張耀元,張群

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實(shí)驗(yàn)中心，廣東 湛江 524000)

蔣官澄

教育部石油工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京102249

周廣巍,龐俊

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實(shí)驗(yàn)中心，廣東 湛江 524000)

鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

張耀元,張群

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實(shí)驗(yàn)中心，廣東 湛江 524000)

蔣官澄

教育部石油工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京102249

周廣巍,龐俊

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司中海油實(shí)驗(yàn)中心，廣東 湛江 524000)

通過對(duì)鶯歌海盆地區(qū)域地層的潛在損害因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明該區(qū)域地層存在強(qiáng)水敏性損害，弱堿敏和弱應(yīng)力敏感損害；同時(shí)對(duì)該地區(qū)儲(chǔ)層孔滲特征進(jìn)行分析，提出了適應(yīng)該區(qū)域儲(chǔ)層特性的理想充填粒子暫堵和改變巖石表面性質(zhì)的油保技術(shù)，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應(yīng)用軟件優(yōu)選出合理的暫堵劑分布比例，結(jié)合性能良好表面活性劑從封堵和降低油氣在孔隙中的流動(dòng)阻力2方面來提高儲(chǔ)層保護(hù)效果。該體系能夠有效保護(hù)儲(chǔ)層，巖心滲透率恢復(fù)值達(dá)到90%左右，達(dá)到提高油氣產(chǎn)量的目的。

低滲透儲(chǔ)層；儲(chǔ)層損害；理想充填；暫堵；架橋粒子

鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層孔隙度平均值為17.98%，滲透率平均值為7.19mD，孔隙度與滲透率存在較好的相關(guān)性，該區(qū)域儲(chǔ)層具有典型的低孔、低滲特點(diǎn)，在鉆井、完井過程中，存在強(qiáng)水敏性儲(chǔ)層損害，酸敏和堿敏性損害較弱；鉆井液中有害微粒運(yùn)移堵塞孔隙和微裂縫，造成對(duì)儲(chǔ)層的損害。因此，如何提高鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層保護(hù)能力變得尤為重要。

1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

1.1 儲(chǔ)層孔隙類型

該區(qū)域氣藏儲(chǔ)層有7種孔隙類型，以粒間孔和鑄?？诪橹?，次為粒內(nèi)溶孔，可見少量的生物體腔孔和晶間孔，總面孔率平均為18.7%，為粒間孔-溶蝕孔型儲(chǔ)層，粒間孔、鑄?？诪橹饕獌?chǔ)集空間，長石等粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔次之，除此之外，在巖心上還觀察到裂隙。另外，雜基微孔、鑄?？缀陀锌紫x體腔孔等孔隙類型也有少量的分布[1]。整體來看主要孔隙組合類型為粒間孔-鑄模孔組合類型。

1.2 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

毛細(xì)管壓力資料統(tǒng)計(jì)表明研究區(qū)最大孔喉半徑在1.46～4.75μm之間分布，平均為2.39μm；孔喉半徑平均值在0.46～1.74μm之間分布，平均為0.86μm；主要為微喉道，少量為細(xì)喉道?？勺償嗝娴氖湛s部分是主要喉道，次為片狀、彎片狀喉道。平均孔喉比為6.71，配位數(shù)主要在2～4，孔隙發(fā)育處連通性尚可。

1.3 儲(chǔ)層孔滲特征

主要選取了鶯歌海盆地區(qū)域6口井巖心進(jìn)行試驗(yàn)分析，該區(qū)域儲(chǔ)層滲透率主要分布在0.001～14mD之間，平均滲透率為7.19mD；孔隙度主要分布在8%～20%之間，平均孔隙度為17.98%。儲(chǔ)層孔隙度和滲透率二者存在較好的相關(guān)性，整體表現(xiàn)為滲透率隨孔隙度增大而增大。其中DF XX4井地層孔隙度與滲透率相關(guān)性不明顯，反映了孔隙間連通性較差[2]。

2 儲(chǔ)層潛在損害因素評(píng)價(jià)

參照SY/T5358—2006標(biāo)準(zhǔn)，選取鶯歌海盆地區(qū)域DF XX4井2907m(1#)和2914m(2#)井深的巖心進(jìn)行儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)。

2.1 水敏評(píng)價(jià)

水敏性試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，1#、2#巖心滲透率分別由3.47mD降至0.968mD，由1.99mD降至0.574mD，巖心的水敏損害率分別為72.1%和71.2%，說明該區(qū)域地層具有強(qiáng)水敏性。

