王建忠， 洪亞飛， 孫志剛

(1.中國石油大學(北京)博士后流動站，北京 102249； 2.中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島 266580；3.勝利油田地質(zhì)科學研究院開發(fā)實驗室，山東東營 257000)

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低滲透縫洞型儲層損害及保護措施研究

王建忠1,2， 洪亞飛2， 孫志剛3

(1.中國石油大學(北京)博士后流動站，北京 102249； 2.中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島 266580；3.勝利油田地質(zhì)科學研究院開發(fā)實驗室，山東東營 257000)

通過水鎖損害、濾液損害、固相顆粒侵入損害等實驗，對低滲透縫洞型儲層的損害機理進行了研究。結(jié)果表明，固相顆粒侵入損害是低滲透縫洞型儲層的主要損害方式。設(shè)計了不加和添加滲透劑的兩種顆粒狀暫堵劑配方，結(jié)果表明，在0.25%KPA+4.8%膨潤土+0.87%KCl+1%纖維封堵劑+2.7%復(fù)合暫堵劑基礎(chǔ)上，添加1%滲透劑的配方相比不添加滲透劑的配方，在鉆井液堵塞實驗中，能使?jié)B透率堵塞率均值提高9%，滲透率恢復(fù)值均值提高9.8%；在返排解堵實驗中，滲透率恢復(fù)值也得到不同程度的提高，最大達到12%。這表明該配方能有效提高儲層滲透率，可以避免屏蔽環(huán)堵塞，起到保護儲層的作用。

低滲透； 縫洞型儲層； 固相顆粒侵入損害

低滲透油田儲量是我國最主要的未動用的探明地質(zhì)儲量，如何減少低滲透儲層損害，有效保護儲層，提高低滲透油田的開發(fā)效益，對石油工業(yè)的持續(xù)發(fā)展起著非常重要的作用[1-2]。在勘探、鉆井和試油過程中，鉆井過程中鉆井液漏失情況嚴重，鉆井液漏失容易引起儲層上段的井壁不穩(wěn)定，漏失的鉆井液對儲層會造成較大的傷害[3-4]；當儲層縫洞發(fā)育時，由于平衡鉆井時正壓差過大，部分固相顆粒會侵入儲層，降低油層滲透率，從而影響儲層的開發(fā)效果[5-8]。本文對低滲透縫洞型儲層損害機理開展了實驗研究，并針對低滲透縫洞型油藏儲層提出了有效保護技術(shù)，為低滲透縫洞型油藏的高效開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 低滲透縫洞型儲層損害機理

采用JHMD動態(tài)損害儀進行，測定內(nèi)容包括水鎖損害、濾液損害和固相顆粒侵入損害，在實驗溫度為85 ℃，實驗壓差為5.5 MPa，循環(huán)剪切速率為400 s-1的情況下。沿著鉆井液損害方向注入模擬地層水，對縫洞型儲層的巖心的滲透率進行測定，與巖心的原始滲透率相比，從而判定巖心的水鎖損害。同理在水鎖損害的基礎(chǔ)上，注入帶有濾液和固相顆粒的地層水，進行濾液損害和固相顆粒侵入損害的測定，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 縫洞型巖心損害機理實驗數(shù)據(jù)

對表1實驗測量得到的數(shù)據(jù)進行分析，原始滲透率通過水鎖損害和濾液損害后滲透率降低較小，而通過固相顆粒損害后滲透率降低較大，表明固相顆粒的侵入對儲層的滲透率影響較大。3種損害方式的儲層損害率大小依次為固相顆粒侵入損害、水鎖損害、濾液損害。這表明了固相顆粒侵入損害是主要的損害方式。所以，需要對縫洞發(fā)育儲層開展以固相顆粒侵入損害為主的保護技術(shù)研究，使儲層在鉆井過程中得到有效保護。

2 縫洞性儲層保護技術(shù)研究

2.1 暫堵劑的配方設(shè)計

通常鉆井過程中采用的充填是根據(jù)縫洞尺寸在鉆井液加入暫堵劑顆粒，對不同大小的縫洞進行封堵，同時對孔隙進行暫堵[9-10]。常用的顆粒狀暫堵劑因其粒度分布特征比較規(guī)范，具有較窄的粒徑范圍，因此通常按照一定比例將3種不同粒度分布的顆粒狀暫堵劑進行混合?；旌虾髸憾滦Чm然得到較大幅度提高，但是在正壓差作用下，在孔喉或縫洞處顆粒狀暫堵劑通過變形也很難進行有效封堵[11-12]。 本文針對鉆井和開采過程中產(chǎn)生的儲層損害，在采用混合屏蔽暫堵的基礎(chǔ)上結(jié)合疏導(dǎo)劑，保證顆粒狀暫堵劑有效滲入地層孔道，對縫洞型儲層進行封堵保護，從而提高儲層的滲透率。

