鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲層保護技術

張耀元,張群

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，廣東 湛江 524000)

蔣官澄

教育部石油工程重點實驗室，油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(北京)石油工程學院，北京102249

周廣巍,龐俊

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，廣東 湛江 524000)

鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲層保護技術

張耀元,張群

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，廣東 湛江 524000)

蔣官澄

教育部石油工程重點實驗室，油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(北京)石油工程學院，北京102249

周廣巍,龐俊

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，廣東 湛江 524000)

通過對鶯歌海盆地區(qū)域地層的潛在損害因素進行分析，結果表明該區(qū)域地層存在強水敏性損害，弱堿敏和弱應力敏感損害；同時對該地區(qū)儲層孔滲特征進行分析，提出了適應該區(qū)域儲層特性的理想充填粒子暫堵和改變巖石表面性質的油保技術，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應用軟件優(yōu)選出合理的暫堵劑分布比例，結合性能良好表面活性劑從封堵和降低油氣在孔隙中的流動阻力2方面來提高儲層保護效果。該體系能夠有效保護儲層，巖心滲透率恢復值達到90%左右，達到提高油氣產量的目的。

低滲透儲層；儲層損害；理想充填；暫堵；架橋粒子

鶯歌海盆地區(qū)域儲層孔隙度平均值為17.98%，滲透率平均值為7.19mD，孔隙度與滲透率存在較好的相關性，該區(qū)域儲層具有典型的低孔、低滲特點，在鉆井、完井過程中，存在強水敏性儲層損害，酸敏和堿敏性損害較弱；鉆井液中有害微粒運移堵塞孔隙和微裂縫，造成對儲層的損害。因此，如何提高鶯歌海盆地區(qū)域儲層保護能力變得尤為重要。

1 儲層孔隙結構特征

1.1 儲層孔隙類型

該區(qū)域氣藏儲層有7種孔隙類型，以粒間孔和鑄?？诪橹?，次為粒內溶孔，可見少量的生物體腔孔和晶間孔，總面孔率平均為18.7%，為粒間孔-溶蝕孔型儲層，粒間孔、鑄?？诪橹饕獌臻g，長石等粒內溶孔、粒間溶孔次之，除此之外，在巖心上還觀察到裂隙。另外，雜基微孔、鑄模孔和有孔蟲體腔孔等孔隙類型也有少量的分布[1]。整體來看主要孔隙組合類型為粒間孔-鑄?？捉M合類型。

1.2 儲層孔隙結構特征

毛細管壓力資料統(tǒng)計表明研究區(qū)最大孔喉半徑在1.46～4.75μm之間分布，平均為2.39μm；孔喉半徑平均值在0.46～1.74μm之間分布，平均為0.86μm；主要為微喉道，少量為細喉道?？勺償嗝娴氖湛s部分是主要喉道，次為片狀、彎片狀喉道。平均孔喉比為6.71，配位數(shù)主要在2～4，孔隙發(fā)育處連通性尚可。

1.3 儲層孔滲特征

主要選取了鶯歌海盆地區(qū)域6口井巖心進行試驗分析，該區(qū)域儲層滲透率主要分布在0.001～14mD之間，平均滲透率為7.19mD；孔隙度主要分布在8%～20%之間，平均孔隙度為17.98%。儲層孔隙度和滲透率二者存在較好的相關性，整體表現(xiàn)為滲透率隨孔隙度增大而增大。其中DF XX4井地層孔隙度與滲透率相關性不明顯，反映了孔隙間連通性較差[2]。

2 儲層潛在損害因素評價

參照SY/T5358—2006標準，選取鶯歌海盆地區(qū)域DF XX4井2907m(1#)和2914m(2#)井深的巖心進行儲層敏感性評價。

2.1 水敏評價

水敏性試驗結果如圖1所示，1#、2#巖心滲透率分別由3.47mD降至0.968mD，由1.99mD降至0.574mD，巖心的水敏損害率分別為72.1%和71.2%，說明該區(qū)域地層具有強水敏性。

