适合低渗透油藏的高效水基钻井液体系研究

钟 鸣，刘曜赫，徐思莹

(1.长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100；2.塔里木油田分公司安全环保与工程监督中心钻井监督室，新疆 库尔勒 841000；3.塔里木油田油气运销部阿克苏油气储运中心，新疆 库尔勒 841000)

我国的低渗透油气资源储量十分丰富，据统计，已发现的低渗透油田的地质储量约占全国总储量的25%左右，而低渗透气田的天然气储量所占比例远高于25%，这说明低渗透油气资源在我国油气资源中占据着十分重要的战略地位[1-6]。因此，高效、合理开发低渗透油气资源具有重要的现实意义。

海上某油田位于渤海南部海域，属于典型的低渗透油藏，储层渗流空间狭小，连通性较差，岩石容易吸水，水敏损害和水锁损害程度较强，入井流体的滤液容易侵入地层深部，严重影响海上低渗透油田的正常开发[7-9]。而前期该油田使用的钻井液体系虽然具有较好的封堵性能，但封堵材料的使用量过多，增大了钻井施工的成本，且防水锁效果稍差。因此，作者在分析目标油田前期使用钻井液体系存在的问题后，通过引入性能优良的防水锁剂、抑制剂和降滤失剂，研制一种适合低渗透油藏的高效水基钻井液体系，并在室内对其耐温性能、防水锁性能、抑制性能、抗污染性能以及储层保护性能进行评价，以期为海上低渗透油藏的高效合理开发提供一定的技术支持。

1 适合低渗透油藏的高效水基钻井液体系的构建

1.1 钻井液体系的构建思路

针对低渗透油藏储层特点，室内构建钻井液体系应满足以下几方面要求：(1)钻井液体系应具有优良的抑制性能，能够有效抑制钻井液侵入地层造成粘土膨胀，从而造成堵塞；(2)钻井液体系应具有优良的封堵性能，能有效提高泥饼质量，减少滤液侵入和压力传递；(3)钻井液体系中应加入一定量的防水锁剂，能有效降低钻井液滤液的油水界面张力和气液表面张力，尽可能降低侵入滤液造成的水锁效应[10-14]。

1.2 钻井液体系的配方

通过对低渗透油藏钻井过程中滤液侵入对地层的伤害影响分析，并结合大量室内评价实验结果，研制了一种适合低渗透油藏的高效水基钻井液体系，其配方为：3%海水膨润土浆+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被剂LV-PAC+0.2%增黏剂XC+3%降滤失剂FLO-HT+3%KCl+3%抑制剂JLX-C+1%润滑剂HLB+1.5%防水锁剂HAW-1+3%超细碳酸钙+重晶石加重至1.5 g·cm-3。

2 钻井液体系的综合性能评价

2.1 耐温性能

按确定的配方配制高效水基钻井液体系，将其在不同温度下分别滚动老化16 h，测定钻井液体系老化前后的流变性能及老化后的滤失量，结果见表1。

表1 高效水基钻井液体系的耐温性能

由表1可以看出，研制的高效水基钻井液体系具有较好的耐温性能，在100～140 ℃下滚动老化后体系的流变性能及滤失量基本无变化，能够满足现场施工对钻井液体系耐温性能的基本要求。

2.2 防水锁性能

室内使用全自动表-界面张力仪测定高效水基钻井液体系中加入不同量防水锁剂HAW-1时滤液的表面张力和界面张力，结果见表2。

由表2可以看出，不加防水锁剂HAW-1的空白基浆滤液的表面张力达到60.3 mN·m-1，界面张力达到40.8 mN·m-1，防水锁性能较差；而加入防水锁剂HAW-1后，钻井液滤液的表面张力和界面张力显著下降，并且随着防水锁剂HAW-1加量的增加，钻井液滤液的表面张力和界面张力逐渐降低，当防水锁剂HAW-1加量为1.5%时，表面张力、界面张力分别降至27.5 mN·m-1、7.5 mN·m-1；继续增加防水锁剂HAW-1的加量，表面张力和界面张力的降幅不大。因此，防水锁剂HAW-1的最佳加量为1.5%，此时钻井液体系具有良好的防水锁性能。

表2 防水锁剂加量对钻井液滤液表面张力及界面张力的影响

2.3 抑制性能

室内通过岩屑滚动回收率实验评价高效水基钻井液体系的抑制性能，并与清水、聚磺钻井液体系和KCl/PLUS钻井液体系的抑制性能进行对比，实验岩屑取自目标油田储层段，实验温度为140 ℃，结果见图1。

图1 不同钻井液体系的抑制性能Fig.1 Inhibition performance of different drilling fluid systems

由图1可以看出，目标油田储层段岩屑在清水中的滚动回收率仅为13.7%，而使用不同类型的钻井液体系后均能达到较高的滚动回收率，其中使用高效水基钻井液体系时的滚动回收率最高，达90%以上。表明研制的高效水基钻井液体系具有良好的抑制性能。

2.4 抗污染性能

室内对高效水基钻井液体系的抗劣质土污染性能进行评价，滚动老化条件为140 ℃×16 h，结果见表3。

表3 高效水基钻井液体系的抗污染性能

由表3可以看出，随着劣质土加量的增加，高效水基钻井液体系的表观黏度、切力及滤失量的变化不大。表明研制的高效水基钻井液体系具有较强的抗劣质土污染的能力。

2.5 储层保护性能

室内按石油天然气行业标准SY/T 6540-2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》评价高效水基钻井液体系的储层保护性能，结果见表4。

表4 高效水基钻井液体系的储层保护性能

由表4可以看出，两块岩心污染后的渗透率恢复值(K1/K0)基本能达到85%左右；而两块岩心污染端切片1 cm后渗透率恢复值(K2/K0)均可达到90%左右。说明研制的高效水基钻井液体系具有良好的储层保护性能，不会在钻井过程中对储层段造成比较严重的储层损害。

3 结论

室内研制了一种适合低渗透油藏的高效水基钻井液体系，其配方为：3%海水膨润土浆+0.2%Na2CO3+0.15%NaOH+0.3%包被剂LV-PAC+0.2%增黏剂XC+3%降滤失剂FLO-HT+3%KCl+3%抑制剂JLX-C+1%润滑剂HLB+1.5%防水锁剂HAW-1+3%超细碳酸钙+重晶石加重至1.5 g·cm-3。综合性能评价结果表明，高效水基钻井液体系具有良好的耐温性能、防水锁性能、抑制性能、抗污染性能以及储层保护性能，能够满足海上低渗透油田钻井施工过程中对钻井液性能的要求。