屏蔽暂堵完井液技术在鄂北塔巴庙低压低渗气藏的应用

屏蔽暂堵完井液技术在鄂北塔巴庙低压低渗气藏的应用

屏蔽暂堵完井液技术在鄂北塔巴庙低压低渗气藏的

应用

【摘要】鄂北塔巴庙低压气藏是典型的低孔低渗地层（致密砂岩），储层的主要流动通道为裂缝，对该区块储层岩心进行了钻井液损害实验评价，钻井完井液固相和滤液将造成储层三个方面的损害：(1)钻井完井液固相堵塞储层裂缝和微裂缝；(2)钻井完井液滤液造成储层基块水锁、敏感性损害等；(3)钻井完井液造成储层孔——缝界面损害，破坏储层的有效连通性。开展屏蔽暂堵技术实验研究，对大牛地气田施工的一些生产井、探井进行屏蔽暂堵技术的试验及应用，并对实施效果进行分析评价。

【关键词】塔巴庙屏蔽暂堵完井液油气保护

1 概述

鄂尔多斯北部地区已进入气田开发阶段。为了减轻钻井过程中对气层造成的伤害，从2002年开始进行屏蔽暂堵保护气层的技术试验。在研究鄂北塔巴庙气藏储层低压低渗砂岩气层损害机理的基础上，对该区块储层岩心进行了钻井液损害实验评价，然后开展屏蔽暂堵技术实验研究，总结各井的试验效果，进一步优化配方，以形成保护低压低渗砂岩气层的屏蔽暂堵钻井完井液技术方案。通过实施屏蔽暂堵技术，减轻了钻井作业期间对储层的伤害。同时，井眼稳定，目的层井径规则，总结了一套实施屏蔽暂堵技术的方法和经验。

2 鄂北工区储层特性及地层损害分析

2.1储层特性

通过对地层孔渗特征分析，上古生界储层平均孔隙半径20~30μm，最大孔隙可达到90μm，储层砂岩最大连通孔喉半径0.79~6.3μm，平均孔喉半径0.32~0.88μm之间。分段物性见表2-1，下古生界碳酸盐岩气藏为定容弹性驱动，无边底水地层——岩性气藏，属低压低渗气层，储层岩心平均空气渗透率为0.31×10 -3 μm 2 ，孔隙度为3.6-5.49%；杭锦旗区块上古生界砂岩气藏为定容弹性驱动，构造岩性复合气藏，属低压低渗气层，储层岩心平均空气渗透率为 1.6×10 -3 μm 2 ，孔隙度一般为3.54-22.5%，平均为13.4%。

根据已完钻多口井试气资料，经计算鄂北气藏地层上古生界压力梯度为0.0088~0.0097MPa/m。下古生界储层压力系数0.84-0.85。总之，鄂北工区气藏属于低压、低孔、低渗的储集层。

2.2地层损害机理

研究表明，塔巴庙气藏地层损害机理主要为：①储层液锁（水锁）损害，②储层应力敏感性损害，③储层裂缝和微

裂缝损害，④储层水敏盐敏损害等。从入井流体上分主要为不适当的钻井液完井液、射孔液与压井液等造成的地层损害。其中钻井完井液的损害不仅仅发生于近井带(如多数孔隙性储层那样)，而且可能会波及到整个储层。

在室内分别进行了钻井液滤液和钻井液动态污染实验，实验结果表明在动态条件下考虑固相损害后，损害率在77.6(94.7%之间，平均为84.38%，比滤液的单一损害增加30%左右，而且返排困难。这说明原钻井液体系中固相颗粒与储层裂缝、孔喉大小分布不匹配，会形成深度较大的内泥饼，加上大量滤液的侵入，必然造成气层的严重损害。

从钻井液对气层的损害的室内实验研究结果可知，鄂北大牛地区块原用钻井液对油气层的损害是存在的，其损害程度是严重的，地层损害的基本原因是钻井完井液中大量固相和液相的侵入，造成地层裂缝堵塞和基块水锁损害等。大牛地区块储层敏感性总体上为中等，其中应力敏感性、碱敏性和HF酸敏性较强，而储层速敏性、水敏性、盐敏性和HCl 酸敏性为中等偏弱。

3 屏蔽暂堵工艺技术分析

3.1屏蔽暂堵技术机理

屏蔽暂堵技术的机理是，按照屏蔽暂堵钻井完井液技术方案，在钻进液中加入一些与油气层孔喉相匹配的架桥粒子、填充粒子和可变形的封堵粒子，利用钻井液压力与储层压力之间的正压差，使这些粒子快速地（10分钟以内）进入储层，堵塞储层孔隙喉道，在井壁周围5cm以内形成有效的、渗透率极低的屏蔽环，阻止钻井液中的固相和液相进一步侵入储层，从而消除或减少钻井液和固井时水泥浆对油气层的伤害。由于形成的低渗透屏蔽带很薄（一般小于5cm），很容易被射孔弹射穿，同时也可通过流体返排或其它解堵技术解决屏蔽堵塞问题，因而这种堵塞是暂时性的，不会对此后的流体产出带来不利影响。

3.2屏蔽暂堵技术要点

3.2.1暂堵粒子

按照粒子物理性质可分为刚性粒子、变形粒子和纤维状粒子，前者主要为超细的碳酸钙颗粒，变形粒子常用磺化沥青、氧化沥青、石蜡和树脂等材料；后者主要为石棉短纤维。

按照粒子的作用可分为架桥粒子和填充粒子。架桥粒子的粒径较大，其作用是堵住孔隙喉道，将大的喉道分割为直径更小的通道；填充粒子是架桥粒子的下一级粒子，其作用是堵住由大喉道分割而成的次级小喉道。变形粒子的作用较为复杂，它既可以堵塞填充粒子未堵住的更次一级的微小喉道，也可与其它粒子一起堵塞较大的孔隙喉道。而纤维状粒子的主要作用是堵塞孔径较大的裂缝。

3.2.2暂堵粒子粒径的选择原则

对于孔隙性储层，通常按最大连通孔喉直径的1/2～2/3选择架桥粒子（常用刚性粒子，即细目的CaCO 3 ）的粒径，并使这种颗粒在钻井液中的含量大于3%。

通常选择粒径大约为最大连通孔喉直径的1/4的刚性粒子作为填充粒子，其加量应大于1.5%。

可变形颗粒一般选用粒径与填充粒子相当、软化点与油

气层温度相适应的可变形颗粒，加量通常为1～2%。

若储层存在裂缝或宽度较大的微裂缝，则架桥材料中还应加入纤维状暂堵材料，用以封堵裂缝，纤维长度应根据裂缝宽度而定。

3.2.3屏蔽暂堵现场实施的工艺技术要求

(1)合理的井底正压差

根据理论分析和室内试验证明，在一定压差范围内,压差增大，屏蔽堵塞效果增强，鄂北屏蔽暂堵的施工，以3.5Mpa 作为最小正压差。

(2)钻井过程中环空上返速度的制定和实施

研究表明：进入孔喉的粒子大小与剪切速率（即环空返速）成反比，所以要实现对储层的理想暂堵，就必须确定针对该储层的最大上返速度，经理论分析、室内和现场试验结果表明，要保证试验区的屏蔽暂堵效果，进入气层后，钻铤外环空返速应小于1.6m/s。