关于液体欠平衡钻井的储层损害评价.pdf

第 2 5卷 第 2 期 2 0 0 8年 3月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LL I NG FL UI D ＆ COMPL ETI ON FL UI D Vo 1 ． 2 5 NO． 2 M a r ．2 0 0 8 文章 编 号 1 o o l 一 5 6 2 0 2 0 0 8 0 2 0 0 1 2 0 2 关于液体欠平衡钻井的储层损害评价 兰林 夏海英 牛静 陈智晖 杨丽 黄雪 中国石化西南油气分公司工程技术研究 院， 四川德阳 摘要 对液体 欠平 衡钻 井中的储层损 害因素进行 了分析 ， 得 出其主要损 害方式为 自吸损害、 非连 续欠平衡 钻 井产生 的侵入损害、 岩石表面釉化损害 、 水平 井中大裂缝 重力作用 下的侵入损 害等。建 立 了液体 欠平 衡钻 井储 层 损害评价实验模 拟的方 法， 并进行 了液体欠平衡钻井和短 时间过平衡钻 井对储层 的伤 害实验。结果表 明， 持续 负 压状态完钻的井可获得较高 的渗透率恢复率， 短时间过平衡压差钻 井可能会严重损害储层。 关键词 欠平衡钻 井 钻井液 地 层损害 自吸 模拟实验 中图分类号 T E 2 5 8 文献标识码 A 液体欠平衡钻井在提高钻速、 控制储层损害、 防 止或减少钻井漏失、 防止压差卡钻等多方面具有优 势。然而就储层损害控制而言， 液体欠平衡钻井存 在哪些损害因素， 是否能有效降低储层伤害， 能降低 到什么程度 ， 必须进行更深入的研究 。对液体欠平 衡钻 井 中的储 层 损 害 因素 进行 了分 析 ， 模 拟 了液体 欠平衡钻井中和短时间过平衡钻井的储层渗透率变 化情况 ， 为全面研究液体欠平衡钻井提供了佐证。 1 液体欠 平衡钻井中的储层 损害因素 1 ． 1 自吸和逆流自吸 在进行液体欠平衡钻井时， 钻井液循环体系井 底 压力低 于地层 孔 隙压 力 ， 所 以不 会 在 井壁 上 形成 可封堵孔隙、 微裂缝 的渗透率极低的滤饼。没有了 滤饼 的 封 隔作 用 ， 水 基 油 基 钻 井 液 中 的 自 由水 油 与储层 长期 接触 ， 可在 毛 细管 压 力效 应 作 用下 进入储层 ， 由于外来流体与储层的不配伍， 会造成液 相圈闭和相对渗透率降低 。即使是在井底负压情况 下 ， 自由水仍可以通过逆流 自吸作用进入储层。 致密气藏多数为水润湿性地层 ， 在与水接触时， 水相会迅速在岩石表面和孔隙中铺 展， 产生较大的 毛细管压力 ， 使水进入储层， 另外致密气藏的原始含 水饱和度远低于束缚水饱和度 ， 这就为吸水提供了 容 纳空 间 ， 时 也增 加 了水 进 入储 层 达 到吸 水 平衡 的趋势口 ] ， 原始含水饱和度与束缚水饱和度之间的 差值越大 ， 由自吸造成的气相渗透率降低就越严重 。 1 ． 2 非连续欠平衡钻井产生的储层损害 用液体进行欠平衡钻井 时， 很难在 1 0 0 钻井 时间内都保持井筒 内处于负压状态。下钻杆、 开启 泥浆泵产生的压力激动， 以及钻遇多个压力层系时 ， 为维持较高压力层的欠压值就会使较低压力层实际 处于过平衡状态， 因此欠平衡钻井过程中的一些时 间段或一 些层位 实 际处于正 压差状 态 。由于储层没 有具有一定承压能力的滤饼保护， 在正压差作用下 ， 钻 井液 中 的固相和液 相就会侵 入储 层而产 生损害 。 在液体欠平衡钻井中， 由于负压、 正压的反复交 替 ， 还存在一种特别的损害形式。