1 3 ； 渗透率为 0 ． 0 1 ～4 O 7 mD， 大部分小于 6 mD； 毛细管半径大部分小于 2 m； 最大孔喉半径为 5 2 ． 8 8 0 g ． m， 大部分小于 6 m。由此可见这些井区的 渗透 率低 、 平均 毛细 管 半 径 小 ， 最 大孔 喉 半 径也 小 ， 有 效孔隙度不高 ， 属于较致密岩性 。 2 气井储层伤 害的主要因素分析 2 ． 1气 层敏感 性评 价分 析 盐敏 、 速敏和水敏研究表 明 滴西 8 、 滴西 9 、 石南 3 、 石南 4 、 莫 1 0 8 、 莫 1 0 9 、 基 0 0 1井和基 0 0 2井 的储层 主要是水敏， 特别是石南 3 、 石南 4 、 滴西 9 、 基 0 0 7 1 、 基 0 0 2井和莫 1 0 9井水敏测定 中渗透率为零 ， 说 明水对 储层的伤害非常大 。 2 ． 2水锁 伤 害研究 取 石 南 4 、 滴 西 1 1 、 莫 1 0 9 井 和基 O 0 1井 的岩心分 别磨成岩片， 用润湿角测定仪分别测定水在上面的接 触角 ， 测试 示意 图如 图 1 所 示 ， 测试 结 果 见表 2 。 由表 2可知 4口井 的岩 心 接 触 角都 小 于 9 O 。 ， 储 层 岩 石 都 是亲水 的 ， 储 层 存在水 锁伤 害 。 圈圈蟹一 I ． J 水 润 湿 } _ 1 圈 隧 方 向 l L _ 1 圈圈 角 9 0。 图 1 储层岩石润湿性测试示意图 表 2储层岩石润湿性测定结果表 3储层保护技术研究 3 ． 1 水锁 抑 制研究 3 ． 1 ． 1 降低清水表面张力测定 通过大量实验研究 ， 研制了具有较强降低表面张 力 的防水锁 剂 。采用 表 面 张力 仪 J S Z Y - 1 8 o测定 水 中 加入 1 的 HK F S 一 1和 HKF S 一 2 、 在 2 5℃ 下 的 表 面 张 力， 并与 AB S N 和 OP 一 1 0进行 比较， 测定结果 如表 3 所 示 。根据 对 比发 现 ， HKF S 一 1和 HKF S 一 2可将 清水 表 面张力 由 7 1 ． 9 4 mN／ m 分 别 降 至 2 1 ． 4 5 mN／ m 和 2 O ． 9 0 mN／ m， 而 AB S N 和 O P 一 1 0分 别 降 至 3 1 ． 8 mN／ m 和 3 3 ． 8 2 mN／ m， 表 明 HKF S 一 1和 HKF S 一 2在 相同加量的情况下 ， 比 A B S N和 OP 一 1 0降低表面张力 的能 力更 强 。 表 3表面张力测定结果表 防水锁剂HKF I HK F 2 AB S N OP 一 1 0 水 表面张力／ m N m - 2 1 ． 4 5 2 0 ． 9 0 3 1 ． 8 O 3 3 。 8 2 7 1 ， 9 4 注 加量均为 1 。 3 ． 1 ． 2 降低钻 井 液滤 液表 面 张力 及 与钻 井液 配伍 性 能 测定 基于新 疆油 田常 用 的 4种钻 井液 体系来 配制 钻井 液， 通过表面张力仪测定各种滤液 的表面张力 。实验 结果 表 明 ， 研制 的 2种 防 水 锁剂 HKF S 一 1和 HKF S 一 2 可以使聚磺钻井完井液体系、 正电胶钻井完井液体系 、 钾钙基聚磺钻井完井液体系、 钾盐聚磺钻井完井液滤 液 的表面张 力 降到 3 3 ． 1 2 IT I N／ m 以下 ， 而 AB S N 在相 同加量下仅仅降到 4 4 ． 2 mN／ m 以下。 配伍性 实 验结 果 表 明 ， HKF S 一 1和 HKF S 一 2与该 区常用 的钻 井液具 有 良好 的配伍性 。 3 ． 1 ． 3水 锁及 防水镄 选取气测渗透率非常接近的岩心 ， 分别测定各种 钻井完井液体系加 2 ． 0 气层保护剂和 0 ． 5 防水锁 剂 前后 及钻 井液 滤液 浸 泡后 岩 心 渗 透 率 的变 化 情 况 。 