王劍杰

【摘要】在儲層裂縫發(fā)育的油氣井修井作業(yè)中，為了阻止工作液進(jìn)入裂縫，避免裂縫被堵塞，實(shí)現(xiàn)儲層保護(hù)，基于修井作業(yè)中裂縫性儲層損害機(jī)理研究成果和利用特種材料在裂縫端部形成暫堵的思路，研制出了一種新型裂縫暫堵劑。該暫堵劑在室內(nèi)性能測試中能夠?qū)p寬為1-2mm的人造裂縫形成暫堵，暫堵材料在裂縫端部形成堆積而很少進(jìn)入裂縫內(nèi)部，容易解堵。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該暫堵劑能夠承受30MPa的正壓差和140℃的地層溫度，暫堵形成后能夠大幅度減少工作液進(jìn)入儲層，不僅實(shí)現(xiàn)了對儲層的保護(hù)，還能夠依靠負(fù)壓順利解堵，作業(yè)后氣井產(chǎn)能基本保持了作業(yè)前的水平。這說明在修井作業(yè)中采用暫堵技術(shù)保護(hù)裂縫性儲層是可行的。

【關(guān)鍵詞】裂縫性儲集層 暫堵劑 油氣層保護(hù) 修井作業(yè)

一些裂縫性油藏在作業(yè)后，產(chǎn)量卻并不像預(yù)測的那么高或產(chǎn)量嚴(yán)重下降。這是因?yàn)?，在作業(yè)過程中油層被工作液污染，裂縫被嚴(yán)重堵塞，流動阻力增大造成的。對此，目前常用的對策是減少工作液中的固相含量、避免近井壁地帶的封堵。然而，工作液中的液相進(jìn)入儲層裂縫同樣會造成污染，而目前采用的近井壁封堵材料多為水泥漿型、凝膠型或屏蔽暫堵型，這些材料在應(yīng)用中普遍存在耐高溫高壓性能不好、工藝復(fù)雜、易引起其他損害等缺陷。

許多學(xué)者研究表明，裂縫性儲層的損害因素主要有固相顆粒及微粒、黏土礦物、巖石的水敏及速敏等。張振華等人對四川石炭系碳酸鹽巖儲層的完井模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工作液對儲層的損害主要是濾液侵入和固相顆粒堵塞，其中固相顆粒和濾餅是造成裂縫性儲層損害的主要因素，水鎖和濾膜是造成孔隙型儲層損害的主要因素。實(shí)鉆條件下，固相顆粒、微粒與鉆井工作液中各種組分的泥餅、濾餅及泥膜，是裂縫孔隙型碳酸鹽儲層的主要傷害因素。泥餅以嵌入井壁部分孔、洞、縫的形式附著在井壁上，濾餅則以侵入裂縫方式深入裂縫。掃描電鏡能譜分析表明，泥膜普遍存在于碳酸鹽巖儲層的孔隙、喉道和裂縫壁，是裂縫孔隙型碳酸鹽巖儲層最普遍、最重要的損害因素之一。研究表明，造成損害的原因之一是鉆井液濾液進(jìn)入地層增大了水膜厚度，二是鉆井液顆粒侵入儲層堵塞了滲流通道。

筆者認(rèn)為，裂縫性儲層在修井過程中存在的損害因素主要有固相侵入損害、液相侵入損害、敏感性損害、無機(jī)垢損害和水相圈閉損害。因此，需要研究一種既能阻止或減少固相、液相進(jìn)入儲層裂縫，又能在高溫高壓條件下正常工作、工藝簡單、不易引起其他損害的技術(shù)來保護(hù)裂縫性儲層。

1 暫堵機(jī)理

在工作液中加入與儲層漏失通道匹配的固相粒子和纖維結(jié)網(wǎng)劑，利用纖維材料的團(tuán)絮狀結(jié)網(wǎng)架橋，使固相顆粒在一定的正壓差下在裂縫端面形成有效的暫堵，并在數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)形成具有一定承壓能力、滲透率極低的暫堵層，防止儲層漏失的發(fā)生。工作液中加入軟性粒子，能夠進(jìn)一步封堵細(xì)小的孔隙和微裂縫。圖1為裂縫端面的暫堵模型。從圖棻可以看出，固相顆粒和纖維在裂縫端面形成架橋和封堵，軟性粒子進(jìn)一步填充微小間隙；材料僅在裂縫端面形成暫堵，不進(jìn)入裂縫深部。