即 保持欠平衡钻 进时 ， 钻 井液 只能黏 附在井壁 裂缝 开 口极 短 的位 置 ， 损害很小 ； 短时间过平衡钻井时， 钻井液在压差作用 下进入裂缝 ； 过平衡钻井后 ， 井筒又在一段时间内保 持负压状态 ， 此时地层压力大于井底压力 ， 地层流体 会将刚侵入的钻井液返排出来， 但钻井液无法完全 返排出来 ， 使储层损害加深； 若再遭遇过平衡 ， 钻井 液可能会 进入地 层更 深部 ， 如此反 复 ， 井壁 始终不 能 形 成可封 堵 的滤饼 ， 会产 生较 为严 重的损 害 。 1 ． 3 岩石表面釉化损害 钻头直接切削地层， 会导致岩石表面釉化 ， 在井 眼周围形成一层薄的、 似瓷的微粒覆盖在岩石表面。 这种损 害仅发 生在 距 井壁 很 浅 的位 置 ， 对 于下 套 管 射孔完成 的井来说影响很小 。相对于均质性储层来 说， 由于岩石表面釉化不能封堵非均质性储层 的裂 缝 、 孔洞等， 所以其对非均质性储层 的损害更小些 。 1 ． 4 大裂缝中重力作用侵入损害 采用液体欠平衡钻井工艺钻水平井时， 若钻遇 大裂缝 、 孔洞 ， 钻 井液会 在重力 作用 下进 入水平井 段 第一作者简介 兰林 ， 硕士研究生， 1 9 8 0年生 ， 主要 从事钻 井液与完 井液 、 储 层损 害与控制理论 及技术 研究。地址 四J 省德阳市龙泉山北路 2 9 8 。； 邮政编码 6 1 8 0 0 0 ； 电话 0 8 3 8 2 5 5 1 5 0 3 ； E - ma i l l a n l i n f r a c 1 6 3 ． c o m。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 2期 兰林等 关于液体 欠平衡钻井的储层损害评价 1 3 的下 部地层 ， 从 而 损 害储 层 。若 裂 缝 或孔 洞 较 小 和 井筒负压值足够大 ， 地层流体从井壁喷入井筒 的力 就 可 以平衡 重 力 ， 阻 止 钻井 液 进 入 地 层 ； 如 果 裂 缝 、 孔 洞较大 或井筒 负 压 值 较 小 ， 钻 井 液 同样 会 进 入 地 层 ， 因此由于重力作用产生 的钻井液侵入 即使是在 连续 的欠 平衡 钻井状 态 下也有 可 能发 生 。 2 液体 欠平衡钻 井中的储层 损害评价 2 ． 1 实验装置及方法 实验装置见 图 1 。实验 方法 ①正 向通 入一定 流 量的氮气 ， 直到压力稳定 ， 测定岩样的初始渗透率； ② 在持续通 入氮气的情况下 ， 反 向让钻 井液 流过岩 心端 面， 监测逆流自吸作用产生的进 口压力上升情况； ③ 在 持续 通 入 氮气 的情 况下 ， 停 止 钻井 液 流 经 岩心 端 面， 监测吸入水的返排情况， 直到进口压力不再降低 ， 测定岩样渗透率 ， 计算渗透率恢复率； ④模拟非连续 欠平衡钻 井状态 ， 反 向加一 定 压力 的正 压差 ， 持续 一 段 时间； ⑤ 卸掉 正压差 ， 监测 返排情 况 ， 直 到进 口压力 不再降低 ， 测定岩样渗透率， 计算恢复率 。 一氮气 图 l 液体欠平衡 钻井储 层损害评价实验装置 2 ． 2 实验评价结果 2 2 ． 1 1 岩心 欠平衡 钻井 段 进 口压力 稳定后 ， 在 以持 续恒 定 流量通 入 氮气 的情况 下 ， 反 向循环钻 井 液 ， 由于逆 流 自吸作用 ， 液相会慢慢进 入岩心 ， 占据部分渗 透空 间， 使岩心 的流动通道 变窄 ， 进 口压力增加； 在 1 2 h 实验模拟中， 渗透率从 1 ． 