强水敏高孔高渗储层水平井储层保护钻井液技术_唐玉响

第 37 卷第 4 期
唐玉响等: 强水敏高孔高渗储层水平井储层保护钻井液技术
# 47 #
表 2 黏土矿物X- 衍射分析结果
%
岩样 伊/ 蒙间层 伊利石 高岭石 绿泥石 伊/ 蒙间层比
1#
57
7
24
12
80
2#
51
8
29
12
85
3#
60
11
19
10
75
2 保护储层钻井液技术难点
1) 强水敏地层的黏土水化膨胀、分散、运移, 易 造成储层孔道堵塞等水敏性伤害, 因而必须提高钻 井液的抑制性和封堵性。
2) 黏土颗粒胶结疏松, 钻进过程中易引发井壁 坍塌、起下钻遇阻卡、划眼等井下事故, 井径扩大严 重。
3) 钻井液中固相颗粒的侵入造成储层伤害。必 须强化对储层中较大孔喉的暂堵和保护, 尽力阻止 钻井液固相侵入储层深部。
4) 钻井液滤液与地层流体不配伍引起的储层伤 害。由于储层孔隙大, 钻井液滤液侵入的深度更深, 给储层带来的损害更大。因此, 应增强钻井液滤液 与地层水的配伍性, 使钻井液滤液更好地适应储层。
第 37 卷第 4 期 2009 年 7 月
固井与泥浆
石油钻探 技术 P ET RO LEU M D RIL LI NG T ECHN IQ U ES
Vo l1 37, N o1 4 Jul. , 2009
强水敏高孔高渗储层水平井储层保护钻井液技术
唐玉响1, 2 沈建文2 王佩平2 罗恒荣2 文红梅2
( 1)
侵入深度的计算公式:
R= ra- rw
( 2)
式中, ra 为损害半径, cm; d 为岩心直径, cm ; rw 为井
眼半径, cm; W为驱 替效率, % ; Q 为滤失量, mL ; <
为孔隙度, % , R 为侵入深度, cm。
设井眼半径为 121 5 cm, 驱替效率为 50% , 计算 结果见表 3。
1 储层地质概况
1. 1 储层特征
度 231 6% , 渗透率 102 @ 10- 3 Lm2 ; 1 号韵律段孔隙 度 291 3% , 渗透率 359 @ 10- 3 Lm2 ; 2 号韵律段孔隙 度 321 3% , 渗透率1 206 @ 10- 3 Lm2 , 3 号韵律段孔 隙度 341 1% , 渗透率 2 704 @ 10- 3 Lm2 。该区块馆 三 7 油藏 储层的 孔喉 半径在 91 76 ~ 641 51 Lm 之 间, 平均 441 63 Lm。
收稿日期: 2009-01- 23; 改回日期: 2009-05-25 基金项目: 国家自然科学基金项目/ 泥页岩井壁稳定力学与化学 耦合机理研究0( 编号: 90610012) 资助 作者简介: 唐 玉响( 1972 ) ) , 男, 山东烟 台人, 1995 年 毕业于西 南石油学院石油工程专业, 在读硕士 研究生, 高 级工程师, 主要从事 油气层保护和钻井工艺技术工作。 联系电话: ( 0534) 5051092
从损害半径和渗透率恢复试验结果可以看出, 切除 21 4 cm 后岩心的渗透率恢复率高达 941 3% 。 20 d 钻井液 固相和 滤液侵 入地 层深度 不超 过 22 cm, 普通射孔枪 40 cm 的射深远远超过了钻井液滤 液的侵入深度。综上所述, 固相颗粒和钻井液滤液 侵入地层的范围小, 该钻井液具有良好的储层保护 效果。
表 3 钻井液动滤失试验数据
累积滤失 累积
时间/ 滤失量/
min
mL
累积侵入 累积滤失
深度/
时间/
cm
min
累积 滤失量/
mL
累积侵入 深度/ cm
1
1. 30
1. 49
25
3. 59
3. 78
2
1. 72
1. 94
36
3. 97
4. 13
3
1. 95
2. 18
49
4. 32
4. 45
4
2. 12
2. 35
3. 3 损害半径和渗透率恢复试验
3. 3. 1 试验条件和材料
试验温度为 50 e , 滤失压差为 31 30 MP a。取 盘40- 21井井深 1 3451 10 m 处的天 然岩心, 岩心直 径为 21 50 cm, 长 度 为 81 61 cm , 有 效 孔 隙 度 为 391 5% , 气测渗透率为 567 @ 10- 3 Lm2 。渗透率测 定介质为过滤航空煤油, 黏度为 01 865 mP a # s。
( 1. 中国石油大学( 华东) 石油工程学院, 山东 东营 257061; 2. 中国石化石油工程西南公司 临盘钻井分公司, 山东 临邑 251500)
摘 要: 临盘油田盘 40 区块馆三 7 油藏是强 水敏 性高孔 高渗 油藏, 砂 岩储层 渗透 率为( 344~ 1 573) @ 10- 3 Lm2 , 孔喉粗大且孔径分布范围广。在水平井钻井过程中引起储层损害的主要因素为固相和滤液的 侵入, 以及黏 土 水化膨胀和钻井液与地层流体配伍性差。为此, 优选出了 能保护强水敏高孔高渗储层 的纳米乳液 暂堵钻井 液。室 内评价试验结果和在盘 40 区块 8 口水平井的应用结 果表明: 该钻 井液具 有较强 的抑制 黏土水化 膨胀和 分散的 能 力, 储层损害半径小, 渗透率恢复率大于 85% , 日产油量提高 7~ 8 倍, 具有良好的 储层保护 效果, 适用于 强水敏 高 孔高渗和储层的保护。
