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保护高压低渗致密油气藏的钻井完井液体系的配制与应用(1)

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保护 压低 致密 油气藏 钻井 液体 配制 应用
资源描述:
© 1994   第 1 期   2000 年 3 月F 24     1       2000收 稿 日 期 :1999 - 06 - 28 ;审 稿 人 :郑 俊 德基 金 项 目 :中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 “ 九 五 ” 科 技 攻 关 项 目 (960026)作 者 简 介 :张 振 华 (1969 - ) ,男 ,博 士 ,工 程 师 ,主 要 从 事 钻 井 液 和 油 层 保 护 方 面 的 研 究 高 压 低 渗 致 密 油 气 藏 的 钻 井 完 井 液体 系 的 配 制 与 应 用张 振 华 1 , 韩 洪 升 2 , 王 书 琪 3( 11 石 油 大 学 石 油 工 程 系 , 北 京   102200 ;   21 大 庆 石 油 学 院 石 油 工 程 系 ,黑 龙 江 安 达   151400 ;   3. 塔 里 木 石 油 勘 探 开 发指 挥 部 , 新 疆 库 尔 勒   841000 )摘   要 :库 车 地 区 侏 罗 系 储 层 为 典 型 的 高 压 低 渗 致 密 油 气 藏 ,并 且 位 于 高 陡 构 造 带 . 主 要 岩 性 为 岩 屑 砂 岩 ,孔 隙 式 胶 结 损 害 为 水 锁 损 害 、 压 力 敏 感 损 害 及 钻 井 液 固 相 颗 粒 和 滤 液 侵 入 造 成 的 堵 塞 . 在 钻 井 过 程 中 采 用 了 复 配 暂 堵 技 术 ,优 化 出优 质 低 固 相 磺 钻 井 液 . 钻 井 液 中 加 入 的 阴 离 子 表 面 活 性 剂 减 少 了 钻 井 液 滤 液 表 面 张 力 和 油 面 张 力 ,加 入 的 超 细碳 酸 钙 、 油 溶 性 树 脂 Ⅱ 和 沥 青 材 料 作 为 架 桥 粒 子 和 暂 堵 材 料 ,加 入 的 以 聚 醚 多 元 醇 553 为 主 的 油 层 保 护 材 料 强 化 了钻 井 液 的 防 塌 性 、 抑 制 性 和 与 地 层 流 体 及 岩 石 的 配 伍 性 . 利 用 现 场 井 浆 ,测 量 侏 罗 系 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值 为 82 % ,页 岩 的 一次 回 收 率 为 95. 7 % ,二 次 回 收 率 为 71. 0 % 键   词 :低 渗 油 气 藏 ;油 气 层 保 护 ;钻 井 完 井 液 ;储 层 特 征 ;储 层 损 害 原 因中 图 分 类 号 :6       文 献 标 识 码 :A       文 章 编 号 :1000 - 1891 (2000) 01 - 0031 - 030   引 言由 于 高 压 低 渗 油 气 藏 对 地 层 损 害 非 常 敏 感 ,并 且 低 渗 储 层 本 身 具 有 较 高 的 毛 细 管 滞 留 效 应 ,流 体 的 流动 性 能 较 差 等 特 征 ,在 近 井 眼 地 带 局 部 地 层 的 渗 透 率 很 容 易 出 现 较 大 幅 度 的 降 低 [1 ] . 目 前 ,国 内 外 学 者 对低 渗 油 气 藏 的 保 护 问 题 进 行 了 大 量 的 研 究 [2~ 4 ] ,但 对 存 在 大 量 煤 层 且 地 层 压 力 较 高 的 低 渗 油 气 藏 的 保 护问 题 研 究 较 少 . 塔 里 木 盆 地 库 车 地 区 依 南 断 鼻 构 造 的 主 要 目 的 层 以 原 生 为 主 . 虽 然 在 钻 井 过 程 中 见 到 了良 好 的 油 气 显 示 ,但 试 油 结 果 表 明 :侏 罗 系 储 层 受 到 较 为 严 重 的 伤 害 . 