低渗透油藏水平井钻井储层保护技术研究

一、低渗透油藏水平井钻井的储层伤害原因

低渗透油藏水平井钻井的过程中, 钻井液、完井液对储层长时间的浸泡, 将会对近井壁地带的储层带来堵塞等伤害, 从而影响近井壁地带的储层渗流能力。研究分析认为, 低渗透油藏水平井钻井过程中储层伤害的主要机理较多, 但是其中这些原因又是相互影响的, 同时这些原因也存在主次性的问题。

1. 固相颗粒侵入

当井眼中液柱压力大于油气层孔隙压力时, 固相颗粒就会随流体一起进入油气层, 在井眼周围或井间的某些部位沉积下来, 从而缩小油气层流道尺寸, 甚至完全堵死油气层。水平井由于钻遇井段较长而需要较多的钻井时间, 从而钻、完井液对储层的浸泡时间更长, 因此固相颗粒侵入更多。在钻井过程中, 一般要求钻井液滤饼形成速度快, 能稳定井壁、防漏防卡, 并减轻滤液及固相的入侵及损害, 但致密的滤饼会对储集层及完井工具造成堵塞, 这就要求在钻井期间完井液要能快速形成滤饼, 而完井后内外滤饼要易除、易溶、易剥落。

2. 液相侵入

低渗透储层往往粘土含量较高, 钻井液侵入储层后粘土水化膨胀所引起的水敏损害非常严重。在压差相同的情况下, 低渗储层比中、高渗地层的钻井液瞬时滤失量较低, 但在钻井液循环的动态条件下难以形成有效滤饼以阻止钻井液液相侵入。如果钻井液滤液与储层配伍性差, 储层粘土水化膨胀就会更加严重, 导致储层伤害。

3. 水锁损害

当油、水两相在岩石孔隙中渗流时, 水滴在流经孔喉处遇阻, 产生毛管效应, 低渗特低渗储层由于孔喉较小, 这种情形更为严重, 导致严重的水锁损害。毛管自吸作用和水相滞留效应引起水相圈闭。低渗特低渗水湿性储层初始含水饱和度低, 水的自吸和水锁效应非常明显。喉道半径越小, 毛细管压力越大, 自吸和滞留作用越明显, 油, 水的界面张力越大, 侵入流体的粘度越大, 水相圈闭的损害就越严重。

4. 地层与外来流体不配伍

当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时, 将会在油气层中引起沉积、乳化、或促进细菌繁殖等, 最终影响储层渗透性。其中无机沉淀主要为CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等无机垢;有机沉淀主要指胶质、沥青质及蜡质等在钻遇储层中沉积, 不仅可能堵塞储层的渗流孔道, 而且还可能使储层润湿性发生反转, 从而导致储层渗透率下降。

二、低渗透油藏水平井钻井的储层保护技术

1. 钻进技术

(1) 欠平衡钻井技术

欠平衡钻井是指钻井过程中控制钻井液液柱压力低于地层压力, 允许地层流体流入井眼、循环并在地面得到有效控制的一种钻井方式。欠平衡钻井具有减少循环漏失和压差卡钻等优点, 减少和防止水平井钻井中钻井液对地层的损害。早期的欠平衡钻井所采用的循环介质为空气, 后来相继发展了用氮气、天然气、雾、泡沫或空气的轻质低密度钻井液的欠平衡钻井技术, 主要用于钻低压低渗地层。

(2) 气体钻井技术

气体钻井已形成以低密度冲洗介质为主要特征的一项综合性钻井新技术。气体钻井技术的优点:钻速高, 最高达到十几倍;钻头使用寿命长;钻井成本低;能够在严重漏失地层钻进;适用于严重缺水地区;岩心不受任何污染;最大限度地减少对地层的损害;在正常钻井条件下配合冲击钻头, 能够有效地防止井斜。

2. 钻井液完井液技术

(1) 聚合物钻井完井液技术

以聚合醇为代表的聚合物钻完井液热稳定性和抑制性强, 无毒且易生物降解, 对环保非常有利;由于聚合醇的浊点效应所析出的胶体微粒具有暂堵作用, 因而对保护低渗储层有利;同时, 聚合物钻完井液可以防止低渗储层的水锁伤害, 特别适用于低渗透强水敏储层。目前, 该体系已在冀东油区进行了大面积推广应用。

(2) 强抑制可降解完井液技术

强抑制可降解完井-以MEG和甲酸盐为主的无固相完井液体系能够抑制地层水化膨胀, 防止水敏损害的发生;具有良好的防塌能力, 保证了井壁的稳定;具有很好的悬浮稳定性能, 能够防止钻屑沉降;润滑性好, 减少摩擦系数, 从而减小钻柱的摩阻, 防止卡钻事故的发生;符合环保要求, 易生物降解;能够有效地防止地层损害, 有效保护储层, 在低渗透油藏水平井钻井领域得到越来越广泛的应用。

三、认识和建议

1. 加强低渗透油藏储层保护研究

低渗透油气藏一般具有泥质胶结物含量高、含水饱和度高、毛细管压力高、水敏性高以及孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质严重、常伴有天然裂缝等特点, 储层伤害可能发生在钻井、固井、完井等各个环节, 而且受到损害后的恢复比中高渗储层更加困难。钻井过程是打开储层的第一个程序, 因此要重视钻井过程的低渗透储层保护。

2. 加强多项新技术的配合应用

在低渗油气藏的开发中虽然压裂是最有效的开发手段, 但是在一些不适合压裂或压裂效果不明显的储层可以采取欠平衡、水平井或分支井、保护储层的钻井液和与之配套的完井液、裸眼完井相结合的方式来进行开发, 以达到有效提高采收率和产量。

3. 加强储层保护技术管理

每一类型的储层都有不同的特性, 即使同一类型的储层在不同地区也存在明显差异, 这就需要根据特定的损害机理采取有针对性的保护技术, 大部分储层保护技术都是通过工作液来实现的, 不同地层、不同区块、不同井型等都需要采用不同的油层保护剂。

摘要：水平井技术是目前高效开发低渗透油藏的重要手段, 但是低渗透油藏水平井钻井过程中存在着固相颗粒侵入、液相侵入、外来流体不配伍等原因造成的储层伤害。通过对低渗透油藏储层伤害的机理入手, 分析了适合冀东油田低渗透油藏的水平井钻进新技术、钻井液完井液新技术, 提出了低渗透油藏水平井钻井的相应配套技术和管理措施。

关键词：低渗透油藏,储层伤害,钻进技术,钻井液完井液