圖1 裂縫端面的暫堵模型

2 裂縫性暫堵劑的穩(wěn)定性2.1 高溫穩(wěn)定性

在140℃溫度下進(jìn)行流動試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)前后各材料無明顯性狀變化。配置好的暫堵材料在130-140℃下保溫存放，10天后測定其黏度，用黏度的降低值評價其液體的穩(wěn)定性，試驗(yàn)測得暫堵劑的黏度降低值≤40%，說明材料具有較好的高溫穩(wěn)定性。2.2 高壓穩(wěn)定性

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試暫堵劑所形成的暫堵層，試驗(yàn)時間不少于2小時，能夠承受5MPa正壓差。

2.3 陽離子穩(wěn)定性

由于軟性粒子有機(jī)高分子材料束縛水的能力會受到二價陽離子的影響，如果二價陽離子的濃度超過一定范圍就會大大降低材料束縛水的能力；在同等條件下，就使得價格昂貴的固化劑加量大幅度增加，從經(jīng)濟(jì)性上就失去了使用的可能。因此，該暫堵劑不能采用含有過高濃度二價陽離子的液體配液。2.4 與地層水的配伍性

由于固相顆粒和纖維材料不與地層水反應(yīng)產(chǎn)生沉淀、分層和絮凝，所以配伍性試驗(yàn)只測試軟性粒子和地層水的配伍性。試驗(yàn)采用的地層水為CaCl型，呈淺黃色，有臭味，不透明，有少量黃色沉淀；PH值為7.06，密度1.048kg/L，在地層水中混入等量的軟性粒子，觀察混合液有無沉淀、分層和絮凝。從試驗(yàn)現(xiàn)象來看，材料和地層水混合后沒有沉淀、分層和絮凝，說明與地層水的配伍性良好；但是混合液的黏度有所下降，這是由于混合液中增加了水、同時地層水中的二價陽離子對材料束縛水的能力有所影響所致。

近年來，各油田在修井作業(yè)中，在壓井液中加入了裂縫性暫堵劑。裂縫性暫堵劑配液比較簡單，現(xiàn)場需要帶攪拌器的配液罐即可。為了保證暫堵劑的有效性，一般采用淡水配液。修井作業(yè)一般采用擠壓井和循環(huán)壓井。裂縫性暫堵劑的用量都小于10m3。將暫堵劑替至壓裂層段上部后，關(guān)井并用小排量將暫堵劑替至壓裂層段，當(dāng)泵壓急劇增高后，停泵觀察1-2小時，待暫堵層形成后，開井口觀察。如果不漏失或漏失速率小于0.5m3/h，則可進(jìn)行下步作業(yè)。由此可見，該暫堵劑的施工暍配液和注入工藝簡單，易操作。

3 結(jié)論

（1）修井作業(yè)中，裂縫發(fā)育儲層易發(fā)生固相侵入、液相侵入、敏感性損害和無機(jī)垢損害，尤其是低孔低滲氣層還易引發(fā)水相圈閉損害。

（2）特種裂縫性暫堵劑由固相顆粒、纖維結(jié)網(wǎng)劑和軟性粒子組成，能夠于數(shù)秒內(nèi)在裂縫端面形成有效的暫堵帶，防止固相和液相進(jìn)入裂縫，且易返排。

（3）特種裂縫性暫堵劑在大慶油田升深、徐深氣田部分氣井的修井作業(yè)中得到成功應(yīng)用，能夠承受140℃的溫度和30MPa的壓力。

（4）特種裂縫性暫堵劑能有效防止裂縫性儲層的壓井液漏失，投產(chǎn)后產(chǎn)能恢復(fù)可以達(dá)到100%。

（5）對更大縫寬的裂縫暫堵技術(shù)需要進(jìn)一步研究。