1 4 1 0 ／x m。降至 0 ． 8 5 1 0 ／ x m ， 降低 了 7 5 。 自然 返 排 段 停 止 反 向 循环钻井液 ， 让流体 自然返排 ， 随着时间的推移 ， 进 口压力逐渐降低 ， 进入岩心的部分流体被驱出， 渗透 率恢复率达到 9 4 。评价结果如图 2所示 。 2 ． 2 ． 2 2 岩心 ①欠 平衡钻 井段 反 向循 环钻 井 液 时 ， 液相 可 缓 慢进入岩心 ， 占据 部分 裂缝 的位 置 ， 使 岩心 的流动 通 道变窄 ， 进 口压 力增 加 ， 渗 透 率 降低 ； 在 9 0 rai n的实 验中， 渗透率从 1 7 8 3 1 0 ／x m。 降至 1 4 9 8 1 0 ～ ／x m。 ， 降低 了 8 4 。②0 ． 5 MP a正 压 差 阶段 考 虑 非 连续欠平衡钻井情况， 反向施加 0 ． 5 MP a的正压差 ， 持续 4 5 rai n 。③ 自然返 排段 停止 反 向循 环钻 井 液 ， 让流体 自然返排 ， 刚开始的渗透率为 3 4 3 1 0 雎 m ， 仅为原始渗透率的 1 9 ； 随着时间的推移 ， 进入岩心 的部分钻井液固相、 液相被驱出， 进 口压力逐渐降低 ， 最 终渗透率恢 复率为 4 5 。评价结 果见图 3 。 日 4 星 3 奋 口 刺 1 0 渗透率 进口压力 K． 0 8 5 1 0 - 欠平衡井段 - 扳排． 2 ～ 1 ～ 莹 0 L。 。 一 5 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 时间／ m i n 图 2 液体欠平衡钻井过程 中储层渗透率变化情况 O ． 1 2 躲 O ．0 6 O ．0 4 O．O 2 O．O O 图 3 短时间过平衡钻井中储层渗透率变化情况 裂缝岩样 2 ． 2 ． 3实验结果分析 ①即使是液体欠平衡钻井， 储层仍存在一定程度 的伤害； ②液体欠平衡钻井 中若能一直保持负压状 态 ， 被损害的储层可在 自然返排的情形下获得较高的 渗透率返排恢复率； ③液体欠平衡钻井中若不能保持 连续欠平衡钻井作业， 短时间内的过平衡压差就能对 储层 造成较为严 重的伤害 。 3 结论 1 ．液体欠平衡钻井不可能完全避免储层损害， 其损 害方式主要 为 自吸损害 、 非连 续欠平 衡钻井 产生 的侵入损害 、 岩 石表 面釉 化损 害 、 水平 井 中大 裂缝 重 力作用 损害 。 2 ．建立的液体欠平衡钻井储层损害评价方法有 效可行 ； 在持续负压状态下完钻的井可获得较高的 自 然返排 率 ， 短时 间的过平衡压差 可能造成 较严重 的储 层损 害 。 参 考 文 献 [ 1 ] B e n n io n D B ，T h o ma s F B ．Un d e r b a l a n c e d D r i l l i n g o f Ho r i z on t a l W e l l s Do e s i t Re a l l y El i mi n a t e Fo r ma t i o n Da ma ge SPE 2 7 3 52 收 稿 日期 2 0 0 7 1 0 - 2 4 ； HGF0 8 0 2 W8； 编 辑 汪桂 娟 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m