保护低渗油气藏的钻完井液技术

何 松，马 岩，冯桓榰，邢希金，周定照，谷 林

（中海油研究总院，北京100028）

按石油天然气行业标准，低渗油气藏是指：油藏储集层为砂岩，空气渗透率介于（10～50）×10-3μm2储层；气藏为绝对渗透率介于（1～20）×10-3μm2，孔隙度介于10%～15%的储层。中国低渗油气田分布比较广泛，资源量大，近几年探明低渗储量比例从30%增大到70%。截至2007年，探明低渗透石油地质储量为99.4×104t，占全国的36%；探明低渗天然气地质储量为4.95×1012m3，占全国的 67%[1]。

据初步统计，我国海上已发现低渗油藏的规模约为1.5×108m3，并且随着深层油气的勘探，其规模将会越来越大。我国海上已发现的低渗储量约72%分布在渤海海域；约26%分布在南海西部地区。目前受技术及成本限制，海上很多低渗储量难以动用，如果能够有效动用这些储量，可以增加（1500～3000）×104m3产量[2]。本文通过分析低渗油气田储层孔隙结构特征入手，通过室内试验，研究出适用于海上保护低渗油气藏的钻井液体系。

表1 低渗储层孔隙结构参数

1 低渗储层孔隙结构特征

按成因可分为原生低渗储层和次生低渗储层。其中原生低渗储层主要受沉积作用控制，以原生粒间孔隙为主，这种储层目前发现还比较少；而次低渗储层主要受成岩作用控制，以溶蚀孔隙为主，国内发现的绝大部分低渗层均属此类[3]。海上低渗储层的特点为储集空间多以次生溶蚀孔隙为主，另具少量原生孔隙。喉道类型主要以管束状为主，少量片状、弯片状。喉道连通性差，片状自生粘土矿物在溶蚀孔隙中桥接分割孔喉，孔喉结构主要为中孔微喉、大孔微喉[4]。

从表1数据可以看出看出，该油田各井储层孔隙度为10.71%～21.41%，渗透率范围为（0.22～71.76）×10-3μm2，孔渗范围为低孔低渗，钻完井液进入喉道后将对喉道孔渗影响严重。排驱压力为0.13～0.59MPa，主流喉道半径0.4～41.7μm2，若储层孔隙被流体或固相进入，难以清除。

从图1可以看出，压汞曲线中间平缓段较长，说明岩石喉道分布较为集中，分选性较好，但是平缓段位置比较靠上，说明岩石喉道半径较小，排驱压力较大，孔喉半径较小。

2 实验研究保护低渗透储层的钻井液体系

目前，使用非成熟钻井液技术在海洋钻井过程中风险较大，根据海洋石油多年钻井经验，在原有体系上进行优化仍然是主导思路，因而本次研究选择海洋钻井常用的PEM体系作为对象，通过优化配方来达到保护低渗透储层的目的。在考虑目前油价的条件下，即控制成本，又保护储层，符合海上油田大规模开发低渗油气藏的要求。

以A1-7低渗透油田为例，在PEM体系基础上使用成膜技术与屏蔽暂堵技术相结合，从而达到储层保护效果。推荐钻开液的配方为：

3%坂土/海水+0.2%碱A+0.15%碱B+0.5%抑制剂+0.4%包被剂+2.5%SPNH+2%SMP-1+1%DYFT-2+2%GJC+0.15%XC+1.5%CMJ+2%GBL+5%KCl+储层保护剂ZD-1+重晶石。

根据A1-7油田储层孔隙结构特征，推荐保护低渗储层的钻井液体系暂堵颗粒为：

低渗、特低渗储层保护剂ZD-1：1.5%400目超细碳酸钙+1.5%纳米碳酸钙+1%2200目超细碳酸钙+0.1%～0.5%纤维LF+3%EP-2(软化点为80～120℃的可变形粒子)。

2.1 性能

从表2中实验数据看出，优化的非储层段PEM钻井液及钻开液都具有优良流变性、失水造壁性、润滑性和抑制性，能满足该钻井工程的需要。

2.2 储层保护效果

从表3可以看出，PEM钻井液及钻开液具有良好的储层保护效果，渗透率恢复值达到80%以上。

表2 钻井液体系主要性能

从表4可以看出，PEM钻井液及钻开液能有效地降低滤液进入储层喉道，达到储层保护的效果，液体滤失量很小。

2.3 与油基对比实验

表3 单一PEM钻井液动态损害评价实验结果

表4 钻井液循环过程中不同时间点的累计滤失量和岩芯渗透率变化统计

A1-4区块油基钻开液体系：油（5#白油）∶水=8∶2+4%主乳化剂+3%辅乳化剂+2%MONYL+0.5%～0.8%HSV+2%润湿剂MOWET+2.5%有机土+5%降滤失剂MOTEX+2%碱度调节剂+1.5%400目超细碳酸钙+1.5%1250目纳米碳酸钙+1%2200目超细碳酸钙+0.1%～0.5%纤维LF+重晶石(密度1.15～1.42g/cm3)。

从表5可以看出，油基钻井液渗透率具有很好的储层保护效果，渗透率恢复值在85%以上，PEM钻井液的渗透率恢复值在80%以上，基本能达到油基钻井液的效果。

3 结论与认识

表5 单一油基钻井液动态损害评价实验结果

（1）海上低渗储层的储集空间多以次生溶蚀孔隙为主，同时具少量原生孔隙。喉道类型主要以管束状为主，少量片状、弯片状。喉道连通性差，孔喉结构主要为中孔微喉、大孔微喉，在钻完井作业过程中存在易固相侵入、易发生敏感性、易水锁损害、易乳状液堵塞、易结垢等特点。

（2）针对低渗储层，通过室内实验研究，优选出适用于海上低渗油气田的PEM钻井液及钻开液。它是在常规体系上改进的，主处理机简单，易于采购，便于现场人员的操作及对性能的调控，同时具有优良流变性、失水造壁性、润滑性和抑制性，滤失量小，能达到储层保护效果。