2.2 速敏評價

速敏性試驗結果如圖2所示，采取流量為0.5～6mL/min的范圍，1#巖心的最小滲透率(Kmin)為0.662mD，最大滲透率(Kmax)為0.965mD；2#巖心Kmin為1.60mD，Kmax為2.13mD，1#和2#巖心的Kmin/Kmax分別為0.69，0.78，則該區(qū)域儲層液測速敏損害較弱。

圖1 地層水敏性評價 圖2 低滲透儲層速敏評價

2.3 酸敏評價

注入酸液為質量分數(shù)15%的HCl，酸敏性試驗結果如圖3所示，注酸后，巖心1#、2#的滲透率分別由1.06、0.435mD降至0.987、0.421mD，儲層損害率僅為6.9%和3.2%，則該地區(qū)儲層存在弱酸敏損害。

2.4 堿敏評價

堿敏性試驗結果如圖4所示，當pH值由7升至13時，巖心1#、2#滲透率分別由13.2mD降至9.59mD，由3.21mD降至2.30mD，巖心的堿敏損害率分別為27.3%和28.3%，該地區(qū)儲層堿敏性較弱。

圖3 低滲透儲層酸敏評價 圖4 低滲透儲層堿敏性評價

圖5 低滲透儲層應力敏感試驗結果

2.5 應力敏感評價

應力敏感試驗結果如圖5所示，當靜圍壓由2.5MPa增至20MPa時，滲透率由1.16mD降低為0.986mD；當靜圍壓由20MPa降至2.5MPa時，滲透率由0.986mD升至1.07mD。則該地區(qū)儲層的應力敏感性為較弱。

通過對鶯歌海盆地區(qū)域儲層潛在損害因素進行分析研究，表明該區(qū)域儲層巖心具有較強的水敏損害特征，弱堿敏和弱應力敏感損害。

3 鶯歌海盆地儲層保護技術

鶯歌海盆地區(qū)域儲層為中孔低滲儲層，滲透率主要分布在0.001～14mD，平均滲透率為7.19mD，在鉆井施工過程中，鉆完井液中的濾液和固相在壓差作用下進入儲層，而且該區(qū)域地層存在較強的水敏，弱速敏和應力敏感性，產生水鎖和固體顆粒堵塞孔喉，造成儲層有效滲透率下降，嚴重影響油氣產量。

儲層損害最基本的機理包括孔喉的物理堵塞(固體顆粒侵入、聚合物侵入、黏土膨脹、結垢等)和相對滲透率的改變(流體阻塞、乳化、潤濕性改變等)?？紤]到鶯歌海盆地區(qū)域儲層的孔滲特征，采用理想粒子充填和改變儲層巖石表面性質的方法提高儲層保護效率[3～5]。

3.1 理想粒子充填

3.1.1 理想粒子充填原理

鶯歌海盆地區(qū)域滲透率從0.001～300mD不等，儲層的孔隙結構一般有很強的非均質性，孔喉尺寸一般呈正態(tài)分布，存在很大的差異。傳統(tǒng)的暫堵方案都是以儲層的平均孔徑和暫堵劑的粒度中值作為確定暫堵方案的依據(jù)，難以形成強有效的不同級配封堵，也就達不到最佳的油氣層保護效果[6]。對于保護儲層的鉆井液，正確的做法是，需要根據(jù)孔喉尺寸加入具有連續(xù)粒徑序列分布的暫堵劑顆粒來有效地封堵儲層中大小不等的各種孔喉以及暫堵顆粒之間形成的孔隙。只有形成這種合理的粒徑序列分布，才能確保形成濾失量極低的致密泥餅，阻止固相顆粒以及濾液侵入地層[7]。

3.1.2 理想充填粒子的選取

根據(jù)鶯歌海盆地區(qū)域儲層的相關孔滲數(shù)據(jù)，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應用軟件優(yōu)選出合理的暫堵劑比例分布。細暫堵劑顆粒質量分數(shù)25%，中粗暫堵劑顆粒質量分數(shù)75%。

