修井作業(yè)過(guò)程中保護(hù)儲(chǔ)層的暫堵技術(shù)研究

王劍杰

【摘要】在儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的油氣井修井作業(yè)中，為了阻止工作液進(jìn)入裂縫，避免裂縫被堵塞，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層保護(hù)，基于修井作業(yè)中裂縫性儲(chǔ)層損害機(jī)理研究成果和利用特種材料在裂縫端部形成暫堵的思路，研制出了一種新型裂縫暫堵劑。該暫堵劑在室內(nèi)性能測(cè)試中能夠?qū)p寬為1-2mm的人造裂縫形成暫堵，暫堵材料在裂縫端部形成堆積而很少進(jìn)入裂縫內(nèi)部，容易解堵?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該暫堵劑能夠承受30MPa的正壓差和140℃的地層溫度，暫堵形成后能夠大幅度減少工作液進(jìn)入儲(chǔ)層，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)，還能夠依靠負(fù)壓順利解堵，作業(yè)后氣井產(chǎn)能基本保持了作業(yè)前的水平。這說(shuō)明在修井作業(yè)中采用暫堵技術(shù)保護(hù)裂縫性儲(chǔ)層是可行的。

【關(guān)鍵詞】裂縫性儲(chǔ)集層 暫堵劑 油氣層保護(hù) 修井作業(yè)

一些裂縫性油藏在作業(yè)后，產(chǎn)量卻并不像預(yù)測(cè)的那么高或產(chǎn)量嚴(yán)重下降。這是因?yàn)?，在作業(yè)過(guò)程中油層被工作液污染，裂縫被嚴(yán)重堵塞，流動(dòng)阻力增大造成的。對(duì)此，目前常用的對(duì)策是減少工作液中的固相含量、避免近井壁地帶的封堵。然而，工作液中的液相進(jìn)入儲(chǔ)層裂縫同樣會(huì)造成污染，而目前采用的近井壁封堵材料多為水泥漿型、凝膠型或屏蔽暫堵型，這些材料在應(yīng)用中普遍存在耐高溫高壓性能不好、工藝復(fù)雜、易引起其他損害等缺陷。

許多學(xué)者研究表明，裂縫性儲(chǔ)層的損害因素主要有固相顆粒及微粒、黏土礦物、巖石的水敏及速敏等。張振華等人對(duì)四川石炭系碳酸鹽巖儲(chǔ)層的完井模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害主要是濾液侵入和固相顆粒堵塞，其中固相顆粒和濾餅是造成裂縫性儲(chǔ)層損害的主要因素，水鎖和濾膜是造成孔隙型儲(chǔ)層損害的主要因素。實(shí)鉆條件下，固相顆粒、微粒與鉆井工作液中各種組分的泥餅、濾餅及泥膜，是裂縫孔隙型碳酸鹽儲(chǔ)層的主要傷害因素。泥餅以嵌入井壁部分孔、洞、縫的形式附著在井壁上，濾餅則以侵入裂縫方式深入裂縫。掃描電鏡能譜分析表明，泥膜普遍存在于碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙、喉道和裂縫壁，是裂縫孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層最普遍、最重要的損害因素之一。研究表明，造成損害的原因之一是鉆井液濾液進(jìn)入地層增大了水膜厚度，二是鉆井液顆粒侵入儲(chǔ)層堵塞了滲流通道。

筆者認(rèn)為，裂縫性儲(chǔ)層在修井過(guò)程中存在的損害因素主要有固相侵入損害、液相侵入損害、敏感性損害、無(wú)機(jī)垢損害和水相圈閉損害。因此，需要研究一種既能阻止或減少固相、液相進(jìn)入儲(chǔ)層裂縫，又能在高溫高壓條件下正常工作、工藝簡(jiǎn)單、不易引起其他損害的技術(shù)來(lái)保護(hù)裂縫性儲(chǔ)層。

1 暫堵機(jī)理

在工作液中加入與儲(chǔ)層漏失通道匹配的固相粒子和纖維結(jié)網(wǎng)劑，利用纖維材料的團(tuán)絮狀結(jié)網(wǎng)架橋，使固相顆粒在一定的正壓差下在裂縫端面形成有效的暫堵，并在數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)形成具有一定承壓能力、滲透率極低的暫堵層，防止儲(chǔ)層漏失的發(fā)生。工作液中加入軟性粒子，能夠進(jìn)一步封堵細(xì)小的孔隙和微裂縫。圖1為裂縫端面的暫堵模型。從圖棻可以看出，固相顆粒和纖維在裂縫端面形成架橋和封堵，軟性粒子進(jìn)一步填充微小間隙；材料僅在裂縫端面形成暫堵，不進(jìn)入裂縫深部。

