海坨地區(qū)裂縫性儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)

趙景原，焦春雪，付 賀，史海民

(1.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318;2.中油大慶油田公司，黑龍江 大慶 163000;3.中油吉林油田公司，吉林 松原 138000)

1 裂縫性儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

1.1 纖維封堵劑的優(yōu)選

圖1 纖維封堵劑的粒度分布情況

纖維封堵劑具有一定的長(zhǎng)度和柔韌性，在鉆井液中呈鏈狀或者卷曲狀，能在裂縫端面和縫面形成橋接并緊密堆積，有效封堵各種類型的裂縫，減小了裂縫及高滲孔隙的流動(dòng)空間，使次一級(jí)較小的微粒、纖維也能繼續(xù)橋堵，直至完全封堵，形成滲透率極低的泥餅［1－4］。使用Rise－3002型顆粒圖像分析儀對(duì)多種不同規(guī)格的纖維封堵劑進(jìn)行了粒度分析，最終選用了纖維粒度分布范圍為2～625 μm的纖維封堵劑，粒度分布情況詳見圖1，粒度中值約為270 μm，能有效覆蓋寬度為 100～500 μm 的裂縫，滿足海坨地區(qū)封堵裂縫的需求。

纖維狀粒子并不是以單一顆粒分散在鉆井液中，而是十幾或幾十個(gè)顆粒相互交聯(lián)在一起，形成1種絮凝團(tuán)。該絮凝團(tuán)比同等大小的固相顆粒更容易沉積在裂縫表面，一旦沉積到裂縫上后，絮凝團(tuán)與裂縫表面的接觸不是1點(diǎn)，而是十幾或是幾十點(diǎn)，因此不易被液流沖走，從而形成穩(wěn)定的架橋。由于絮凝團(tuán)的強(qiáng)度低，在壓差作用下易變形，可以填充任何形狀的裂縫，同時(shí)在鉆井液中其他顆粒的共同作用下，可在裂縫入口處形成有效封堵。

1.2 復(fù)合暫堵劑的優(yōu)選

復(fù)合暫堵劑由架橋充填材料和軟化變形粒子組成，其中軟化變形粒子可以在井下溫度環(huán)境下發(fā)生輕微軟化變形，擠入各種裂縫和孔隙中，且不會(huì)因?yàn)楦邷囟刍纸?，具有較高的穩(wěn)定性和封堵性［5］。

架橋充填材料主要由不同配比的硬質(zhì)碳酸鈣組成。硬質(zhì)碳酸鈣顆粒的尺寸分布在很大程度上影響著裂縫架橋的效果，本文主要介紹硬質(zhì)剛性顆粒封堵裂縫的應(yīng)用。硬質(zhì)碳酸鈣顆粒產(chǎn)品尺寸與規(guī)格見表1。

表1 硬質(zhì)碳酸鈣顆粒的尺寸分布

D90理論是目前確定暫堵劑配方最先進(jìn)的理論，根據(jù)該充填理論應(yīng)用表1中數(shù)據(jù)可得到不同寬度裂縫對(duì)應(yīng)的硬質(zhì)碳酸鈣顆粒的配比，即不同寬度裂縫對(duì)應(yīng)的復(fù)合暫堵劑架橋粒子的配比，詳見表2。

1.3 裂縫屏蔽暫堵鉆井液配方的確定

在鉆井液基漿中分別加入不同種類不同劑量的處理劑，實(shí)驗(yàn)室測(cè)得各種不同配比鉆井液體系的基本性能，包括黏度、切力、失水量、pH值等，通過對(duì)比優(yōu)選出了裂縫屏蔽暫堵鉆井液，其配方為:(4%～5%)膨潤(rùn)土 +0.5%純堿+(0.15% ～0.30%)KPA+(1.0% ～1.5%)銨鹽 +(0.5% ～1.0%)KCl+1%抗鹽降濾失劑+1%HQ－1+1%纖維封堵劑+(2% ～3%)復(fù)合暫堵劑(不同配比的硬質(zhì)碳酸鈣顆粒和軟化粒子)。

