屏蔽暫堵完井液技術在鄂北塔巴廟低壓低滲氣藏的應用-建筑工程論

1、屏蔽暫堵完井液技術在鄂北塔巴廟低壓低滲氣藏的應用-建筑工程論    【摘 要】鄂北塔巴廟低壓氣藏是典型的低孔低滲地層（致密砂巖），儲層的主要流動通道為裂縫，對該區(qū)塊儲層巖心進行了鉆井液損害實驗評價，鉆井完井液固相和濾液將造成儲層三個方面的損害：(1)鉆井完井液固相堵塞儲層裂縫和微裂縫；(2)鉆井完井液濾液造成儲層        【摘 要】鄂北塔巴廟低壓氣藏是典型的低孔低滲地層（致密砂巖），儲層的主要流動通道為裂縫，對該區(qū)塊儲層巖心進行了鉆井液損害實驗評價，鉆井完井液固相和濾液

2、將造成儲層三個方面的損害：(1)鉆井完井液固相堵塞儲層裂縫和微裂縫；(2)鉆井完井液濾液造成儲層基塊水鎖、敏感性損害等；(3)鉆井完井液造成儲層孔縫界面損害，破壞儲層的有效連通性。開展屏蔽暫堵技術實驗研究，對大牛地氣田施工的一些消費井、探井進行屏蔽暫堵技術的實驗及應用，并對施行效果進行分析評價。 【關鍵詞】塔巴廟 屏蔽暫堵 完井液 油氣保護 1 概述 鄂爾多斯北部地區(qū)已進入氣田開發(fā)階段。為了減輕鉆井過程中對氣層造成的傷害，從2002年開始進行屏蔽暫堵保護氣層的技術實驗。在研究鄂北塔巴廟氣藏儲層低壓低滲砂巖氣層損害機理的基礎上，對該區(qū)塊儲層巖心進行了鉆井液損害實驗評價，然后開展屏蔽暫堵技術實驗研

3、究， 總結 各井的實驗效果，進一步優(yōu)化配方，以形成保護低壓低滲砂巖氣層的屏蔽暫堵鉆井完井液技術方案。通過施行屏蔽暫堵技術，減輕了鉆井作業(yè)期間對儲層的傷害。同時，井眼穩(wěn)定，目的層井徑規(guī)則，總結了一套施行屏蔽暫堵技術的方法和經(jīng)驗。 2 鄂北工區(qū)儲層特性及地層損害分析 2.1儲層特性 通過對地層孔滲特征分析，上古生界儲層平均孔隙半徑2030m，最大孔隙可達到90m，儲層砂巖最大連通孔喉半徑0.796.3m，平均孔喉半徑0.320.88m之間。分段物性見表2-1，下古生界碳酸鹽巖氣藏為定容彈性驅(qū)動，無邊底水地層巖性氣藏，屬低壓低滲氣層，儲層巖心平均空氣浸透率為0.31×10 -3 m 2 ，

4、孔隙度為3.6-5.49%；杭錦旗區(qū)塊上古生界砂巖氣藏為定容彈性驅(qū)動，構造巖性復合氣藏，屬低壓低滲氣層，儲層巖心平均空氣浸透率為1.6×10 -3 m 2 ，孔隙度一般為3.54-22.5%，平均為13.4%。 根據(jù)已完鉆多口井試氣資料，經(jīng) 計算 鄂北氣藏地層上古生界壓力梯度為0.00880.0097MPa/m。下古生界儲層壓力系數(shù)0.84-0.85?？傊醣惫^(qū)氣藏屬于低壓、低孔、低滲的儲集層。 2.2地層損害機理 研究表明，塔巴廟氣藏地層損害機理主要為：儲層液鎖（水鎖）損害，儲層應力敏感性損害，儲層裂縫和微裂縫損害，儲層水敏鹽敏損害等。從入井流體上分主要為不恰當?shù)你@井液完井液、

5、射孔液與壓井液等造成的地層損害。其中鉆井完井液的損害不僅僅發(fā)生于近井帶(如多數(shù)孔隙性儲層那樣)，而且可能會波及到整個儲層。 在室內(nèi)分別進行了鉆井液濾液和鉆井液動態(tài)污染實驗，實驗結果表明在動態(tài)條件下考慮固相損害后，損害率在77.6(94.7%之間，平均為84.38%，比濾液的單一損害增加30%左右，而且返排困難。這說明原鉆井液體系中固相顆粒與儲層裂縫、孔喉大小分布不匹配，會形成深度較大的內(nèi)泥餅，加上大量濾液的侵入，必然造成氣層的嚴重損害。 從鉆井液對氣層的損害的室內(nèi)實驗研究結果可知，鄂北大牛地區(qū)塊原用鉆井液對油氣層的損害是存在的，其損害程度是嚴重的，地層損害的基本原因是鉆井完井液中大量固相和液相