圖1 裂縫端面的暫堵模型

2 裂縫性暫堵劑的穩(wěn)定性2.1 高溫穩(wěn)定性

在140℃溫度下進(jìn)行流動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)前后各材料無(wú)明顯性狀變化。配置好的暫堵材料在130-140℃下保溫存放，10天后測(cè)定其黏度，用黏度的降低值評(píng)價(jià)其液體的穩(wěn)定性，試驗(yàn)測(cè)得暫堵劑的黏度降低值≤40%，說(shuō)明材料具有較好的高溫穩(wěn)定性。2.2 高壓穩(wěn)定性

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試暫堵劑所形成的暫堵層，試驗(yàn)時(shí)間不少于2小時(shí)，能夠承受5MPa正壓差。

2.3 陽(yáng)離子穩(wěn)定性

由于軟性粒子有機(jī)高分子材料束縛水的能力會(huì)受到二價(jià)陽(yáng)離子的影響，如果二價(jià)陽(yáng)離子的濃度超過(guò)一定范圍就會(huì)大大降低材料束縛水的能力；在同等條件下，就使得價(jià)格昂貴的固化劑加量大幅度增加，從經(jīng)濟(jì)性上就失去了使用的可能。因此，該暫堵劑不能采用含有過(guò)高濃度二價(jià)陽(yáng)離子的液體配液。2.4 與地層水的配伍性

由于固相顆粒和纖維材料不與地層水反應(yīng)產(chǎn)生沉淀、分層和絮凝，所以配伍性試驗(yàn)只測(cè)試軟性粒子和地層水的配伍性。試驗(yàn)采用的地層水為CaCl型，呈淺黃色，有臭味，不透明，有少量黃色沉淀；PH值為7.06，密度1.048kg/L，在地層水中混入等量的軟性粒子，觀察混合液有無(wú)沉淀、分層和絮凝。從試驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)看，材料和地層水混合后沒(méi)有沉淀、分層和絮凝，說(shuō)明與地層水的配伍性良好；但是混合液的黏度有所下降，這是由于混合液中增加了水、同時(shí)地層水中的二價(jià)陽(yáng)離子對(duì)材料束縛水的能力有所影響所致。

近年來(lái)，各油田在修井作業(yè)中，在壓井液中加入了裂縫性暫堵劑。裂縫性暫堵劑配液比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)需要帶攪拌器的配液罐即可。為了保證暫堵劑的有效性，一般采用淡水配液。修井作業(yè)一般采用擠壓井和循環(huán)壓井。裂縫性暫堵劑的用量都小于10m3。將暫堵劑替至壓裂層段上部后，關(guān)井并用小排量將暫堵劑替至壓裂層段，當(dāng)泵壓急劇增高后，停泵觀察1-2小時(shí)，待暫堵層形成后，開(kāi)井口觀察。如果不漏失或漏失速率小于0.5m3/h，則可進(jìn)行下步作業(yè)。由此可見(jiàn)，該暫堵劑的施工暍配液和注入工藝簡(jiǎn)單，易操作。

3 結(jié)論

（1）修井作業(yè)中，裂縫發(fā)育儲(chǔ)層易發(fā)生固相侵入、液相侵入、敏感性損害和無(wú)機(jī)垢損害，尤其是低孔低滲氣層還易引發(fā)水相圈閉損害。

（2）特種裂縫性暫堵劑由固相顆粒、纖維結(jié)網(wǎng)劑和軟性粒子組成，能夠于數(shù)秒內(nèi)在裂縫端面形成有效的暫堵帶，防止固相和液相進(jìn)入裂縫，且易返排。

（3）特種裂縫性暫堵劑在大慶油田升深、徐深氣田部分氣井的修井作業(yè)中得到成功應(yīng)用，能夠承受140℃的溫度和30MPa的壓力。

（4）特種裂縫性暫堵劑能有效防止裂縫性儲(chǔ)層的壓井液漏失，投產(chǎn)后產(chǎn)能恢復(fù)可以達(dá)到100%。

（5）對(duì)更大縫寬的裂縫暫堵技術(shù)需要進(jìn)一步研究。