林 楓 ，胡 順 ，張 敏 ，趙 強(qiáng) ，彭石峰

（1.中國(guó)海油 伊拉克有限公司，北京100010；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北 荊州434000）

鉆井液作為石油生產(chǎn)開發(fā)前期最先與油氣層相接觸的工作液，其類型和性能好壞直接關(guān)系到對(duì)油氣層的損害程度，因而構(gòu)建好一套能有效保護(hù)油氣層的鉆井液體系是搞好保護(hù)油氣層工作的首要技術(shù)環(huán)節(jié)[1-3]。這其中，儲(chǔ)層類型及發(fā)育情況對(duì)鉆井液的選型及體系構(gòu)建起著至關(guān)重要的作用。眾所周知，碳酸鹽巖儲(chǔ)層工程地質(zhì)條件復(fù)雜，孔隙類型多樣、裂縫不同程度發(fā)育，宏觀-微觀多尺度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)力敏感性強(qiáng)、裂縫動(dòng)態(tài)寬度變化大、易突然開啟并伴隨大量新裂縫產(chǎn)生，引起災(zāi)變性漏失[4,5]。本文即是以M油田的主力油層中碳酸鹽巖儲(chǔ)層為背景展開，該儲(chǔ)層伴有微裂縫及縫洞發(fā)育，極易造成坍塌引起井壁失穩(wěn)[6,7]。與此同時(shí)，還存在孔洞、裂縫性地層漏失，且部分井段鉆遇酸性氣體，極易污染鉆井液[8]，這對(duì)鉆井液的工程性能要求帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。目前，M油田主要以直井射孔完井為主，考慮到今后水平井裸眼完井的需要，我們?cè)卺槍?duì)性地設(shè)計(jì)了適合于水平井裸眼完井的可液化CleanFLO鉆開液體系基礎(chǔ)上，對(duì)后續(xù)的完井液設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于M油田碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主要化學(xué)成分是CaCO3或者M(jìn)gCO3，碳酸鹽能夠很快與酸性介質(zhì)反應(yīng)生成CO2和水，常規(guī)酸化液體系易造成較大的儲(chǔ)層傷害。為迎合M油田儲(chǔ)層特性，同時(shí)考慮到水平井鉆進(jìn)及裸眼完井相應(yīng)的技術(shù)要求。本文采用了針對(duì)M油田儲(chǔ)層特點(diǎn)的酸化完井技術(shù)對(duì)可液化CleanFLO鉆開液體系進(jìn)行清除及解堵，該項(xiàng)工作的開展對(duì)于以M油田為例的低滲透碳酸鹽儲(chǔ)層段的安全快速鉆進(jìn)、減少儲(chǔ)層傷害、提高油田開發(fā)效率有著十分重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

M油田現(xiàn)場(chǎng)巖樣F1和F2，成分分別為白云巖和灰?guī)r，直徑 2.5cm，氣測(cè)滲透率 10×10-3μm2上下；人造砂巖巖心A1，規(guī)格同現(xiàn)場(chǎng)巖樣一致；NaCl、NaOH、Na2CO3、KCl，分析純，均來(lái)自阿拉丁試劑（上海）有限公司；HCOONa（工業(yè)級(jí)東佰化工有限公司）；HTA、JCI、流型調(diào)節(jié)劑、降失水劑、A2堵劑、JQ堵劑、潤(rùn)滑劑均來(lái)自荊州嘉華科技有限公司。

本次實(shí)驗(yàn)的開展是建立在確定的鉆開液體系基礎(chǔ)上展開，主要用以清除井筒內(nèi)殘余鉆開液，解除地層堵塞，所選用的基礎(chǔ)配方體系如下：

1#（完井液）：淡水+25%NaCl+10%HCOONa+3%HTA+3.0%JCI（1.20g·cm-3）；

2#（CleanFLO可液化鉆開液）：淡水+0.2%NaOH+0.2%Na2CO3+16%NaCl+3%KCl+1.0%VIS流型調(diào)節(jié)劑+3%降失水劑+0.5%A2堵劑+5%JQ堵劑+1.5%潤(rùn)滑劑 +40%HCOONa（1.28g·cm-3）

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

FANN35SA六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，德州市高通實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；TY-2C型巖心夾持器，南通市飛宇石油科技開發(fā)有限公司；HKY-1型多功能巖心驅(qū)替裝置，海安石油科研儀器有限公司；HYL-2高溫高壓巖心污染儀，荊州市塔林機(jī)電設(shè)備制造有限公司。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

為了測(cè)試完井液的儲(chǔ)層保護(hù)效果，選用了M油田碳酸鹽巖心F1作為測(cè)試巖心，巖心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 碳酸鹽巖心18-4的基本數(shù)據(jù)Tab.1 Basic data of carbonate core 18-4

采用CleanFLO鉆開液對(duì)巖心進(jìn)行污染。隨后，將鉆開液污染后的巖心用完井液進(jìn)行侵污處理后再次測(cè)試巖心的滲透率恢復(fù)值，完井液的儲(chǔ)層保護(hù)效果可以通過(guò)兩次滲透率恢復(fù)值的比較得出。巖心驅(qū)替測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 碳酸鹽巖巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)（完井液處理后F1巖心）Fig.1 Core displacement experiment of carbonate rock

由圖1可知，完井液處理后的滲透率恢復(fù)值為97.54%。結(jié)果表明，經(jīng)完井液處理后巖心的滲透率恢復(fù)值有了較大幅度的提高，說(shuō)明該完井液體系具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

