劉峰，劉漢杰，張彬奇，張博

（1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300450 2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)公司，天津 300452）

1 引入聚合物微球HPM作為封堵材料

油田主要采用降低主要密度、濾失量和向鉆井液中加入油層保護(hù)劑等措施來(lái)保護(hù)油層，針對(duì)目前油層保護(hù)劑存在的問(wèn)題，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究，研制出了聚合物微球HPM，它具有保護(hù)油層、防塌、降濾失作用。

聚合物微球HPM是一種具有可變形的彈性粒子的聚合物。它具有無(wú)熒光性、粒度分布范圍廣等特點(diǎn)。在無(wú)須明確預(yù)知孔喉尺寸的情況下，可在井壁上快速形成一層韌性強(qiáng)、滲透性極低的封堵層，有效阻止鉆井液侵入，可對(duì)孔徑分布范圍較大的油層產(chǎn)生有效的暫堵，克服了傳統(tǒng)屏蔽暫堵技術(shù)對(duì)地層孔隙尺寸的依賴，并且可以加固井壁。

為了評(píng)價(jià)聚合物微球HPM的作用效果，室內(nèi)對(duì)聚合物微球HPM的粒徑、熒光和封堵性能進(jìn)行了相關(guān)評(píng)價(jià)。

（1）聚合物微球HPM熒光級(jí)別測(cè)試。根據(jù)熒光測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)聚合物微球HPM的熒光級(jí)別進(jìn)行對(duì)比，確定聚合物微球HPM的熒光級(jí)別小于3級(jí)，屬于無(wú)-低熒光材料，在鉆井液中應(yīng)用更容易發(fā)現(xiàn)油氣，適用于各類(lèi)探井開(kāi)發(fā)。（2）聚合物微球HPM粒度分析。從粒度測(cè)試結(jié)果可看出，聚合物微球HPM屬于納米-微米間的微小顆粒；在一定溫度下，其隨時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒粒徑逐漸變大，從納米級(jí)向微米級(jí)轉(zhuǎn)變，在進(jìn)入地層后，可以進(jìn)一步擴(kuò)展，其間的作用力可以提高封堵層的強(qiáng)度；在使用過(guò)程中配合納米級(jí)的封堵材料，其可以體現(xiàn)出好的作用效果。

2 高壓差下的儲(chǔ)層侵入深度評(píng)價(jià)及控制

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

室內(nèi)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)與篩選，最終優(yōu)選出適合優(yōu)化后PEM鉆井液體系的封堵材料。

首先選擇性能相似的三塊巖心，并配置三杯優(yōu)化后PEM鉆井液，并加入不同的封堵材料，如下表1。

表1 天然巖心的基本物性及使用鉆井液情況

2.2 實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

室內(nèi)使用高溫高壓鉆井液動(dòng)態(tài)污染測(cè)試儀（其工作壓力≤35MPa）進(jìn)行動(dòng)態(tài)濾失實(shí)驗(yàn)，其中本次研究模擬高壓差儲(chǔ)層條件為：15MPa×80℃。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）配制地層水，使用5#玻璃砂芯漏斗進(jìn)行過(guò)濾備用。（2）將天然巖心洗油、干燥，稱取干重m1，測(cè)量長(zhǎng)度L，直徑D，氣測(cè)滲透率K0。（3）將巖心抽真空飽和模擬地層水后，飽和4小時(shí)，稱取飽和后巖心重量m2。（4）將巖心裝入動(dòng)態(tài)失水儀上，緩慢倒入鉆井液當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，調(diào)整壓力為15MPa，正向污染巖心125min。

其中每15分鐘記錄一次濾失量V0、V1、V2……V23、V24。觀察流量的變化規(guī)律，并記錄不同時(shí)間下流量。構(gòu)建時(shí)間與體積的變化曲線，并擬合出時(shí)間t與鉆井液濾失量V的關(guān)系曲線，如下圖1。其中侵入深度為rd。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)擬合出濾失量與時(shí)間的關(guān)系曲線和函數(shù)，然后模擬油層浸泡不同時(shí)間條件下的巖心濾失總量推算巖心侵入深度。