因 此 ,为 有 效 地 保 护 该 构 造 的 储 层 ,分 析 了 对 该 储 层 的 损 害 原 因 ,优 选 出 保 护 该 储 层 的 钻 井 完 井 液 体 系 的 配 方 储 层 特 征侏 罗 系 储 层 为 典 型 的 高 压 低 渗 致 密 油 气 藏 ,最 大 地 层 压 力 因 数 为 1. 87 ,平 均 渗 透 率 小 于 4. 0 × 10- 3μ 储 层 温 度 大 于 120 ℃ . 以 本 构 造 的 第 1 口 探 井 为 例 (完 钻 井 深 5 540 m) ,侏 罗 系 及 其 以 下 钻 探 发 现 的含 气 储 盖 组 合 分 为 3 套 :第 1 套 组 合 是 由 克 孜 勒 努 尔 组 自 身 的 泥 岩 和 砂 岩 互 层 构 成 ;第 2 套 是 由 阳 霞 组 煤层 为 盖 层 ,阳 霞 组 下 部 和 阿 合 组 砂 岩 作 储 层 构 成 ;第 3 套 是 以 三 叠 系 黄 山 街 组 和 克 拉 玛 依 组 上 部 的 泥 岩 作为 盖 层 ,由 克 拉 玛 依 组 下 部 的 砂 岩 作 储 层 构 成 . 侏 罗 系 储 层 (阳 霞 组 和 阿 合 组 )为 岩 屑 砂 岩 ,其 中 阳 霞 组 为灰 色 粗 砂 岩 和 灰 色 中 砂 岩 , 阿 合 组 为 灰 色 中 砂 岩 ,灰 色 荧 光 粗 砂 岩 和 灰 色 荧 光 细 砂 岩 . 胶 结 类 型 为 孔 隙式 胶 结 ,填 充 物 为 泥 质 、 钙 质 和 碳 质 等 . 侏 罗 系 下 统 主 要 为 粒 间 孔 、 粒 间 溶 孔 、 部 分 粒 内 孔 和 微 裂 缝 等 . 该储 层 属 于 典 型 的 低 孔 、 低 渗 或 低 孔 、 特 低 渗 透 储 层 .·13·© 1994   储 层 损 害 原 因 分 析2. 1   五 敏 实 验 结 果侏 罗 系 储 层 的 速 敏 、 盐 敏 、 碱 敏 损 害 程 度 均 为 弱 ,水 敏 损 害 程 度 为 中 等 偏 弱 2   压 力 敏 感 性该 储 层 的 应 力 敏 感 性 程 度 属 于 中 等 ,但 滞 后 效 应 不 明 显 . 解 决 应 力 敏 感 性 损 害 的 关 键 在 于 保 持 地 层的 有 效 应 力 ,使 之 在 一 个 合 理 的 范 围 内 ,同 时 应 注 意 钻 井 液 与 地 层 流 体 及 地 层 岩 石 的 配 伍 性 3   水 锁 损 害侏 罗 系 储 层 阳 霞 组 属 于 低 孔 低 渗 油 气 藏 ,水 锁 损 害 是 该 储 层 的 一 大 潜 在 损 害 因 素 . 当 岩 石 孔 喉 直 径小 于 10μ m 时 ,这 种 由 于 毛 细 管 效 应 而 产 生 的 附 加 阻 力 就 会 大 大 增 加 [5 ] . 一 般 情 况 下 ,水 锁 损 害 既 与 储 层的 绝 对 渗 透 率 有 关 ,又 与 初 始 水 饱 和 度 有 关 ,当 储 层 的 渗 透 率 较 低 时 ,尤 其 应 该 注 意 水 锁 损 害 造 成 的 影 响 4   钻 井 完 井 液 造 成 的 损 害2. 4. 1   高 分 子 堵 塞钻 井 液 中 的 高 分 子 聚 合 物 随 滤 液 侵 入 储 层 后 ,在 孔 道 壁 上 会 被 吸 附 ,造 成 储 层 孔 喉 半 径 缩 小 ,这 对 于低 孔 低 渗 储 层 的 损 害 尤 其 显 著 4. 2   固 相 颗 粒 损 害该 储 层 存 在 一 定 的 微 裂 缝 ,因 此 ,钻 井 完 井 液 中 的 固 相 颗 粒 (主 要 来 自 膨 润 土 、 加 重 材 料 以 及 钻 井 过 程中 未 除 去 的 岩 屑 )较 易 进 入 储 层 的 微 裂 缝 中 ,从 而 造 成 油 气 流 动 阻 力 的 增 加 钻 井 完 井 液 体 系 的 配 制3. 1   表 面 活 性 剂对 几 种 表 面 活 性 剂 降 低 水 锁 损 害 的 能 力 进 行 了 室 内 测 定 ,并 且 使 用 液 滴 体 积 法 测 定 了 表 面 活 性 剂 加入 到 地 层 水 中 之 后 的 表 面 张 力 ,使 用 旋 滴 法 测 定 了 加 入 表 面 活 性 剂 之 后 地 层 水 与 煤 油 的 界 面 张 力 ,最 后 选用 阴 离 子 表 面 活 性 剂 最 优 加 量 体 积 分 数 为 0. 