6、的侵入，造成地層裂縫堵塞和基塊水鎖損害等。大牛地區(qū)塊儲層敏感性總體上為中等，其中應力敏感性、堿敏性和HF酸敏性較強，而儲層速敏性、水敏性、鹽敏性和HCl酸敏性為中等偏弱。 3 屏蔽暫堵工藝技術分析 3.1屏蔽暫堵技術機理 屏蔽暫堵技術的機理是，按照屏蔽暫堵鉆井完井液技術方案，在鉆進液中加入一些與油氣層孔喉相匹配的架橋粒子、填充粒子和可變形的封堵粒子，利用鉆井液壓力與儲層壓力之間的正壓差，使這些粒子快速地（10分鐘以內(nèi)）進入儲層，堵塞儲層孔隙喉道，在井壁周圍5cm以內(nèi)形成有效的、浸透率極低的屏蔽環(huán)，阻止鉆井液中的固相和液相進一步侵入儲層，從而消除或減少鉆井液和固井時水泥漿對油氣層的傷害。由于形成

7、的低浸透屏蔽帶很?。ㄒ话阈∮?cm），很容易被射孔彈射穿，同時也可通過流體返排或其它解堵技術解決屏蔽堵塞問題，因而這種堵塞是暫時性的，不會對此后的流體產(chǎn)出帶來不利影響。 3.2屏蔽暫堵技術要點 3.2.1暫堵粒子 按照粒子物理性質(zhì)可分為剛性粒子、變形粒子和纖維狀粒子，前者主要為超細的碳酸鈣顆粒，變形粒子常用磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟和樹脂等材料；后者主要為石棉短纖維。 按照粒子的            3.2屏蔽暫堵技術要點 3.2.1暫堵粒子 按照粒子物理性質(zhì)可分為剛性粒子、

8、變形粒子和纖維狀粒子，前者主要為超細的碳酸鈣顆粒，變形粒子常用磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟和樹脂等材料；后者主要為石棉短纖維。 按照粒子的作用可分為架橋粒子和填充粒子。架橋粒子的粒徑較大，其作用是堵住孔隙喉道，將大的喉道分割為直徑更小的通道；填充粒子是架橋粒子的下一級粒子，其作用是堵住由大喉道分割而成的次級小喉道。變形粒子的作用較為復雜，它既可以堵塞填充粒子未堵住的更次一級的微小喉道，也可與其它粒子一起堵塞較大的孔隙喉道。而纖維狀粒子的主要作用是堵塞孔徑較大的裂縫。 3.2.2暫堵粒子粒徑的選擇原則 對于孔隙性儲層，通常按最大連通孔喉直徑的1/22/3選擇架橋粒子（常用剛性粒子，即細目的CaCO

9、3 ）的粒徑，并使這種顆粒在鉆井液中的含量大于3%。 通常選擇粒徑大約為最大連通孔喉直徑的1/4的剛性粒子作為填充粒子，其加量應大于1.5%。 可變形顆粒一般選用粒徑與填充粒子相當、軟化點與油氣層溫度相順應的可變形顆粒，加量通常為12%。 若儲層存在裂縫或?qū)挾容^大的微裂縫，則架橋材料中還應加入纖維狀暫堵材料，用以封堵裂縫，纖維長度應根據(jù)裂縫寬度而定。 3.2.3屏蔽暫堵現(xiàn)場施行的工藝技術要求 (1)合理的井底正壓差 根據(jù)理論分析和室內(nèi)實驗證明，在一定壓差范圍內(nèi),壓差增大，屏蔽堵塞效果增強，鄂北屏蔽暫堵的施工，以3.5Mpa作為最小正壓差。 (2)鉆井過程中環(huán)空上返速度的制定和施行 研究表明：進

10、入孔喉的粒子大小與剪切速率（即環(huán)空返速）成反比，所以要完成對儲層的理想暫堵，就必須確定針對該儲層的最大上返速度，經(jīng)理論分析、室內(nèi)和現(xiàn)場實驗結果表明，要保證實驗區(qū)的屏蔽暫堵效果，進入氣層后，鉆鋌外環(huán)空返速應小于1.6m/s。 (3)暫堵劑粒子粒度與鉆井液粒度的控制 鉆井液粒度的控制是屏蔽式暫堵技術成敗的關鍵，剛性暫堵劑顆粒尺寸分布必須與所選區(qū)塊的儲層孔喉分布匹配，其酸不溶物的含量必須低于5；可變形油溶性暫堵劑的軟化點應與儲層溫度匹配，油溶性暫堵劑必須在水基鉆井液中完全分散，并達到油溶性的技術指標。 3.3屏蔽暫堵配方的確定 儲層存在平均直徑50m以上的裂縫，考慮裂縫上限160m，泥漿中應有直徑為60120m的架橋粒子；儲層的孔喉直徑分布不均，最大連通孔吼是主要封堵對象，大牛地區(qū)塊儲層最大連通孔喉半徑大多集中在0.55m，極少數(shù)達到2537m，中值孔喉半徑小于0.2m。因此泥漿中顆粒粒徑主要考慮是410m左右的顆粒，兼顧1025m的顆粒。 儲層溫度在90左右，在泥漿中加入軟化點75100的可變形軟化粒子