黃 倩，張 馳

（長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢 430100）

1 鉆井液對(duì)低滲透儲(chǔ)層的污染

一般鉆井液中的固相顆粒侵入儲(chǔ)層時(shí)，會(huì)堵塞儲(chǔ)層孔道，使儲(chǔ)層滲透率降低。同時(shí)，鉆井液液相進(jìn)入儲(chǔ)層后，會(huì)使儲(chǔ)層粘土發(fā)生膨脹，顆粒分散運(yùn)移，進(jìn)而堵塞儲(chǔ)層的孔道。對(duì)于低滲透儲(chǔ)層液相侵入也會(huì)產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，阻礙油氣流動(dòng)。

鉆井液中有機(jī)處理劑被油氣孔道的巖石，粘土吸附，降低儲(chǔ)層的滲透率，或吸附運(yùn)移的粘土微粒絮凝沉淀堵塞儲(chǔ)層，或遇高價(jià)離子產(chǎn)生沉淀堵塞儲(chǔ)層。鉆井液中表面活性劑進(jìn)入儲(chǔ)層，改變孔道的潤(rùn)濕性，使油相的滲透率降低[1]。

1.1 鉆井液液相侵入低滲透儲(chǔ)層深度研究

模擬井下動(dòng)態(tài)條件，采用DW-Ⅱ高溫高壓動(dòng)態(tài)污染儀對(duì)儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)污染，圍壓5 MPa，驅(qū)替壓力3.5 MPa，用聚合物鉆井液污染巖心，污染時(shí)間120 min，觀察鉆井液對(duì)不同滲透率儲(chǔ)層侵入深度與浸泡時(shí)間的關(guān)系變化。通過介入現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)資料換算后，可知低滲近致密儲(chǔ)層浸泡30 d才能侵入50 mm，即使對(duì)儲(chǔ)層有一定損害也可以通過射孔解決，所以可以不用考慮鉆井液對(duì)低滲近致密儲(chǔ)層的損害。而對(duì)特低滲透儲(chǔ)層，如果打開儲(chǔ)層后浸泡時(shí)間不超過7 d，也可以不考慮鉆井液的損害[2]。

1.2 鉆井液固相侵入低滲透儲(chǔ)層深度研究

為了確定鉆井液固相對(duì)低滲儲(chǔ)層的損害深度和不同深度儲(chǔ)層的傷害程度，利用三種滲透率的人造陶瓷巖心進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)后，測(cè)出鉆井液污染后巖心的滲透率恢復(fù)值，最后將巖心烘干，氣測(cè)烘干后巖心的滲透率，從而確定鉆井液固相對(duì)巖心的傷害程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表 1）。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1可以看出，巖心TC-1滲透率為0.62×10-3μm2，被鉆井液污染后滲透率恢復(fù)值為99.2%，烘干滲透率為100%，即鉆井液固相對(duì)巖心TC-1的傷害率為0；巖心TC-2滲透率為2.15×10-3μm2，被鉆井液污染后滲透率恢復(fù)值為98.5%，烘干滲透率為99.1%，即鉆井液固相對(duì)巖心TC-2的傷害率為0.9%；巖心TC-3滲透率為43.39×10-3μm2，被鉆井液污染的深度為0～6 cm，被鉆井液污染后滲透率恢復(fù)值為39.5%～94.9%，烘干滲透率為100.9%，即鉆井液固相對(duì)巖心TC-3的傷害率為0。由此可以看出，鉆井液固相對(duì)三種低滲儲(chǔ)層的污染都不嚴(yán)重，所以鉆井液固相不是鉆井液對(duì)低滲儲(chǔ)層污染的主要方面[3]。

1.3 鉆井液液相損害儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)研究

以基山巖心為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，注入聚合物鉆井液，同時(shí)測(cè)量巖心的滲透率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

從表2可以看出，注聚合物鉆井液后，使巖心滲透率從原來的 12.976×10-3μm2下降到 5.41×10-3μm2，滲透率損失58.31%，從而可以看出鉆井液液相對(duì)低滲透儲(chǔ)層傷害的嚴(yán)重性。

吉林油田的讓字井區(qū)塊扶余油層，伊通區(qū)塊雙二段儲(chǔ)層，德惠區(qū)塊沙河子組儲(chǔ)層和王府區(qū)塊油層都為特低孔、超低滲砂巖油氣藏。結(jié)合以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：鉆井液液相污染才是吉林油田四個(gè)區(qū)塊鉆井液對(duì)油藏污染的主要方面。

表1 聚合物鉆井液污染后不同滲透率恢復(fù)值

表2 靜態(tài)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 解除鉆井液液相對(duì)儲(chǔ)層污染的方法

鉆井液液相對(duì)儲(chǔ)層的污染主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是鉆井液液相與地層水礦化度不平衡，特別是水敏性礦化物含量較高的地層，就會(huì)造成孔隙粘土的膨脹，使孔喉進(jìn)一步變小，導(dǎo)致滲透率嚴(yán)重下降。二是鉆井液液相侵入低滲透層引起儲(chǔ)層水鎖效應(yīng)[4]。

2.1 解除鉆井液液相對(duì)儲(chǔ)層的水敏性傷害

通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試得出KCl對(duì)泥頁(yè)巖的抑制性很強(qiáng)，KCl在抑制頁(yè)巖水化方面有較好的效果，原因主要在于:一是由于K+常常比Na+或Ca2+優(yōu)先被粘土所吸附，會(huì)促使晶層間脫水，使晶層受到壓縮，形成緊密的構(gòu)造，從而能夠有效地抑制粘土水化。二是由于K+的直徑為0.266 nm，其大小剛好可以嵌入氧六角環(huán)結(jié)構(gòu)，很難交換下來[5]。