2 %2   暂 堵 材 料暂 堵 材 料 在 改 性 钻 井 液 中 的 作 用 主 要 是 在 孔 眼 表 面 及 浅 层 形 成 薄 而 致 密 ,强 度 高 且 韧 性 好 的 外 泥 饼及 内 泥 饼 ,防 止 细 小 粒 子 与 滤 液 侵 入 储 层 ,但 重 要 的 是 要 在 以 后 的 测 试 作 业 中 易 于 返 排 2. 1   架 桥 粒 子 的 选 择根 据 现 有 刚 性 暂 堵 剂 的 粒 度 分 布 结 果 并 参 考 侏 罗 系 储 层 孔 喉 分 布 的 实 际 情 况 ,选 用 粒 度 中 值 为 4. 0μ m 的 1 型 超 细 碳 酸 钙 作 为 侏 罗 系 储 层 钻 井 完 井 液 体 系 中 的 架 桥 粒 子 ,选 取 的 最 优 加 量 的 质 量 浓 度 为0. 02 2. 2   可 变 形 粒 子 的 选 择配 方 中 加 入 的 可 变 形 粒 子 为 一 种 油 溶 性 树 脂 ∏ ,为 了 减 小 滤 失 量 并 达 到 强 封 堵 的 效 果 , 体 系 中还 加 入 沥 青 类 材 料 1 , 80 等 . 其 中 ∏ 的 粒 度 分 布 为 0. 04~ 75. 00μ m , 粒 度 中 值 为12. 00μ   配 方 的 常 规 性 能泥 浆序 号ρ P(g· 3)η P(s)η pP(s)τ s 10 . 86 55. 0 38. 0 17. 0 5 15 4. 5 8. 0 9. 02 1. 90 51. 0 37. 5 13. 5 2 5 1. 0 2. 0 9. 03 1. 90 70. 0 55. 0 15. 0 3 8 1. 0 1. 8 9. 5注 :热 滚 温 度 为 120 ℃ ,热 滚 时 间 为 16 3   钻 井 完 井 液 体 系 的 复 配在 选 用 的 磺 钻 井 完 井液 中 ,加 入 选 取 的 表 面 活 性 剂 及暂 堵 材 料 ,对 配 方 进 行 了 优 化 的 泥 浆 常 规 性 能 见 表 1 ,表 1中 分 别 用 泥 浆 序 号 1 ,2 ,3 表 示 室内 配 方 、 依 南 地 区 第 2 口 探 井 侏 罗 系 泥 浆 和 加 入 暂 堵 材 料 之 后 的 泥 浆 ;ρ 为 密 度 ;η 为 表 观 粘 度 ;η p 为 塑 性·23·大   庆   石   油   学   院   学   报                             第 24 卷   2000 年© 1994 ;τ 为 动 切 力 ;τ o 为 静 切 力 ; 0. 5 泥 饼 的 量 ; 0. 5 泥 饼 的 高 温 高 压 失 水量 2 口 探 井 侏 罗 系 层 使 用 的 井 浆 基 本 上 以 室 内 配 方 为 基 础 ,体 系 中 质 量 浓 度 大 于 7. 3 1 的 质 量 浓 度 大 于 5. 2 ∏ 和 80 质 量 浓 度 大 于 5. 6 从 表 1 看 出 ,该 井 侏 罗 系井 浆 的 滤 失 性 、 流 变 性 较 好 ,能 形 成 较 高 质 量 的 泥 饼 并 获 得 较 好 的 暂 堵 效 果 ;还 可 看 出 ,在 井 浆 中 加 入 暂 堵材 料 、 表 面 活 性 剂 和 多 元 醇 之 后 ,泥 浆 的 粘 度 和 静 切 力 有 所 增 加 ,但 其 它 性 能 变 化 很 小 评 价 磺 钻 井 液 的 抑 制 性 能 ,还 开 展 了 该 配 方 的 页 岩 回 收 率 实 验 ,其 一 次 回 收 率 为 95. 7 % ,二 次 回 收 率 为 71. 0 % ,由 此 可 看 出 本 配 方 具 有 良 好 的 抑 制 性 4   应 用 效 果分 别 用 基 浆 、 加 入 表 面 活 性 剂 和 暂 堵 材 料 的 泥 浆 以 及 加 入 油 层 保 护 材 料 的 泥 浆 对 3 块 侏 罗 系 储 层 岩心 进 行 污 染 实 验 ,通 过 实 验 观 察 暂 堵 效 果 和 渗 透 率 恢 复 情 况 ,其 结 果 见 表 2. 