圖1 3塊巖心在不同污染時(shí)間下的濾失量

假設(shè)鉆井液濾液完全充滿巖心，濾液體積V為巖心體積與巖心孔隙度之積，則：

室內(nèi)驅(qū)替時(shí)間為75min，驅(qū)替濾液體系為V=10.2ml（與巖心孔隙體積基本相當(dāng)），因此有：75min后的侵入深度rd=6.07cm，與巖心長(zhǎng)度基本吻合。

為了進(jìn)一步研究不同時(shí)間內(nèi)鉆井液的侵入深度，通過(guò)時(shí)間與體積的變化曲線，如圖2，可以擬合出任意時(shí)間t與濾失總量V的關(guān)系：

在模擬實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)鉆井液濾液侵入一定深度rd巖心體積與鉆井液一定時(shí)間通過(guò)巖心時(shí)的總濾失量相等，即：

式中：D為巖心直徑，cm；L為巖心長(zhǎng)度，cm；Φ0為巖心孔隙度，%；rd為侵入深度，cm；t為鉆井液與巖心污染時(shí)間，min；V為鉆井液在侵入深度rd時(shí)的濾失量，ml。

已知D1=2.50cm，Φ01=33.5%，π取3.14并帶入公式3。

即可得到不同時(shí)間與濾液的侵入的關(guān)系：

通過(guò)同樣的計(jì)算方法可得到其他兩塊巖心隨著時(shí)間的推移與鉆井液濾液侵入深度的關(guān)系式：

室內(nèi)考察了高壓差15MPa下PEC體系不同封堵材料加量下的儲(chǔ)層侵入深度與油層浸泡時(shí)間的關(guān)系曲線。

圖2 3塊巖心在不同污染時(shí)間下的侵入深度

從以上數(shù)據(jù)可以看出不加封堵材料鉆井液在高壓差下侵入深度較深，遠(yuǎn)超出射孔深度，因此必須采取有效的封堵材料降低儲(chǔ)層鉆井液侵入深度；將優(yōu)化后的PEM體系中加入2%LPF和5%HTC后高壓差下液相侵入深度較深，主要是由于高壓差下鉆井液的動(dòng)態(tài)濾失呈線性增長(zhǎng)，因此需要強(qiáng)化封堵泥餅微小孔隙，提高巖心端面泥餅的致密性，進(jìn)一步降低泥餅滲透率，從而控制侵入深度。當(dāng)引入微納米材料聚合物微球HPM后高壓差下液相侵入深度得到有效控制，油層浸泡10天后侵入深度僅為40cm。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將優(yōu)化后的PEC體系在LD10-1WHPC平臺(tái)6口井進(jìn)行了使用，取得了較好的應(yīng)用效果，其中主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）提高倒劃眼速度。該批次6口井基本情況和倒劃眼速度，其中C12、C16兩口井二開(kāi)為9-7/8”井眼。二開(kāi)：C4/C12/C19三口井倒劃眼速度達(dá)到了100m/h以上，C16/C3H/C6H倒劃眼速度低于100m/h。（2）提高開(kāi)發(fā)時(shí)效。本批井作業(yè)相對(duì)順利，6口井總計(jì)工期節(jié)約-9.77天，提效-1.18%。由于C3H井發(fā)生井漏，超出工期3.05天。（3）降低成本。從C4、C12、C16、C19、C3H、C6H6口井總計(jì)實(shí)際費(fèi)用和設(shè)計(jì)費(fèi)用對(duì)比來(lái)看，每口井都節(jié)約了成本，其中4口井基本節(jié)約成本12%以上。（4）產(chǎn)量均超配產(chǎn)。從LD10-1C4、LD10-1C19、LD10-1C3H、LD10-1C6H6口井產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表可以看出，本批井四口采油井產(chǎn)量均大大超過(guò)配產(chǎn)，基本超配產(chǎn)2倍完成任務(wù)，證明本批次井儲(chǔ)層保護(hù)措施非常成功。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)室內(nèi)研究壓力衰竭儲(chǔ)層的高承壓封堵技術(shù)能有效的提高巖心端面泥餅的致密性，控制了鉆井液的濾失量、侵入深度，因此減少了對(duì)儲(chǔ)層的損害，并在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]李晶.壓力衰竭砂巖地層井漏機(jī)理及控制技術(shù)趙建[J].錄井工程；2015，26（1）：26-30.