對(duì)國(guó)內(nèi)所用效果較好的配方進(jìn)行優(yōu)選，首先運(yùn)用滾動(dòng)回收法，測(cè)出各種配方抑制性，然后再將原始滲透率為0.011 3 μm2的巖心（該巖心的水敏性指數(shù)為83.95%，為強(qiáng)水敏）用海水污染，再依次用不同濃度的KCl溶液，聚合醇溶液和KPAM溶液驅(qū)替，依次測(cè)得驅(qū)替后巖心的滲透率恢復(fù)率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可知當(dāng)KCl含量3%時(shí)，巖屑的一次回收率較高，達(dá)到了94%以上。巖心的初始滲透率為0.011 3 μm2，當(dāng)用海水污染后，巖心的滲透率降為0.005 1 μm2，當(dāng)用3%KCl溶液驅(qū)替后，滲透率恢復(fù)率為95%，所以3%KCl溶液能有效的解除儲(chǔ)層的水敏性傷害[6]。

2.2 解除鉆井液液相對(duì)儲(chǔ)層的水鎖傷害

解除儲(chǔ)層水鎖傷害的方法主要有物理法和化學(xué)法。物理解除法主要通過改變生產(chǎn)制度或加熱等手段來解除水鎖，但改變生產(chǎn)制度現(xiàn)在對(duì)大部分氣井來說，不具有推廣價(jià)值，加熱法耗能大，現(xiàn)場(chǎng)操作性不強(qiáng)，對(duì)低滲致密氣藏適應(yīng)性差?；瘜W(xué)解除法主要是通過加入表面活性劑，達(dá)到解除水鎖傷害的目的。該方法操作簡(jiǎn)單，成本低，因此更具有現(xiàn)場(chǎng)操作的可行性[7]。

2.2.1 表面活性劑在解除鉆井液水鎖傷害中的應(yīng)用通過對(duì)常用表面活性劑降低表面張力能力進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果顯示ABSN和OP-10的表面張力較小，分別為34.75 mN/m和35.45 mN/m。所以董淼選擇了ABSN和OP-10作為防水鎖劑。

對(duì)常用表面活性劑溶液解除儲(chǔ)層水鎖的能力進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。

從表3中可以看出，四種不同滲透率的巖心，被模擬地層水污染后，再用表面活性劑溶液驅(qū)替后，巖心的滲透率恢復(fù)率在91.25%～95.33%。所以表面活性劑溶液能很好的解除儲(chǔ)層的水鎖，恢復(fù)地層的滲透率[8]。

表3 表面活性劑溶液解除儲(chǔ)層水鎖的能力數(shù)據(jù)

2.2.2 甲醇在解除鉆井液水鎖傷害中的應(yīng)用 以蘇6井區(qū)為研究對(duì)象，在蘇6井區(qū)氣藏傷害因素研究及降低水鎖方法研究中研究解除蘇6氣藏水鎖的方法，并對(duì)各種解除方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，解除劑有：甲醇，乙醇和表面活性劑FS208-CAO溶液[9]。其實(shí)驗(yàn)具體過程如下：

首先，測(cè)試了三種試劑在不同濃度下的界面張力，（見表4）。從表4中可以看出只要在水中加入一定量的甲醇，體系的界面張力就可降至31.8 mN/m，所以甲醇能較好的降低界面張力。

然后，又測(cè)試了同一濃度解除劑對(duì)巖心的水鎖傷害解除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，同濃度三種試劑處理后，甲醇對(duì)三塊巖心的氣體氣測(cè)滲透率恢復(fù)率最高，平均達(dá)到27.7%，乙醇為12.8%，表面活性劑FS208-CAO為5.2%，三種試劑甲醇的解除水鎖效果最好。同時(shí)甲醇有易揮發(fā)性，注入醇再升高溫度，可結(jié)合蒸發(fā)作用降低含水飽和度，使解除水鎖效應(yīng)的效果更好[10]。

表4 界面張力測(cè)量結(jié)果（20℃）

3 結(jié)論

（1）對(duì)于低滲透油氣藏而言，鉆井液液相污染才是儲(chǔ)層污染的主要原因。

（2）通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)KCl對(duì)泥頁(yè)巖的抑制性很強(qiáng)，其中，3%KCl溶液在一定程度上是能有效解除儲(chǔ)層水敏傷害的。

（3）通過室內(nèi)研究以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，表面活性劑溶液能很好的解除儲(chǔ)層水鎖現(xiàn)象，恢復(fù)儲(chǔ)層的滲流能力。甲醇也能較好的降低儲(chǔ)層空間中的油水界面張力。同時(shí)，甲醇易揮發(fā)，在注入醇后再升高儲(chǔ)層溫度，可結(jié)合蒸發(fā)作用降低含水飽和度，使解除水鎖效應(yīng)的效果更好，起到輔助解水鎖的效果。

[1]Bennion D B,Thomas F B，Ma T.Formation Damage Processes Reducing ProductivityofLow PermeabilityGas Reservoirs[R］.SPE 60325.

[2]徐同臺(tái)，趙敏，熊友民，等.保護(hù)油氣層技術(shù)[M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[3]樊世忠，等著.鉆井液完井液及保護(hù)油氣層技術(shù)[M］.山東：石油大學(xué)出版社，1996：524-530.

[4]張紹槐，羅平亞.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M］.北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[5]薛玉志，藍(lán)強(qiáng)，李公讓，等.超低滲透鉆井液體系及性能研究[J］.石油鉆探技術(shù)，2009，37（1）：46-52.

[6]徐同臺(tái)，趙敏，熊友明，等.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.