表2 對(duì)于不同寬度裂縫的封堵配方

1.4 裂縫屏蔽暫堵鉆井液性能

測(cè)試了裂縫屏蔽暫堵鉆井液的常規(guī)性能，并與KCl聚合物鉆井液體系進(jìn)行了比較，結(jié)果見表3。從表3中可以看出，裂縫屏蔽暫堵鉆井液體系較二開鉆井液常規(guī)性能變化不大，黏度略有增加，失水量下降，說明優(yōu)選的纖維封堵劑和復(fù)合暫堵劑對(duì)鉆井液性能影響不大［6－9］。

表3 鉆井液配方及性能

2 裂縫屏蔽暫堵鉆井液堵塞效果

采用海坨地區(qū)天然巖心，經(jīng)人工造縫處理，用裂縫屏蔽暫堵鉆井液對(duì)不同裂縫寬度巖心進(jìn)行污染評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。污染實(shí)驗(yàn)條件:壓差為3.5 MPa，溫度為80℃，剪切速率為100 s－1，污染時(shí)間為60 min。測(cè)定污染前、后的滲透率時(shí)，壓力恒定。結(jié)果見表4。

表4 堵塞效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可以看出，裂縫屏蔽暫堵鉆井液對(duì)不同裂縫寬度的海坨地區(qū)巖心封堵率都超過了96%，即對(duì)污染端造成較嚴(yán)重的堵塞，從而避免了鉆井液濾液及固相進(jìn)一步侵入油氣層內(nèi)部。

3 暫堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

暫堵帶強(qiáng)度越大，越能經(jīng)受激動(dòng)壓力的沖擊，暫堵效果越好，反之暫堵帶強(qiáng)度越低，在激動(dòng)壓力的沖擊下，越易導(dǎo)致暫堵帶被突破，從而產(chǎn)生新的污染，達(dá)不到保護(hù)油層的目的。取不同裂縫寬度的人造巖心，用裂縫屏蔽暫堵鉆井液進(jìn)行污染，通過測(cè)定不同驅(qū)替壓力下的滲透率，評(píng)價(jià)暫堵強(qiáng)度，詳見表5。

由表5可以看出，隨驅(qū)替壓力的增大，巖心的滲透率逐漸降低，驅(qū)替壓力達(dá)到11 MPa時(shí)，巖心的滲透率接近或等于零，即當(dāng)壓力為11 MPa時(shí)，未見滲透率突然增加，說明暫堵帶并沒有受到破壞，在不同滲透率巖心上形成的暫堵帶至少能承受11 MPa的壓力。

表5 暫堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 反排解堵效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

在巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀上，利用巖心夾持器測(cè)定巖心樣品的煤油正向滲透率。將巖心夾持器接入鉆井液高溫高壓動(dòng)態(tài)綜合測(cè)試儀，用裂縫屏蔽暫堵鉆井液反向損害巖樣。將巖心夾持器取下，接入巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，用煤油正向驅(qū)替(反排)，測(cè)定不同壓差下的正向煤油滲透率，然后計(jì)算不同條件下的滲透率恢復(fù)率，見表6。

由表6可知，隨著反排壓力的增大，裂縫性巖心滲透率恢復(fù)率增大，并且當(dāng)反排壓力加到2.0 MPa時(shí)，巖樣滲透率恢復(fù)值都大于95%，說明反排成功，解除了屏蔽環(huán)堵塞。

表6 反排解堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

(1)選用纖維封堵劑和復(fù)合堵劑裂縫封堵劑，輔以粒度適宜的充填粒子和可變形粒子進(jìn)一步封堵，最終形成致密暫堵帶。該技術(shù)對(duì)海坨地區(qū)的裂縫性儲(chǔ)層起到了有效的儲(chǔ)層保護(hù)作用。

(2)優(yōu)選出的屏蔽暫堵鉆井液配方為(4%～5%)膨潤(rùn)土+0.5%純堿+(0.15% ～0.30%)KPA+(1.0% ～1.5%)銨鹽 +(0.5% ～1.0%)KCl+1%抗鹽降濾失劑+1%HQ－1+1%纖維封堵劑+(2%～3%)復(fù)合暫堵劑(不同配比的硬質(zhì)碳酸鈣顆粒和軟化粒子)。

(3)暫堵強(qiáng)度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，在不同滲透率巖心上形成的暫堵帶至少能承受11 MPa的壓力;反排解堵效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，隨著反排壓力的增大，裂縫性巖心滲透率恢復(fù)率增大，并且當(dāng)反排壓力加到2.0 MPa時(shí)，巖樣滲透率恢復(fù)值均大于95%，說明反排成功。

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