表 2 中 岩 心 渗 透 率 ; 钻 井 液 污 染 后 的 岩 心 渗 透 率 ; 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值   应 用 效 果岩 心 号 0 - 3μ P(10 - 3μ 8. 50 53. 30 0. 542 7. 10 6. 06 0. 853 3. 90 3. 21 0. 82从 表 2 可 以 看 出 :泥 浆 中 加 入 表 面 活 性 剂 和 暂 堵 材料 ,使 渗 透 率 恢 复 值 提 高 了 31. 0 % ;泥 浆 中 加 入 油 层 保护 材 料 之 后 ,岩 心 的 渗 透 率 恢 复 结 果 仍 然 较 高 ,因 此 ,该剂 的 防 塌 性 能 、 抑 制 性 和 与 地 层 流 体 及 岩 石 的 配 伍 性 良好 . 该 地 区 其 它 探 井 的 侏 罗 系 储 层 也 使 用 了 本 配 方 ,在整 个 钻 井 过 程 中 ,未 发 现 由 于 井 壁 失 稳 而 引 起 的 任 何 钻 井 事 故 . 对 这 些 井 的 实 际 井 浆 分 析 表 明 :井 浆 的 储层 保 护 效 果 良 好 ,渗 透 率 恢 复 值 高 结 论(1)塔 里 木 盆 地 库 车 地 区 侏 罗 系 储 层 为 典 型 的 高 压 低 渗 致 密 油 气 藏 ,并 且 位 于 高 陡 构 造 带 . 主 要 损 害因 素 为 水 锁 损 害 、 压 力 敏 感 损 害 及 钻 井 液 固 相 颗 粒 和 滤 液 侵 入 造 成 的 堵 塞 等 .(2)复 配 的 磺 钻 井 完 井 液 体 系 ,可 稳 定 致 密 砂 岩 储 层 中 的 井 壁 ,有 效 地 保 护 了 高 压 低 渗 储 层 ,井浆 滤 失 量 低 ,泥 饼 致 密 并 且 润 滑 性 好 . 利 用 现 场 井 浆 测 量 侏 罗 系 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值 为 82 % ,页 岩 的 一 次回 收 率 为 95. 7 % ,二 次 回 收 率 为 71. 0 %.(3)使 用 的 复 配 暂 堵 技 术 可 以 获 得 良 好 的 防 塌 性 、 抑 制 性 和 与 地 层 流 体 及 岩 石 的 配 伍 性 ,减 小 压 差 对低 渗 致 密 油 气 藏 的 损 害 程 度 ,提 高 了 储 层 保 护 效 果 文 献 :[1 ]   B. ] . 1996.[2 ]   J . ] . 3903 ,1985.[3 ]   r W M. A ] . 6806 ,1987.[4 ]   雷 宗 明 . 高 陡 构 造 地 层 钻 井 液 密 度 的 设 计 [J ] . 大 庆 石 油 学 院 学 报 ,1997 ,21 (3) :29~ 31.[5 ]   樊 世 忠 ,鄢 捷 年 ,周 大 晨 . 钻 井 液 完 井 液 及 保 护 油 气 层 技 术 [M] . 北 京 :石 油 大 学 出 版 社 ,1996. 524~ 528.·33·第 1 期                       张 振 华 等 :保 护 高 压 低 渗 致 密 油 气 藏 的 钻 井 完 井 液 体 系 的 配 制 与 应 用© 1994 , n is a of 60° 240° , a 0° (360° ) 180° . d in of of 24 (1) :28~ 30 51400 , is by of in is be of be or to or of of 24 (1) :31~ 33 1. 02200 , 2. 51400 , 3. 41000 , in of A Cl is of is to of in of of 2. 3 %. of 5. 7 % , 1. 0 % of on - Sb 24 (1) :34~ 36 51400 , of is by 2. of on - Sb is by It - Sb of TA RD a - Sb 221·                           24   1   2000
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