3.2 改變巖石表面性質

對于低滲、特低滲儲層，單純的封堵不能有效保護儲層，加入表面活性物質，可以大大降低巖石的表面張力，從而減少氣相通過巖石孔隙的阻力，防止儲層相對滲透率的降低[8]。

通過室內測得的幾類表面活性劑溶液的表面張力，試驗結果見表1?？梢钥闯鲑|量分數(shù)為0.3%ABSN溶液表面張力最低，為25.5mN/m，因此選用ABSN對鉆井液進行優(yōu)化。

表1 幾種表面活性劑表面張力測定

4 鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲層保護技術

4.1 鉆井液性能影響評價

針對該區(qū)域低滲透儲層的特點，提出向現(xiàn)場鉆井液中加入質量分數(shù)為8%的不同級配比例暫堵粒子和質量分數(shù)為2%的表面活性劑ABSN的儲保方案。試驗結果如表2所示，向現(xiàn)場鉆井液中加入暫堵粒子和表面活性劑ABSN后，鉆井液的切力增加，濾失量降低，對鉆井液的性能沒有明顯影響。

表2 暫堵粒子和ABSN對鉆井液性能的影響

注：μa為表觀黏度；μp為塑性黏度；τd為動切力；τi為初切力；τf為動切力；VAPI為API失水量；VHTHP為高溫高壓失水量。

表3 優(yōu)化后鉆井液污染前后滲透率恢復率

4.2 儲層保護鉆井液返排效果評價

取該區(qū)域6塊儲層巖心進行污染試驗，測得巖心污染前后滲透率恢復率，試驗結果見表3。經加入暫堵粒子和表面活性劑的鉆井液污染后的巖心，其滲透率恢復值明顯高于現(xiàn)場鉆井液。這是因為采用理想粒子填充和改變儲層巖石表面性質的儲層保護技術，能夠在近井地帶形成致密的橋堵帶，阻止鉆井液固相和濾液侵入地層深處而引起儲層損害，能夠有效保護儲集層。

5 結論

1)通過研究表明鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲層存在嚴重的水敏損害，而堿敏、酸敏和應力敏感為弱傷害因素。

2)針對鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲層實際的孔滲特征，利用暫堵劑優(yōu)選智能化應用軟件優(yōu)選合理的不同粒徑暫堵劑；優(yōu)選的表面活性劑ABSN能夠有效降低巖石表面張力，從而減少氣相通過巖石孔隙的阻力，防止儲層相對滲透率的降低。

3)根據(jù)鶯歌海盆地區(qū)域低滲透儲層方案，加入暫堵粒子和ABSN后對鉆井液流變性能、失水性能和密度影響很小，能很好地保護低滲透儲層。

[1]張勇. 南海鶯瓊地區(qū)高溫高壓鉆井技術的探索[J]. 天然氣工業(yè)，1999，19(1)：71～75.

[2] 趙文，謝克姜. 南海海域高溫高壓鉆井液技術[J]. 石油鉆采工藝，2007，29(6)：87～90.

[3] 郡捷年.鉆井液工藝學[M].北京：石油大學出版社，2000

[4] 陳大鈞.油氣田應用化學[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005

[5] 徐同臺，趙忠舉.21世紀初國外鉆井液和完井液技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.

[6] 張寧生,王志偉,任曉娟,等.低滲透天然氣氣層損害機理研究[J].西安石油學報(自然科學版),2002:17(3):15-18

[7] 徐同臺,趙敏,熊友明，等.保護油氣層技術[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.

[8] 鄭軍，賀承祖，馮文光，等．表面活性劑對煤層儲氣層損害作用研究[J].油田化學，2005，22(3)：258～261.

[編輯] 帥群

2016-09-22

國家“863”項目 (2012AA091502，2013AA064803)；國家自然科學基金項目(51474231)；中石油新方法新技術項目(2014A-4212)。

張耀元(1982-)，女，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井液及儲層保護評價工作，zhangyy1@cnooc.com.cn。

TE258.1

A

1673-1409(2017)7-0066-04

[引著格式]張耀元,張群，蔣官澄，等.鶯歌海盆地高溫高壓氣藏儲層保護技術[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(7):66～69.