東方1-1氣田儲層保護型鉆開液研究與應用

＊趙文 陳緣博 鄭力會 王超群 吳艷華* 張恒

（1.中海油田服務股份有限公司新疆分公司 新疆 841000 2.中海油田服務股份有限公司油化研究院 河北 065000 3.天津市海洋石油環(huán)境和儲層低傷害鉆完井液企業(yè)重點實驗室 天津 300000 4.中國石油大學（北京）北京 100000）

東方1-1氣田位于南海北部灣鶯歌海海域，距離海南省東方市113公里。隨著氣田開發(fā)的進一步深入，各儲層均存在不同程度的壓力衰竭，承壓能力較低，且開發(fā)層位淺，地層破裂壓力低，密度窗口窄，鉆開液封堵性能不足導致井壁失穩(wěn)及井漏頻發(fā)，嚴重降低了作業(yè)時效[1-5]。因此亟需對東方1-1氣田儲層段EZFLOW鉆開液體系進行升級，在滿足流變性的基礎上優(yōu)選暫堵劑，提高承壓封堵性能，同時滿足東方1-1氣田儲層保護需求。

1.東方1-1儲層漏失與儲層保護難點

(1)儲層漏失損害

東方1-1氣田儲層主要分布在鶯歌海組二段，地層溫度：80℃～87℃；東方1-1氣田開發(fā)進入中后期，各儲層均存在不同程度的壓力衰竭，Ⅱ上氣組A區(qū)和Ⅱ下氣組西南區(qū)地層壓力同步下降，水平井目的層段壓力系數(shù)不斷降低，后期開發(fā)井目的層壓力系數(shù)為0.32～0.57，雖然可通過降低EZFLOW鉆開液密度，降低作業(yè)的ECD，但由于氣藏壓力系數(shù)的降低，承壓能力較弱，在作業(yè)壓差一定的情況下，存在較大的漏失風險[5-6]。

(2)水鎖損害

圖1 含水飽和度與滲透率關系曲線

由于東方1-1氣田存在漏失風險，當鉆井液漏失進入到水潤濕儲層孔道后，就會在井壁周圍孔道中形成水相堵塞，加重水鎖效應，增大儲層保護的難度。

2.實驗方法

根據(jù)東方1-1氣田三開井深結構、井眼軌跡，結合EZFLOW現(xiàn)場使用流變性能，利用LANDMARK水利學軟件，對現(xiàn)用鉆井液性能對相關的水力學參數(shù)進行計算，模擬優(yōu)化EZFLOW流變參數(shù)，優(yōu)選出增粘劑（PF-EZVIS）與降濾失劑（PF-EZFLO）加量與種類。在保證流變性能的基礎上，以保證攜巖效率最大化同時降低鉆開液ECD值[7-8]；依據(jù)D90規(guī)則優(yōu)選承壓封堵劑粒徑級配，優(yōu)選了一種納米鈣暫堵顆粒（PF-EZCARBF），提高地層承壓能力強抑制；并優(yōu)選高效助排劑提高鉆開液返排效率，減輕或消除儲層強的水鎖損害，以滿足東方1-1氣田開發(fā)和儲層保護需要。

(1)封堵性能評價方法

采用滲透性封堵儀（PPT）封堵評價方法。該儀器是改進的HTHP實驗濾失儀，采用標準化定制的孔喉尺寸分布均勻的陶瓷盤作為封堵媒介，評價不同體系在不同壓力下的濾失量，濾失量越小，承壓封堵性能越好。

(2)返排性能評價方法

滲透性封堵性能評價實驗結束后，取出濾失桶，倒出鉆開液；將濾失桶旋轉180°后安裝好，將濾餅端朝上放置，然后連接好管線，開啟實時監(jiān)測軟件記錄返排壓力變化情況，返排壓力越低，濾餅解除越容易，對儲層的保護效果越好。

(3)儲層保護性能評價方法

根據(jù)行業(yè)標準《SY/T 6540-2002鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》，測定滲透率恢復值和表皮系數(shù)，滲透率恢復值越高，表皮系數(shù)越小，儲層保護效果越好。

2.3 兩組甲狀旁腺誤傷情況 試驗組甲狀旁腺誤傷率14.00%(7/50)顯著低于對照組甲狀旁腺誤傷率35.29%(18/51)，經(jīng)χ2檢驗差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。詳見表1。試驗組發(fā)生暫時性甲狀旁腺功能低下7例(14.00%)，對照組16 例(31.37%)，經(jīng)χ2檢驗兩組差異具有統(tǒng)計學意義(χ2=4.333，P=0.037)。

3.鉆開液體系性能優(yōu)化對比

(1)流變參數(shù)評價

通過軟件模擬與實驗測定，優(yōu)化后的EZFLOW鉆開液配方為：海水+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+1.5%PF-EZFLO（淀粉類降濾失劑）+0.4%PF-EZVIS（生物類增粘劑）+KCL加重（密度：1.10g/cm3）。EZFLOW鉆開液優(yōu)化前后性能對比如表1所示：