2.2 速敏評(píng)價(jià)

速敏性試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，采取流量為0.5～6mL/min的范圍，1#巖心的最小滲透率(Kmin)為0.662mD，最大滲透率(Kmax)為0.965mD；2#巖心Kmin為1.60mD，Kmax為2.13mD，1#和2#巖心的Kmin/Kmax分別為0.69，0.78，則該區(qū)域儲(chǔ)層液測(cè)速敏損害較弱。

圖1 地層水敏性評(píng)價(jià) 圖2 低滲透儲(chǔ)層速敏評(píng)價(jià)

2.3 酸敏評(píng)價(jià)

注入酸液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的HCl，酸敏性試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，注酸后，巖心1#、2#的滲透率分別由1.06、0.435mD降至0.987、0.421mD，儲(chǔ)層損害率僅為6.9%和3.2%，則該地區(qū)儲(chǔ)層存在弱酸敏損害。

2.4 堿敏評(píng)價(jià)

堿敏性試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，當(dāng)pH值由7升至13時(shí)，巖心1#、2#滲透率分別由13.2mD降至9.59mD，由3.21mD降至2.30mD，巖心的堿敏損害率分別為27.3%和28.3%，該地區(qū)儲(chǔ)層堿敏性較弱。

圖3 低滲透儲(chǔ)層酸敏評(píng)價(jià) 圖4 低滲透儲(chǔ)層堿敏性評(píng)價(jià)

圖5 低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感試驗(yàn)結(jié)果

2.5 應(yīng)力敏感評(píng)價(jià)

應(yīng)力敏感試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，當(dāng)靜圍壓由2.5MPa增至20MPa時(shí)，滲透率由1.16mD降低為0.986mD；當(dāng)靜圍壓由20MPa降至2.5MPa時(shí)，滲透率由0.986mD升至1.07mD。則該地區(qū)儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性為較弱。

通過對(duì)鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層潛在損害因素進(jìn)行分析研究，表明該區(qū)域儲(chǔ)層巖心具有較強(qiáng)的水敏損害特征，弱堿敏和弱應(yīng)力敏感損害。

3 鶯歌海盆地儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層為中孔低滲儲(chǔ)層，滲透率主要分布在0.001～14mD，平均滲透率為7.19mD，在鉆井施工過程中，鉆完井液中的濾液和固相在壓差作用下進(jìn)入儲(chǔ)層，而且該區(qū)域地層存在較強(qiáng)的水敏，弱速敏和應(yīng)力敏感性，產(chǎn)生水鎖和固體顆粒堵塞孔喉，造成儲(chǔ)層有效滲透率下降，嚴(yán)重影響油氣產(chǎn)量。

儲(chǔ)層損害最基本的機(jī)理包括孔喉的物理堵塞(固體顆粒侵入、聚合物侵入、黏土膨脹、結(jié)垢等)和相對(duì)滲透率的改變(流體阻塞、乳化、潤濕性改變等)?？紤]到鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層的孔滲特征，采用理想粒子充填和改變儲(chǔ)層巖石表面性質(zhì)的方法提高儲(chǔ)層保護(hù)效率[3～5]。

3.1 理想粒子充填

3.1.1 理想粒子充填原理

鶯歌海盆地區(qū)域滲透率從0.001～300mD不等，儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)一般有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，孔喉尺寸一般呈正態(tài)分布，存在很大的差異。傳統(tǒng)的暫堵方案都是以儲(chǔ)層的平均孔徑和暫堵劑的粒度中值作為確定暫堵方案的依據(jù)，難以形成強(qiáng)有效的不同級(jí)配封堵，也就達(dá)不到最佳的油氣層保護(hù)效果[6]。對(duì)于保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液，正確的做法是，需要根據(jù)孔喉尺寸加入具有連續(xù)粒徑序列分布的暫堵劑顆粒來有效地封堵儲(chǔ)層中大小不等的各種孔喉以及暫堵顆粒之間形成的孔隙。只有形成這種合理的粒徑序列分布，才能確保形成濾失量極低的致密泥餅，阻止固相顆粒以及濾液侵入地層[7]。

3.1.2 理想充填粒子的選取

根據(jù)鶯歌海盆地區(qū)域儲(chǔ)層的相關(guān)孔滲數(shù)據(jù)，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應(yīng)用軟件優(yōu)選出合理的暫堵劑比例分布。細(xì)暫堵劑顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，中粗暫堵劑顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%。

