多级架桥暂堵技术在合川区块的应用

王智洪 欧阳伟 刘菊泉 徐 鹏 王洪福

(1.西南石油大学，成都 610500；2.川庆钻采工程技术研究院，德阳 618300；3.长城钻探工程技术研究院，盘锦 124000)

多级架桥暂堵技术在合川区块的应用

王智洪1欧阳伟2刘菊泉1徐 鹏1王洪福3

(1.西南石油大学，成都 610500；2.川庆钻采工程技术研究院，德阳 618300；3.长城钻探工程技术研究院，盘锦 124000)

合川气藏须家河组储层属于低孔-特低渗致密砂岩储层，在钻井完井过程中，极易受到损害。提出通过优先暂堵大贡献孔喉、提高暂堵大贡献孔喉的粒子群分布频率达到更好的屏蔽暂堵效果。室内实验研究多级架桥屏蔽暂堵钻井完井液配方。多级架桥屏蔽暂堵技术在室内和现场都取得了很好的效果。

低孔特低渗；多级架桥；屏蔽暂堵；贡献孔喉；渗透率恢复率

合川气藏晚三叠世以三角洲及湖泊沉积体系为主，在须一、三、五期以湖泊沉积为主，须二、四、六期为三角洲沉积，发育三角洲体系的分支河道砂体。其中须二段以水下分支河道砂、河口坝砂体微相为主，间夹分支河道间湾微相，形成砂岩储集体。根据岩心资料分析，合川区块岩心分析孔隙度在0.16%～16.54%之间，总平均孔隙度为6.39%。单井砂岩平均孔隙度在2.82%～10.2%之间，砂岩孔隙度主要集中分布在4%～8%之间，合川气田以低孔低渗砂岩为主，但发育有高孔砂岩。渗透率主要分布在（0.000 7～23.6）×10-3μm2范围内，总平均渗透率值为0.388×10-3μm2，储层孔隙度与渗透率具有较好的正相关关系，揭示储层储集空间主要为孔隙，属于低孔低渗致密砂岩储层。

1 储层岩心流动实验评价

1.1 实验步骤及实验结果

按储层敏感性流动实验评价方法（SY/T5358-2010）进行，鉴于研究区块储层岩心克氏渗透率大多小于0.1×10-3μm2，极难采用常规岩心进行敏感性实验，本文实验均采用人工造缝进行实验。制备过程：将待研究岩心钻成所需尺寸，称基质岩样；把两把锉刀放在压力机的上部位置，将基质岩样横放在两把锉刀之间，调整锉刀与岩样的相对位置，直到两锉刀方向一致并卡住岩样为止；用压力机瞬时加压，岩样沿与锉刀接触的位置断开；用氮气吹掉断面上的微粒，将两断面用橡皮泥黏结在一起，并用透明胶包岩样一圈（可以在两断面添加一层或多层锡箔纸增加裂缝开度）。实验结果见表1。

表1 合川气藏岩心流动实验评价结果表

1.2 实验结论及储层损害机理分析

由表1可知，滤液进入储层造成的敏感性损害程度总体较强。原钻井液动态污染实验表明，在钻井完井过程中固相颗粒和滤液侵入储层会造成严重的损害，极大的影响油气勘探开发效率。综合分析，得出储层的损害机理如下：（1）钻井完井液固相对储层孔隙、孔喉及储层裂缝、微裂缝的堵塞损害；（2）钻井完井液滤液造成储层的盐敏、碱敏等敏感性损害；（3）应力敏感性损害等。储层损害严重，固相颗粒和滤液不可避免侵入储层，屏蔽暂堵不失为该区块储层保护的技术措施。

2 多级架桥屏蔽暂堵技术

2.1 基本原理

屏蔽暂堵的关键是要形成一个渗透率接近于零的屏蔽暂堵带，达到这种效果是通过封堵孔喉/裂缝实现的，所以选择粒径分布序列合适的暂堵剂是实现屏蔽暂堵带渗透率接近于零的有效途径，而选择暂堵那些对渗透率有贡献的孔喉是这一有效途径的关键。屏蔽暂堵的关键是要暂堵对渗透率有贡献的孔喉。

贡献孔喉按照对渗透率贡献的大小，可以初步划分为大贡献孔喉和小贡献孔喉。贡献孔喉的划分主要是为了区别储层孔喉分布中对渗透率没有贡献的孔喉。熊汉桥教授在2000年提出了储层孔喉渗透率贡献率的多峰分布理论并首次对储层孔喉渗透率贡献率曲线进行了分类，表明不同的贡献孔喉对渗透率的影响不同。

多级架桥的基本原理：首先确定贡献孔喉的大小分布区间，由此作为暂堵粒子粒径设计的主要依据，形成多级架桥粒子群；根据贡献孔喉渗透率贡献率大小，合理选择各架桥粒子群浓度，最终形成钻井完井液合理的粒度分布序列，达到更有效的屏蔽暂堵效果，从而更好地保护油气层。