表1 鉆開液性能優(yōu)化前后對比

鉆開液性能優(yōu)化后，最大ECD約為1.30SG，與優(yōu)化前相當；優(yōu)化后的PV值為7mPa·s，動切力為12Pa（約25 lbf/100ft2），和優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的攜巖效率與機械鉆速大大提高；優(yōu)化后的鉆開液在不同機械鉆速下能夠有效保障井眼清潔，防止環(huán)空鉆屑堆積引起的井下蹩漏。

(2)封堵性能評價

東方1-1氣田儲層孔喉直徑為1～4.68μm，依據(jù)D90優(yōu)選出的暫堵劑粒徑為4.27μm；實驗室優(yōu)選出一種納米鈣暫堵顆粒PF-EZCARBF，可與鉆井液長分子鏈材料相互纏繞于剛性封堵材料表面，在井壁表面形成超薄、致密性泥餅[7-8]，滿足東方1-1氣田儲層屏蔽暫堵能力，從而提高鉆井液地層承壓能力。

EZFLOW體系未添加暫堵劑PF-EZCARBF的承壓封堵性能如表2所示，在7MPa下能封堵住400mD滲透性砂盤，但是濾失量較大，當壓力增加到15.0MPa時全部濾失，承壓能力較差；5mD滲透性砂盤在7MPa下全部濾失。

表2 EZFLOW鉆開液（未加暫堵劑）對不同滲透性砂盤承壓封堵性能（80℃）

EZFLOW體系中加入6%PF-EZCARBF暫堵劑后，EZFLOW鉆開液對不同不同滲透性（400mD、700mD、2D、5D）砂盤的封堵性能評價見圖2，在15MPa下承壓30min對5D滲透性砂盤濾失量僅為25.3mL。

圖2 EZFLOW鉆開液（加入暫堵劑后）對不同孔隙砂盤承壓封堵性能（80℃）

對比分析增加暫堵劑前后400mD和5D砂盤的承壓能力，如圖3所示，PF-EZCARBF暫堵劑能夠有效封堵地層，降低鉆井液的濾失量，提高地層的承壓能力。

圖3 EZFLOW鉆開液封堵性能（暫堵劑加入前、后）（80℃）

(3)返排性能評價

EZFLOW的基漿的突破壓力為0.976psi，加入6%暫堵劑PF-EZCARBF后突破壓力僅為0.48psi，加入0.5%防水鎖劑FC-1，返排壓力進一步降低至0.089psi，說明能夠有效降低水鎖效應，儲層保護效果較好。

圖4 鉆開液返排性能

(4)儲層保護性能評價

通過EZFLOW處理劑篩選與評價，得出了東方1-1氣田大位移水平井鉆開液體系配方：海水+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+1.5%PF-EZFLO（降濾失劑）+0.4%PF-EZVIS（增粘劑）+3%EZCARBF（納米鈣暫堵劑）+0.5%PF-FC-1（防水鎖劑）+KCl（密度：1.10g/cm3）。

選用氣體滲透率與東方1-1氣田儲層物性近似的露頭巖心（10～30×10-3μm2）2塊，評價了優(yōu)化后EZFLOW鉆開液儲層保護性能，其滲透率恢復值在90%以上，具有較好的儲層保護效果。

表3 EZFLOW鉆開液損害評價結果

東方1-1氣田后期開發(fā)井采用優(yōu)化后EZFLOW鉆開液，機械表皮系數(shù)從6.68～185降至0.03～0.55，有效降低儲層損害。

表4 東方1-1氣田EZFLOW優(yōu)化前后表皮系數(shù)對比

4.結論

（1）針對東方1-1氣田漏失和水鎖損害，優(yōu)化出一套儲層保護效果好的EZFLOW體系配方：海水+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+1.5%PF-EZFLO（降濾失劑）+0.4%PF-EZVIS（增粘劑）+3%EZCARBF（納米鈣暫堵劑）+0.5%PF-FC-1（防水鎖劑）+KCl（密度：1.10g/cm3）。

（2）優(yōu)化后的EZFLOW體系，承壓能力高達15.0MPa，體系攜巖效率與機械鉆速大大提高，不僅能夠滿足井眼清潔要求，有效防止環(huán)空鉆屑堆積引起的井下蹩漏；且返排壓力低，降水鎖效應顯著，滲透率恢復值在90%以上，機械表皮系數(shù)顯著降低，有效解決東方1-1氣田儲層保護難題。

（3）東方1-1氣田屬于壓力衰竭性氣藏，EZFLOW體系的優(yōu)化為海上超淺層油氣開發(fā)提供了技術支持，可為類似的超淺層水平井鉆井提供借鑒。