浅谈高密度钻井液下油气层保护过程监督

谯青松

中国石油西南油气田分公司工程技术监督中心（四川广汉618300）

浅谈高密度钻井液下油气层保护过程监督

谯青松

中国石油西南油气田分公司工程技术监督中心（四川广汉618300）

以四川盆地某构造须家河储层钻进中对油气层的保护实例简析在高密度钻井液下对油气层的有效保护。以现场实例为背景，总结出裸眼井段高密度钻井液对低压层污染较大，采取先认清低压储层的损害机理及原因。以低压油气层为主兼顾其他储层，钻井监督应把握重点，督促施工方在钻井工艺和泥浆性能上对症下药才能实施对油气层的有效保护。

高密度钻井液；油气层保护；低压储层；过程监督

在钻井、完井、试油等作业过程中由于工作液中的固相颗粒及滤液进入油气层中，引起油气层有效渗透率降低，降低油气层流通能力，造成油气层伤害。为增储上产需要采取一系列措施来解堵，不但增加整个勘探开发成本，同时对油气层的有些伤害是无法恢复的。如果忽略油气层保护，可能会将有希望的储层判断为干层或者不具备开发价值的储层，由此可知在钻完井过程中保护油气层的重要性。虽然油气层的损害是不可避免的，但可以在钻完井过程中采取措施来尽量减少油气层的损害，钻井工程技术监督在整个油气层保护过程中也起着至关重要的作用[1-3]。

1 油气层的主要损害机理

1.1 油气层的损害机理

造成油气层损害的原因很多，总体来说分为以下几个方面[4-5]：①储渗空间结构特性、储层含有的5敏性矿物、岩石的润湿性及地层流体的性质；固体颗粒的运移：流体中固相颗粒运移和地层微粒运移；油气层岩石毛细管阻力等；②钻井工艺：压差、油气层在钻井液中浸泡时间、钻井液环空返速等；钻井液性质：钻井液和地层矿物不配伍造成的敏感性反应及润湿反转，钻井液与地层流体不配伍造成结垢或乳化堵塞等。

1.2 储层的岩性、孔隙度，渗透率及粘土矿物的含量的影响

该区块以须家河组为目的层，构造上须六、须五缺失。须四、须三段为三角洲—河流相沉积，岩性为灰黑色、黑色页岩、碳质页岩与褐灰色、浅灰褐色岩屑砂岩、含砾砂岩不等厚互层，富含灰质，间夹碳质条带及煤线；须二段地层经历水退－水进－水退3个沉积旋回，岩性以浅灰色砂岩、含砾砂岩为主夹泥、页岩；须一段顶部为黑色页岩，中部为浅灰色岩屑石英砂岩、石英粉砂岩夹一层砂质灰岩，为一套内陆湖相沉积，与下伏雷口坡组呈假整合接触。须家河组为自生自储型气藏，烃源岩为其本身煤层及大段泥页岩，主要发育在须二、须三段。其中，须三段泥页岩最为发育，厚100～150m；须二段次之，泥页岩段36～80m；须四泥页岩欠发育，一般3～18m。烃源层须一段在该区以砂岩为主，局部富含泥质，泥页岩最厚可达46m。

该地区须家河组处于储层有利发育区，主要发育须二、须三、须四三套储层，岩性以细砂岩、含砾砂岩、砾岩为主，低孔低渗特征明显，储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔为主，储集类型为裂缝孔隙型。其中，须二段以泥、页岩条带为界，发育2套砂体组，水下分支河道砂体，储层主要发育在下砂体组，在纵向上位于须二中下部，距顶一般100～180m，储层砂体互相交错叠置，单层厚薄不一，一般2.5～12m，累厚30～60m；平面上储层连续发育，稳定分布。须三段储层砂体与泥岩互层，富含灰质，纵向上发育三套厚度较大、分布较稳定的砂体和砂层组，分布于须三段中上部和底部。储层主要发育在须三中上部和底部，中上部储层一般距顶30～50m，底部储层一般距顶200～250m。须四段处于须家河组上段，与上覆侏罗系地层不整合接触，纵向上储层主要发育在顶部，距顶4～16m，平面上厚度分布不稳定，由南西向北东逐渐减薄。

该区块储层为低孔低渗的裂缝孔隙型储层，几乎所有砂岩储层都含有一定的地层微粒和水敏粘土矿物，且该区块须家河组普遍含有大段泥页岩，粘土矿物含量高，由此分析该区块须家河组储层的主要损害机理为：以固相损害（钻井液中的固相颗粒，储层中的颗粒分散和运移造成微粒堵塞）为主，兼以液相损害（滤液造成的粘土矿物的水敏和微裂缝水锁）。