多级架桥暂堵模型：

式中:Y0—原钻井液体系；

A—一级架桥暂堵粒子X1对应的加量，%；

B—二级架桥暂堵粒子X2对应的加量，%；

C—三级架桥暂堵粒子X3对应的加量，%；

D—充填变形粒子加量，%；

X1—一级架桥粒子范围，μm；

X2—二级架桥粒子范围，μm；

X3—三级架桥粒子范围，μm；

Z—充填变形粒子，μm。

2.2 室内实验研究

实验装置采用岩心流动实验装置，主要测定钻井液污染前后，岩心渗透率恢复率。

2.2.1 暂堵粒子设计

孔隙/孔喉特征分析表明，研究区储层最大贡献孔喉半径分别分布在0.1～5.0μm和3～12μm之间；根据2/3架桥原理，其对应的架桥粒子直径为0.5～6.5、6.5～16μm两级。考虑到须家河组储层存在一定的裂缝和微裂缝，在配方中添加适当的短纤维粒子，根据上述暂堵粒子级别，及现有产品情况，将采用1～7、7～15μm这两类不同粒径的粒子和适量的纤维粒子，复配出多级架桥暂堵粒子产品。因此须家河组配方屏蔽暂堵粒子设计是：

（2%～2.5%）CaCO3(D中=(1～7)μm)+（0.25%～0.5%）CaCO3(D中=(7～15)μm)+纤维粒子+2%EP 软化粒子+其他

2.2.2 暂堵效果评价

室内实验分别进行了改造前后钻井完井液渗透率恢复率实验，实验结果如表2、表3所示。

表2 改造前后钻井液渗透率恢复率实验数据表

实验结果表明，钻井液改造前后，岩心渗透率恢复率差异明显，改造后的岩心渗透率恢复率明显大于改造前。根据改造前后的钻井液粒度分布图可知，改造前钻井液在 0.5～6.5、6.5～16μm 这两个粒度分布区间的分布频率分别为18%和20%；改造后的钻井液在此区间的分布频率分别为28%和39%。多级架桥暂堵技术主要提高了有效粒子在大贡献孔喉上的分布频率，从而提高屏蔽暂堵效果。

表3 屏蔽暂堵效果实验评价表10-3μm2

3 多级架桥暂堵技术现场应用

多级架桥暂堵技术在合川区块的应用表明：

（1）研究区若采用常规钻井完井液，将造成储层较严重的固相颗粒堵塞损害，以及滤液造成的储层水敏、盐敏、碱敏等损害。采用多级架桥暂堵技术可以极大地避免这些储层损害。

（2）在研究区实施多级架桥暂堵钻井完井液技术具有以下效果：

①屏蔽暂堵钻井完井液技术适合于各种钻井液体系；

②屏蔽暂堵钻井完井液体系性能优于改造前的钻井液体系性能，尤其是体系失水小；

③屏蔽暂堵钻技术不影响测井解释和录井显示；

④屏蔽暂堵钻技术实施有利于降低井径扩大率；

⑤通过测井解释资料分析，此次研究区屏蔽暂堵保护效果好。

（3）多级架桥暂堵技术具有低成本、施工方便等特点，在低成本勘探开发的条件下是一种切实可行的保护油气层的方法。

4 结 论

合川区块储层损害严重，保护油气层意义重大，多级架桥暂堵技术为该区有效的油气层保护措施之一。多级架桥暂堵技术优先暂堵大贡献孔喉，提高有效粒子群在大孔喉的分布频率，有效的保护了油气层。

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[7]张金波，鄢捷年，赵海燕.优选暂堵剂粒度分布的新方法[J].钻井液与完井液，2004，21（5）：5-7.

Multistage Bridge Temporary Plugging for Formation Protection in Hechuan Gas Reservoir

WANG Zhihong1OUYANG Wei2LIU Juquan1XU Peng1WANG Hongfu3
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Chuanqing Drilling Technology Research Institute,Deyang 618300；3.The Great wall Drilling Technology Research Institute,Panjin 124000)

Hechuan gas reservoir of Xujiahe reservoir belongs to low porosity and ultra low permeability of tight sandstone reservoir.During drilling,well completion,it is apt to be damaged.This paper proposes the use of multi-level bridge temporary plugging theory to solve the problem of reservoir protection.The first temporary plugging large contribution pore throat,improve the contribution of temporary plugging large pore throat of the contribution of particle swarm distribution frequency to achieve better shielding temporary plugging effect.Indoor and field experiments shows,the multi-level bridge plugging technology achieved very good results in this block,reservoir protection,reducing reservoir damage is of certain guiding significance.

low porosity and low permeability；temporary bridging；temporary plugging；contribution pore throat；permeability recovery rate

TE357.2

A

1673-1980(2012)05-0077-03

2012-03-26

国家科技重大专项（20082XD5049）；国家重点基础研究发展规划（973）项目（2010CB226705）

王智洪（1987-），男，四川遂宁人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为钻井完井液和油气层保护技术。