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石油钻探技 术
2009 年 7 月
的油相渗透率 K 3; 8) 再切除 11 1 cm, 测定再切除后 的油相渗透率 K 4 。
3. 3. 3 试验结果分析
3. 3. 3. 1 损害半径的计算
损害半径计算公式[ 10] :
ra =
[
r
2 w
+
8r w Q/ ( Pd2 <W) ] 1/ 2
该钻井液中的纳米乳液和低荧光磺化沥青可抑 制井壁坍塌, 增强钻井液的成膜和封堵能力, 并在井 壁和孔隙喉道部位形成致密的内外泥饼, 有效阻止 钻井液滤液的渗入。正电胶和高分子聚合物能有效 抑制地层造浆, 有利于钻井液流型、黏切和膨润土含 量的调控, 并有利于固相粒子的清除。对于高孔高 渗储层, 由于储层砂岩孔喉大小分布范围很广, 仅凭 单一粒径的 CaCO 3 作为架桥粒子很难满足暂堵的 要求, 于是按照/ 2/ 3 架桥规则0充填粒子和可变形
%
岩样
黏土
石英 钾长石 斜长石 白云石
1#
15
54
11182Fra bibliotek2#11
59
12
16
2
3#
16
52
11
17
2
盘 40 区块馆三 7 油藏埋深 1 328~ 1 380 m, 储 层砂体厚度一般为 13~ 30 m, 岩石岩性依次为含砾 不等粉砂岩、粗粉砂岩、细砂岩、细粉砂岩, 夹层为泥 质、泥砂质、灰质砂或灰质层。盘 40 块馆三 7 高孔 高渗储层的孔隙度 321 7% ~ 381 2% , 以粒间孔隙为 主, 渗透率高, 一般为( 344~ 1 573) @ 10- 3 Lm2 , 砾 石层高达 5 337 @ 10- 3 Lm2 。其中 0 号韵律段孔隙
1. 2 黏土矿物成分及含量
表 1 和表 2 分别是全岩和黏土 X- 衍射分析结 果。由表 1、2 可以明显看出, 盘 40 块储层的黏土含 量较高( 11% ~ 16% ) , 在黏土矿物中以水敏性矿物 伊/ 蒙间层为主, 并且伊/ 蒙间层比大于 75% , 存在 严重的水敏性伤害。
表 1 全岩矿物X- 衍射分析结果
在试验数据的基础上, 通过延长曲线的方法预 测了 20 d 后钻井液的侵入深度, 结果见图 1。由图 1 可看出, 20 d 后钻井液的侵入深度不超过 22 cm。 纳米乳液暂堵钻井液表现出低滤失特征, 最终滤液 伤害的影响范围仅为井壁附近很短的一段范围, 同 时固相颗粒伴随滤液进入储层的深度不会超过滤液 的侵入深度。
选取盘40- 21井井深 1 3351 20 m 处的泥页岩岩 屑, 使用NP- 01页岩膨 胀测试仪测定泥页岩在不同 钻井液中不同时间的线性膨胀量和 16 h 后泥页岩 膨胀量的变化趋势。结果经纳米乳液暂堵钻井液浸 泡的岩样的膨胀量仅为 01 34 mm 。这 说明该钻井 液有很好的抑制泥页岩水化膨胀的性能。
3. 3. 2 试验步骤
1) 测定岩样气体渗透率; 2) 抽真空饱和 8% 氯 化钾; 3) 煤油驱替建立束缚水, 测油相渗透率 K 1 ; 4) 在 31 30 MP a 压差条件下, 模拟井筒情况循环钻井 液 125 m in, 测定钻井液动滤失量; 5) 停止循环测钻 井液静滤失量; 6) 除去外泥饼, 测定钻井液污染后油 相渗透率 K 2; 7) 从污染端切除 11 3 cm , 测定切除后
临盘油田盘 40 区块馆三 7 油藏属于强水敏高 孔高渗稠油油藏, 地层胶结疏松, 水平井井径扩大率 高达 53% , 油井产能下降极快, 开采 2 a 后不产油, 不得不停止对该区块的开发。因此, 笔者在室内储 层保护试验和现场应用的基础上, 优选出了适于保 护强水敏高孔高渗储层的纳米乳液暂堵钻井液, 对 利用水平井开发该区块强水敏高孔高渗储层、提高 开发效益具有重要的意义。
关键词: 水敏性; 高渗透储集层; 水平井; 钻井液; 防止地层损害 ; 渗透率; 盘40- 平5 井 中图分类号: T E254+ . 3 文献标识码: B 文章编号: 1001-0890( 2009) 04- 0046- 04
长期以来, 在油气层保护技术的研究应用方面, 大多数油田主要致力于解决低渗和特低渗储层的损 害问题, 不重视强水敏高孔高渗储层保护的研究应 用[ 1-3] 。实际上, 强水敏高孔高渗储层损害所引起的 油气井产能下降幅度往往比低渗和特低渗储层大得 多。尤其是水平井由于储层暴露面积大及与钻井液 接触面积大, 受到污染更为严重。