2.2 對(duì)砂巖儲(chǔ)層保護(hù)效果評(píng)價(jià)

由于現(xiàn)場(chǎng)所取砂巖巖心數(shù)量有限，因此，采用滲透率相當(dāng)?shù)娜嗽焐皫r巖心（表2）進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2。

表2 巖心基本數(shù)據(jù)Tab.2 Basic core data

圖2 砂巖巖心經(jīng)完井液處理后的滲透率恢復(fù)值Fig.2 Permeability recovery value of sandstone core after completion fluid treatment

由圖2可知，完井液處理后的滲透率Kd值為198.9910-3μm2，完井液處理后的滲透率恢復(fù)值為114.7%。以上測(cè)試結(jié)果表明該完井液體系對(duì)砂巖巖層同樣具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

2.3 碳酸鹽巖心與完井液反應(yīng)后殘留組分分析及滲透率變化

為了研究碳酸鹽巖心與完井液反應(yīng)后其殘留組分是否對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，室內(nèi)對(duì)殘留組分進(jìn)行了分析，并對(duì)經(jīng)完井液浸泡后的巖心滲透率的變化進(jìn)行了測(cè)試。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

（1）純CaCO3粉末在3%HTA溶液及3%HCl溶液中的溶解量測(cè)試

本測(cè)試的目的是確定碳酸鹽巖心在3%HTA溶液中的溶解量，并比較HTA固體酸與HCl的酸性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 純CaCO3粉末的溶解量Tab.3 Solubility of pure calcium carbonate powder

由表3可知，100mL HTA溶液只能溶解1.19g的純碳酸鈣粉末，而同樣濃度的HCl則可溶解4.18g，說(shuō)明HTA的酸性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于HCl。

（2）碳酸鹽巖心與完井液反應(yīng)后殘留成分分析

配制兩杯2000mL完井液（配方：淡水+25%NaCl+10%HCOONa+3%HTA+3.0%JCI）,分別加入碾磨后的白云巖和灰?guī)r巖心23.8g（加量由溶解實(shí)驗(yàn)確定,即1.19×20=23.8，巖心碾磨至 200目左右）,攪拌，待巖心充分溶解后過(guò)濾，用蒸餾水沖洗殘留物再過(guò)濾，然后將殘留物放置在烘箱中烘至恒重。

表4 碳酸鹽巖心與完井液反應(yīng)后殘留量Tab.4 Residual amount of carbonate core after reaction with completion fluid

上述溶解實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，只有很少一部分磨細(xì)后的巖心溶于完井液中，其殘留組分分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 殘留物礦物成分分析Tab.5 Mineral composition analysis of residues

表6 殘留物化學(xué)成分分析Tab.6 Chemical composition analysis of residues

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，大部分的碳酸鹽巖心是不溶于完井液的，我們認(rèn)為巖心中的碳酸鹽與其他礦物相互結(jié)晶在一起，且可能被其他不溶礦物包裹，因此，導(dǎo)致巖心大部分不溶于完井液中。

（3）巖心浸泡在酸性完井液中滲透率的變化 由于從現(xiàn)場(chǎng)得到的巖心大部分已用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，因此，我們選擇了已經(jīng)用于敏感性測(cè)試的巖心（F2和F3）進(jìn)行測(cè)試，但不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。測(cè)試步驟如下：

①將巖心測(cè)空氣滲透率Ka；抽空飽和模擬地層水，靜置24h后，正向測(cè)巖心的煤油滲透率Ko；

②完井液驅(qū)替巖心2h，取出后靜置在完井液中浸泡3d；

③正向測(cè)定巖心浸泡后的煤油滲透率Kd。

表7是測(cè)試結(jié)果，圖3是巖心浸泡3d后的圖片。

表7 巖心浸泡3天后滲透率變化Tab.7 Permeability change after 3 days of core soaking

圖3 巖心在完井液中浸泡3d后圖片F(xiàn)ig.3 Picture of core soaked in completion fluid for 3 days

從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，巖心在完井液中浸泡3d后其滲透率明顯增加，但巖心整體仍能保持完整。

綜合以上實(shí)驗(yàn)可以看出，HTA酸是一種弱酸，只有少量的碳酸鹽巖心溶于完井液中。含3%HTA的完井液并不能破壞巖心的骨架結(jié)構(gòu)且并不能產(chǎn)生造成儲(chǔ)層傷害的可移動(dòng)不溶物。相反，完井液可以疏通巖心孔隙，使巖心的滲透率增加。

3 結(jié)論

通過(guò)優(yōu)選，得到酸性完井液的基本配方為：淡水+25%NaCl+10%HCOONa+3%HTA+3.0%JCI（1.20g·cm-3）；該完井液體系為加有固體酸的酸性完井液，能夠?qū)⑽廴镜貙拥哪z液或聚合物等降解清除掉，從而恢復(fù)油流通道，達(dá)到保護(hù)油氣層的效果。巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)完井液處理后的碳酸鹽巖巖心的滲透率恢復(fù)值可以達(dá)到97.54%，砂巖巖心處理后的滲透率恢復(fù)值達(dá)到了114.7%，展現(xiàn)出了較好的清除、解堵及酸化作用，這對(duì)于M油田碳酸鹽巖儲(chǔ)層段鉆完井配套工藝的開展實(shí)施起到了重要的鋪墊作用。