结果表明， 各钻井液滤液对岩心都有较大的伤害 ， 岩心 和钻 井 液 不 同 则 伤 害 程 度 也 不 同 。在 驱 替 时 间 1 0 rai n时石南 4井、 莫 0 0 1井 、 滴 1 0 2井和滴西 1 2井 区 岩心的伤害率分别 为 7 7 ． 2 2 、 7 9 ． 8 2 、 6 3 ． 5 3 和 6 5 ． 1 0 。加入 防水 锁剂 和 气 层 保 护剂 后 滤 液 对 岩 心 的伤害率明显降低， 有明显的防水锁效果。 3 ． 2 储层 屏蔽保 护 技术研 究 3 ． 2 ． 1 屏蔽 暂堵保 护 剂粒径 分析 根据 新疆 油 田气 层 的岩石 性质 、 孔 喉大小 ， 通过 大 6 6 天然气工业 2 O 1 2年 2月 低 到 3 5 mN／ m 以下 。 3 优选 出了合适 的气层 保 护 剂 ， 室 内评 价结 果 表 明 储层岩心经钻井液完井液污染后其渗透率恢复值 高 于 8 O 。 4 运用 研究 成果 完 成 了 7口井 的现 场试 验 ， 现 场 钻井液完井液的储层岩心污染后渗透率恢复值均高于 80 参 考 文 献 [ 1 ]李克向． 2 1 世纪 钻井技 术展望[ J ] ． 钻采 工艺 ， l 9 9 9 ， 2 2 6 1 6． [ 2 ]吴彬 ， 鄢捷年． 保护高渗砂岩储层 的钻井液技术 [ J ] ． 中国海 上油气 地质 ， 2 0 0 2 ， 1 6 1 5 8 - 6 1 ． [ 3 ]罗平亚． 钻井完 井过程 中保护 油层 的屏蔽 式暂堵技 术 E c ] ∥ 中国石油 天然气 总公 司 院士文 集 中 国工程 院院 士 罗平亚集． 北京 中 国大百科全书出版社 ， 1 9 9 7 6 8 9 8 ． [ 4 ]HA ND S N， KO WB E L K A ND MAI KR ANZ S ． D r i l l i n g i n f l u i d r e duc e s f o r ma t i o n da ma ge，i nc r e a s e s pr od uc t i o n r a t e s [ J ] ． Oi l ＆ ． G a s J ． 1 9 9 8 ， 9 6 2 8 6 5 - 6 8 ． [ 5 ]张金波 ， 鄢 捷年． 钻井 液 中暂堵剂 颗粒 尺寸分 布优 选 的新 理论和新方法[ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 4 ， 2 5 6 8 8 9 1 ． [ 6 ]D I C K M A， HE I NZ T J ， S VO B OD A C F， e t a 1 ． O p t i mi z i n g t h e s e l e c t i on o f br i d gi ng pa r t i c l e s f or r e s e r v o i r dr i l l i n g Fl u i d s [ c] ／ ／p a p e r 5 8 7 9 3 MS p r e s e n t e d a t t h e I n t e r n a t i o n a l S ymp os i u m on For ma t i on Da ma ge， 23 24 Fe b r u ar y 2 0 00， La f a ye t t e， Lou i s i a n a， USA．Ne w Yor k S PE， 1 9 9 2． [ 7 ]徐 同台 ， 赵忠举． 2 1 世纪初 国外钻井液和完 井液技术 [ M] ． 北 京 石 油 工 业 出 版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 8 ]马喜平 ， 赵敏． 动泥饼渗透特性影响因素分析E J ] ． 石油钻探 技 术 ， 1 9 9 5， 2 3 3 2 9 3 2 ． [ 9 ]张麒麟． 