本次研究中，選擇了兩種配方，第一種為不加滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方：優(yōu)選出了配方為(質(zhì)量分數(shù))0.25%KPA +4.8%膨潤土+0.87%KCl +1%纖維封堵劑+2.7%復(fù)合暫堵劑，第二種為第一種基礎(chǔ)上加質(zhì)量分數(shù)為1%滲透劑的暫堵劑滲透劑復(fù)合配方。

2.2 暫堵劑的堵塞效果

2.2.1 鉆井液堵塞效果 將取得的天然巖心通過人工造縫處理得到縫洞密度為6%、12%、16%、21%的4種類型縫洞，對不同縫洞密度巖心用兩種暫堵液進行污染試驗評價。持續(xù)的污染時間為70 min。在保持其他參數(shù)不變分別測算污染前、污染后的滲透率。實驗結(jié)果如表2所示。

表2 堵塞效果評價實驗結(jié)果

由表2可知，隨著縫洞密度的增大，整體滲透率堵塞率降低，滲透率的恢復(fù)值也降低。不加滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方巖心滲透率堵塞率最高只有89.7%，滲透率的恢復(fù)值只有87.3%。加了滲透劑的顆粒狀暫堵劑配方巖心滲透率堵塞率最高可達98.7%，滲透率的恢復(fù)值高達97.2%。加入滲透劑使得滲透率堵塞率的平均值提高9%，滲透率恢復(fù)值的平均值提高9.8%，說明加入滲透劑可以有效避免鉆井液濾液和固相顆粒侵入儲層對儲層造成損害。

2.2.2 返排解堵效果 在實驗中將巖心夾持器接入鉆井液高溫高壓動態(tài)綜合測試儀上，用含滲透劑和不含滲透劑兩種鉆井液對巖樣進行反向污染，測算壓差為0.5、1.0、1.5 MPa時的滲透率。計算不同條件下的滲透率恢復(fù)率，結(jié)果見表3。

由表3可知，無論暫堵劑中含不含滲透劑，當返排壓力增大時，縫洞性巖心滲透率恢復(fù)值也將隨之增大；添加滲透劑能夠使不同縫洞密度巖樣在不同返排壓力下的滲透率恢復(fù)值均得到不同程度的提高，其中縫洞密度為6%的巖心在1.5 MPa的返排壓力下，滲透率恢復(fù)值提高程度最高，達到12%。這表明加入了滲透劑，可以有效提高滲透率恢復(fù)值，返排更加成功，可以有效避免屏蔽環(huán)堵塞。

表3 返排解堵實驗結(jié)果

3 結(jié)論

(1) 實驗測試表明原始滲透率通過水鎖損害和濾液損害后滲透率降低較小，通過固相顆粒損害后滲透率降低較大，固相顆粒的侵入損害為縫洞型儲層的主要損害方式。

(2) 通過在顆粒暫堵劑中加入滲透劑，鉆井液堵塞效果實驗中滲透率堵塞率均值提高9%，滲透率恢復(fù)值均值提高了9.8%；返排解堵實驗中，滲透率恢復(fù)值均得到不同程度的提高，最大達到12%。表明該配方能有效提高儲層滲透率，可以避免屏蔽環(huán)堵塞，起到保護儲層的作用。

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(編輯 宋官龍)

The Research of Low Permeability Fractured Reservoir Damage and Protection

Wang Jianzhong1,2, Hong Yafei2, Sun Zhigang3

(1.PostdoctoralFlowStation,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China; 2.CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266580,China; 3.DevelopmentLaboratoryofGeologicalScienceResearchInstituteofShengliOilfield,DongyingShandong257000,China)

The damage mechanism of water locking damage, filtrate damage and solid particle invasion damage on low permeability seam cave type reservoir layer was studied. The results showed that the solid particle invasion damage was the main damage mode in low permeability fracture cave type reservoir. Hereby, two kinds of granular temporary plugging agent formula with and without penetrating agent were designed. The results show that, in drilling fluid plugging plug experiment, the permeability plugging rate value was increased by 9% and the permeability recovery value is increased by 9.8% when 1% penetrant was added to the compound temporary plugging agent composed with 0.25%KPA, 4.8% bentonite, 0.87%KCl, 1% fiber plugging agent and 2.7% compound temporary plugging agent. In the anti resolve plugging experiment, the permeability recovery value was also increased, and the maximum reached 12%. It shows that the formula can effectively improve reservoir permeability, avoid the shielding ring blockage, and play the role of protecting reservoir.

Low permeability; Fracture reservoir; Solid phase damage

1006-396X(2015)03-0066-04

2015-04-01

2015-04-28

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助(14CX05025A)。

王建忠(1973-)，男，博士，副教授，從事油氣滲流理論、油氣田開發(fā)技術(shù)研究；E-mail: wangjzh@upc.edu.cn。

TE348

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.03.014