2 选择最容易遭到损害的油气层

该区块设计须四压力系数2.1，须三～须一压力系数为2.2，且须四～须一处于同一裸眼井段中，及须四为相对低压储层，又由须四岩性为砂岩夹页岩、粉砂岩为主，粉砂岩的比表面大于2 300cm2/cm3，根据岩石的比表面与油气层损害的关系，比表面越大，岩石孔道越小，岩石与流体接触面积越大，作用越充分，引起的油气层损害越大可知，整个储层从压差、损害程度上来讲，须四段最容易遭到损害。

3 高密度钻井液下对油气层的保护现场实例

同裸眼段压力系统差别大，低压油气层极易受到伤害。钻井监督在认清该区块储层损害机理后，加强对施工队伍以下几个方面的督促。

3.1 泥浆性能调节

保证钻井液的性能与储层配伍。

1）控制钻井液中的固相含量在7%左右，减少固相侵入到储层。

2）储层粘土矿物含量高，容易发生水敏，使用高分子聚合物提高钻井液抑制性来降低水敏损害；提高滤液黏度来增加流动阻力，达到保护储层的目的。

3）为保护油气层严格控制钻井液API失水、高温高压失水在设计最低值，保证钻井液具有良好的高温稳定性。

4）为减小无机沉淀，控制钻井液的pH在10左右。

5）加入非离子表面活性剂SP-80，有利于减小水相与气相界面张力，达到减小水锁损害。

6）通过录井队和井队同时监测地层水的矿化度，来调节钻井液与地层流体相配伍。

7）在须家河组钻进期间加入3%的油气层保护剂BF-1，起到屏蔽暂堵的作用。

3.2 工艺调节

1）采用近平衡钻进技术，由于现场油气显示频繁，起钻前短起测后效屡次不满足井控安全规定，故多次提泥浆密度至2.40g/cm3,由于同裸眼段低压储层压力当量密度远低于2.4g/cm3考虑到低压层会造成较大的伤害，在保证录井气测无异常的前提下每趟钻中都通过补充胶液时让密度自然的降低0.01 g/cm3，同时严格控制起下钻速度。来减小微粒运移，压力敏感对储层的伤害。

2）合理安排好钻井进度，组织协调好生产，避免没有必要的等停时间，通过减少钻井液的浸泡时间来降低储层的损害程度和深度。

3）通过机械除砂，人工淘砂、化学沉砂的方法尽量减少钻井液中无用固相的含量，在机械除砂环节优化固控设备使用，减小对油气层的污染。

4）钻井液在环空的返速影响储层损害的程度，在须家河组钻进过程中始终保持环空返速在1.17 m/s以上。

3.3 效果对比

效果对比见表1。

表1 同构造效果对比

4 认识与总结

1）油气层损害的不可逆转性，一旦油气层遭受损害，通过后期的解堵、增产改造虽然可以在一定程度上起到效果，但却无法完全解除。可以考虑用保护油气层替代储层伤害后的解除。

2）储层损害的原因具有多样性和各异性，在钻井过程中造成的储层伤害是由地层及流体、钻井液及施工工艺参数等共同引起的，他们之间又有着一定的联系，只要认真去分析每口井的具体情况，完全可以减小对储层的伤害。

3）由于同裸眼井段高密度钻井液对低压层污染较大，采取先了解清楚低压储层的损害机理及原因，以低压油气层为主，在钻井工艺和泥浆性能上对症下药，才能实施对油气层的有效保护。

4）钻井监督在油气层钻进中严格监管，督促施工方认真落实油气层保护措施，有效降低钻井作业中油气层的损害。

[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].北京：中国石油大学出版社, 2001.

[2]杨贤友.保护油气层钻井完井液现状与发展趋势[J].钻井液与完井液，2000,17(1):25-30.

[3]李克向.保护油气层概念与技术[J].石油钻采工艺，2000,22 (5):1-6.

[4]顾军.裂缝—孔隙型储层保护机理与钻井工作液研究[D].成都:成都理工大学,2004.

[5]高波.裂缝性特低渗透砂岩油层损害机理及保护技术研究[D].成都:西南石油学院,2005.

Taking drilling process in Xujiahe reservoir of some structure in Sichuan Basin as an example,the effective protection of the oil and gas reservoirs under the high density drilling fluid is discussed.According to the practical example,it is held that the damage of the high density drilling fluid to the low pressure reservoir in the open hole section is the greatest,and the damage mechanism and reasons are clearly recognized.Therefore,the protection of low-pressure reservoir should be considered firstly and other reservoirs secondly in drilling.The drilling supervision should focus on supervising and urging the construction party to achieve the effective protection of the reservoirs by improving drilling technology and mud performance.

high density drilling fluid;reservoir protection;low pressure reservoir;process supervision

尉立岗

2015-07-19

谯青松（1985-），男，现主要从事现场钻井工程技术管理和监督工作。