国内新型钻 井液处理剂 研究进展 [ J ] ． 钻井液 与完 井 液 ， 2 0 0 0 ， 1 7 1 5 3 1 3 5 ． [ 1 o ]AB RA MS A ． Mu d d e s i g n t o mi n i mi z e r o c k i mp a i r me n t d u e t o p a r t i c l e i n v a s i o n [ J ] ． J P T， 1 9 7 7 ， 2 9 3 5 8 6 5 9 3 ． [ 1 1 ]P E NG S h u a n N i u ，P E D E N J M．P r e d i c t i o n o f f i l t r a t i o n u n d e r d y n a mi c s c o n d i t i o n s [ C ／ ／p a p e r 2 3 8 2 4 MS p r e s e n t e d a t t he SPE Fo r ma t i o n Da ma ge Con t r o l Sy mp os i um ， 2 6 2 7 Fe br ua r y l 9 92，I a f a ye t t e，Loui s i a n a，USA．Ne w Yo r k SPE， 1 9 92 ． [ 1 2 ]王 同良， 孙 清德 ， 张丽东． 钻井技术新进展[ M] ． 北京 中国 石 化 出 版社 ， 2 0 0 l _ 收稿 日期2 0 1 1 0 9 3 0特约编辑杨斌 编辑居维清 中国石油西南油气 田公 司页岩气产 业示范区建设稳步推进 2 0 1 2年 2月 2日， 中国石油西南 油气 田公司 以下简称西南油气 田公 司 有 4口页岩气井正 在钻 探作业 ， 该公 司组织技术人员 解 释 3 个 区块 的地震 资料 ， 页岩气勘探开发管理部门和研 究室也开始运行 。 当天 ， 西南油气 田公司确定了 2 0 1 2年页岩气T作 目标 钻一批 直井 、 水平井 ， 优化井 身结构 、 井眼轨 迹、 钻 井液体 系 ， 探 索丛式 水 平井 组T厂化 作业模式 ， 初步形 成水平井 快速钻 井 、 分段加 砂压 裂配套 技术 ， 建立相 关技术 标准 和规范 ， 并 形成 长 宁东 区试采 方案 。 页岩气是非 常规 天然气资源 ， 被寄予改变能源结 构的厚望 ， 但 目前没有现成的规范标 准、 产业政策和技 术经验 。中国石 油天然 气集团公司决定 在四川 I 建设“ 页岩气产业示范区” 后 ， 西南 油气 田公 司探索前行 ， 步履坚实。 在我 国已有 的页岩气勘探开发众多“ 第 一” 中， 西南油气 田公 司拥有较多 第 一个 与国外公 司开展 页岩气联合研 究 ， 第一 个开展 页岩气 专项研究并 获得大量第 一手实 际资料 ， 第一个 钻成页岩气井 ， 第一个对页岩岩层开展大型压 裂作业 ， 第 一个钻成 页岩气水平 井 ， 第一个开采页岩气并输送给用户。 2 0 1 1年 2月完井 的威 2 0 1 一H1 井是我 国第一 口页岩气水平井 ， 压裂段数 、 单井用液 量、 加砂 量 、 施 工排量 、 连续施 时 间都成 为我国纪录。从 2 0 1 0年 l 0月 l 1 开始产气至 2 0 1 2 年 2 月 2日， 威 2 0 1 井 日产气量稳定 ， 这是我 国钻成的第一 V I 页岩气直井 ， 也是 我 国第一 口产气 的页岩气井 。 不 仅如此 ， 西南油气 田公司还完成 了国家“ 十二五” 重大科 技攻关项 目 南方海相页岩气开采试 验 立项 ， 开始 四川 I 盆地页岩气 资源潜力评 价与勘探 目标优选 攻关 ， 它们均有望成为我 国页岩气领域类似课题的开山之作 。 天 工摘 自 四川 I 石 油 报 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载