3.2 改變巖石表面性質(zhì)

對(duì)于低滲、特低滲儲(chǔ)層，單純的封堵不能有效保護(hù)儲(chǔ)層，加入表面活性物質(zhì)，可以大大降低巖石的表面張力，從而減少氣相通過巖石孔隙的阻力，防止儲(chǔ)層相對(duì)滲透率的降低[8]。

通過室內(nèi)測(cè)得的幾類表面活性劑溶液的表面張力，試驗(yàn)結(jié)果見表1。可以看出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%ABSN溶液表面張力最低，為25.5mN/m，因此選用ABSN對(duì)鉆井液進(jìn)行優(yōu)化。

表1 幾種表面活性劑表面張力測(cè)定

4 鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

4.1 鉆井液性能影響評(píng)價(jià)

針對(duì)該區(qū)域低滲透儲(chǔ)層的特點(diǎn)，提出向現(xiàn)場(chǎng)鉆井液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的不同級(jí)配比例暫堵粒子和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的表面活性劑ABSN的儲(chǔ)保方案。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，向現(xiàn)場(chǎng)鉆井液中加入暫堵粒子和表面活性劑ABSN后，鉆井液的切力增加，濾失量降低，對(duì)鉆井液的性能沒有明顯影響。

表2 暫堵粒子和ABSN對(duì)鉆井液性能的影響

注：μa為表觀黏度；μp為塑性黏度；τd為動(dòng)切力；τi為初切力；τf為動(dòng)切力；VAPI為API失水量；VHTHP為高溫高壓失水量。

表3 優(yōu)化后鉆井液污染前后滲透率恢復(fù)率

4.2 儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液返排效果評(píng)價(jià)

取該區(qū)域6塊儲(chǔ)層巖心進(jìn)行污染試驗(yàn)，測(cè)得巖心污染前后滲透率恢復(fù)率，試驗(yàn)結(jié)果見表3。經(jīng)加入暫堵粒子和表面活性劑的鉆井液污染后的巖心，其滲透率恢復(fù)值明顯高于現(xiàn)場(chǎng)鉆井液。這是因?yàn)椴捎美硐肓Ｗ犹畛浜透淖儍?chǔ)層巖石表面性質(zhì)的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，能夠在近井地帶形成致密的橋堵帶，阻止鉆井液固相和濾液侵入地層深處而引起儲(chǔ)層損害，能夠有效保護(hù)儲(chǔ)集層。

5 結(jié)論

1)通過研究表明鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲(chǔ)層存在嚴(yán)重的水敏損害，而堿敏、酸敏和應(yīng)力敏感為弱傷害因素。

2)針對(duì)鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲(chǔ)層實(shí)際的孔滲特征，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應(yīng)用軟件優(yōu)選合理的不同粒徑暫堵劑；優(yōu)選的表面活性劑ABSN能夠有效降低巖石表面張力，從而減少氣相通過巖石孔隙的阻力，防止儲(chǔ)層相對(duì)滲透率的降低。

3)根據(jù)鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲(chǔ)層方案，加入暫堵粒子和ABSN后對(duì)鉆井液流變性能、失水性能和密度影響很小，能很好地保護(hù)低滲透儲(chǔ)層。

[1]張勇. 南海鶯瓊地區(qū)高溫高壓鉆井技術(shù)的探索[J]. 天然氣工業(yè)，1999，19(1)：71～75.

[2] 趙文，謝克姜. 南海海域高溫高壓鉆井液技術(shù)[J]. 石油鉆采工藝，2007，29(6)：87～90.

[3] 郡捷年.鉆井液工藝學(xué)[M].北京：石油大學(xué)出版社，2000

[4] 陳大鈞.油氣田應(yīng)用化學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005

[5] 徐同臺(tái)，趙忠舉.21世紀(jì)初國外鉆井液和完井液技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.

[6] 張寧生,王志偉,任曉娟,等.低滲透天然氣氣層損害機(jī)理研究[J].西安石油學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002:17(3):15-18

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

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[編輯] 帥群

2016-09-22

國家“863”項(xiàng)目 (2012AA091502，2013AA064803)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51474231)；中石油新方法新技術(shù)項(xiàng)目(2014A-4212)。

張耀元(1982-)，女，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井液及儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)工作，zhangyy1@cnooc.com.cn。

TE258.1

A

1673-1409(2017)7-0066-04

[引著格式]張耀元,張群，蔣官澄，等.鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(7):66～69.