碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

徐璧华 石蕊

摘要：目前国内外针对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害机理以及相关保护方法的研究主要是集中在机理认识、应力敏感以及水锁效应等几个方面。碳酸盐岩裂缝性储层本身具有较强的复杂性以及特殊性，与常规的孔隙型砂岩储存相比较，其损害机理以及评价方法方面都存在较大的差异性。因此在实际针对碳酸盐岩裂缝性储存钻井液体系进行评价的时候会存在很大的变化。

关键词：碳酸盐岩裂缝性储层;钻井液;储层伤害;评价方法

引言

碳酸盐岩储层通常情况下都具有非常强的非均质性，而且其裂缝也具有多样性以及复杂性，因此在实际针对这种类型组成进行评价的时候具有较高的难度。与常规的孔隙型砂岩相比较，裂缝性碳酸盐岩储层实际的基质渗透率相对都比较低，因此可以完全忽略工作液对基质的入侵伤害，该类型储层中主要的渗流通道以及储集空间都是裂缝，因此在实际针对裂缝性储层进行损害评价的过程中，应该主要针对裂缝损害进行探讨。

1 天然碳酸盐岩岩心人工造缝评价方法

裂缝性储层通常情况下都具有较强的应力敏感性，因此在实际进行取芯作业的过程中，因为岩心中含有裂缝，当时到达地面的时候，会产生应力释放现象，从而导致在地面测量的裂缝宽度会与实际较大误差，这也是导致实验室储层测试参数与实际数值存在差距的主要原因之一。当前在我国主要是使用天然碳酸盐岩岩心进行人工造缝模拟来实现对碳酸盐岩储层的伤害评价[1]。

人工造缝的主要方法是对天然岩心施加一定的压力，这样就能够让岩心样品从轴向方向产生出贯穿缝。为了让人工造缝的实际裂缝宽度能够达到实际标准要求，通常情况下都会使用金属丝来对裂缝进行支撑。但由于金属丝本身具有一定的弹性，当其处于弹性范围内的时候才能适用于虎克定律，一旦超出了金属丝的弹性范围，其实际产生的变形是不可逆的。另外，加入裂缝中的金属丝很有可能会出现脱离支撑面的现象，当流体通过裂缝的时候会导致金属丝出现一定的位移，这样就会使的整个实验过程中裂缝的宽度不能够精确的确定，在此情形下，也会导致钻井液的储层伤害评价结果与实际作业情况存在较大的差异。

1.1人工造缝天然岩心裂缝宽度随围岩的变化分析

在本次实验过程中主要选择了某油田区块3组奥陶系碳酸盐岩岩心12块来进行实验，并充分利用加压法来进行人工造缝。在常温的实验环境下，充分利用静态岩心流动试验仪不断增加对岩心样品的围压，根据实验过程中测试得到的人工造缝岩心实际的裂缝宽度与围压之间的关系曲线以及岩心样品实际裂缝宽度与渗透率之间的变化趋势关系可以发现，在维延不断增加的情况下，人工造缝天然岩心裂缝宽度会出现快速下降;当施加的围压超过4-5MPa的时候，裂缝实际的宽度值逐渐趋于稳定，在整个过程中裂缝整体的宽度变化幅度超过了92.5%。此外，当岩心的裂缝宽度出现变化的时候会导致其也产生较大变化。

1.2固定围压条件下同组人工造缝岩心裂缝宽度测试

为了针对同组人工造缝在相同的围压情况下裂缝宽度实际的变化情况，本次实验主要充分利用某井下奥陶系上奥陶统中10块碳酸盐岩岩心进行了实验，首先在实验室内将岩心经过洗油、压裂缝以及饱和地层水等处理步骤后，充分利用常规岩心渗透率恢复率评价方法对不同的裂缝宽度进行了实验。在整个实验过程中对岩心施加的围压始终稳定在5MPa，上述选取的10块碳酸盐岩岩心实际的裂缝宽度分别达到了14μm、12.5μm、17.5μm、30μm、61μm、18.5μm、55μm、16.5μm、41μm 和 36μm[2]。

通过分析可以发现，即使在保持围压相同的情况下，同一种类岩性完全相同的人工造缝岩心实际产生的裂缝宽度也存在较大差异，其中最小的裂缝宽度达到了12.5μm，裂缝宽度最大，达到了61μm。这也可以充分说明通过压缝法得到的岩心裂缝宽度会受到偶然因素的极大影响，从而导致其在渗透率恢复率等方面也会存在较大差异。

2.新评价方法应用

2.1模拟岩心裂缝宽度的选取

在实际针对碳酸盐岩岩心进行钻井施工的时候，通常情况下采取的都是聚磺钻井液以及无固相钻井业等两种钻井業体系，在实验过程中，主要选择不锈钢裂缝板岩心以及天然岩心人工造缝等两种方法对两种不同的钻井液体系实施了储层损害评价。在不锈钢裂缝板岩心方法实际的应用过程中主要选取的是某油田某井的奥陶系碳酸盐岩储层，岩心的获取深度处于5320-5400m之间，并选择FMI成像测井资料对最终的结果进行解释。通过测定资料可以发现，岩心样品中总工发现了45条裂缝，裂缝宽度值最大达到了500μm，而最小的裂缝宽度只仅仅为10μm，平均裂缝宽度处在40～50μm之间[3]。

2.2 聚磺钻井液储层损害评价

通过对人工造缝岩心以及不锈钢缝板岩心进行聚磺钻井液储层损害进行评价实验可以发现。与人工造缝天然岩心评价实际的渗透率恢复率相比较，新方法评价的聚磺钻井液储层渗透率恢复率要小一些。这主要是因为不锈钢板缝岩心实验中要求其断面能够在较短的时间内形成滤饼，而且对其封堵条件也提出了更高的要求。

2.3 无固相弱凝胶钻井液储层损害评价

针对某井奥陶系碳酸盐岩储层进行无固相弱凝胶钻井液损害评价可以发现。与常规评价方法下的无固相弱凝胶钻井液体系的渗透率恢复率相比较，聚磺钻井液的渗透率恢复率相对要高一些，这种充分说明在实际针对碳酸盐岩储层进行储层损害评价的时候，常规的评价方法具有较大的局限性。也能充分说明无固相钻井液能够进一步对裂缝性储层形成良好的保护。

结论

（1）在采取不锈钢缝板岩心方法后，能够让裂缝宽度处在相对恒定的状态下，而且在实际进行试验评价的过程中，裂缝宽度的测试值与实际情况之间的误差不会超过1%。

（2）经过实验统计分析发现，利用新评价方法能够将钻井液对裂缝的侵入损害程度进行直观的反应，在实际针对碳酸盐岩裂缝进行评价研究的时候具有更强的适应性。

参考文献：

[1]杨枝，孙金声，张洁，张希文，王成彪.裂缝性碳酸盐岩储层保护技术研究进展[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（11）：4-10.

[2]徐鹏.裂缝性致密砂岩气层油基钻井液伤害机理及保护技术研究[D].西南石油大学，2016.

[3]邓田青，鄢捷年，杨贵峰，叶艳，魏红梅，姚如钢.致密碳酸盐岩储层损害特征及钻井液保护技术[J].钻井液与完井液，2013，30（04）：25-28+93.