陳增海

（中海石油（中國）有限公司蓬勃作業(yè)公司，天津 300457）

渤海蓬萊19-3油田是中國海洋石油總公司與美國康菲石油中國公司在渤海海域合作勘探發(fā)現(xiàn)的油田。2002年12月底，蓬萊19-3油田先導(dǎo)生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)（I期）投產(chǎn)，明化鎮(zhèn)組下段和館陶組為該油田的主要含油層系。在開發(fā)的過程中，暴露出油層層間矛盾突出、注入水突進(jìn)明顯、部分區(qū)塊或井組含水較高，局部區(qū)域單井控制儲(chǔ)量相對(duì)較高等問題。因此布置了調(diào)整井井位，但受到鉆機(jī)能力和固控條件的限制，在鉆遇泥巖后，泥巖顆粒不能及時(shí)清理，被研磨較細(xì)，固相顆粒的侵入影響體系的封堵性能，導(dǎo)致地層污染[1-5]。針對(duì)蓬萊區(qū)塊地層特點(diǎn)結(jié)合分析地質(zhì)特征（局部注水高壓、衰竭層低壓）與鉆井液性能室內(nèi)試驗(yàn)，開展了新型高密度無固相鉆井液的研究與應(yīng)用。

1 蓬萊區(qū)塊儲(chǔ)層特點(diǎn)

蓬萊油田儲(chǔ)層油層厚度為50 m～150 m；儲(chǔ)層巖性為砂巖、粉砂巖及泥巖交互層，平均孔隙度28%，滲透率情況為巖心試驗(yàn)測得的滲透率分布情況（見表1），含油飽和度為50%～70%。從表1可以看出，三口井滲透率在1 D為15.3%；在500 mD～1 000 mD的占30%以上；100 mD以上的占73%以上。證明該油田以中、高滲儲(chǔ)層分布為主，儲(chǔ)層物性好，對(duì)鉆井液的封堵承壓以及儲(chǔ)層保護(hù)要求高。

2 體系介紹

新型高密度無固相體系是一種可逆弱凝膠體系，研發(fā)的主要目的是保證良好的流變性、對(duì)儲(chǔ)層和環(huán)境影響最低化、實(shí)現(xiàn)無破膠作業(yè)條件下的直接返排。主要技術(shù)方法是，首先通過儲(chǔ)層孔隙度分析，選擇合理匹配粒徑級(jí)別的封堵顆粒，在化學(xué)材料作用下形成致密性超低滲透率濾餅，使濾液侵入深度淺，約1 mm，減少固液相對(duì)儲(chǔ)層的傷害；在返排思路方面，采用正向強(qiáng)封堵，反向易返排的思路，反向返排壓力為13.8 kPa，可實(shí)現(xiàn)免破膠。

3 體系性能評(píng)價(jià)

體系基本配方：0.2%Na2CO3+0.2%NaOH+0.4%PF-EZVIS+1.5%PF-EZFLO+8%PF-EZCARB+加重材料（氯化鉀、氯化鈉、甲酸鉀、甲酸鈉等）。

3.1 流變性能評(píng)價(jià)

新型高密度無固相具備化學(xué)分子鍵間纏繞，形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形成和拆解雙向可逆，靜切力恢復(fù)迅速，黏度隨剪切速率的增加而快速降低（見圖1）。

3.2 封堵承壓及返排試驗(yàn)

目前國內(nèi)外90%以上的井都是用正壓差打開油氣層，如果壓力預(yù)測與實(shí)際相差太大，則在鉆井液工藝方面就不能針對(duì)每口井地層壓力情況制定最有效的儲(chǔ)層保護(hù)方案。

用PF-W130和甲酸鉀復(fù)配，同時(shí)搭配“粒徑級(jí)配軟件”優(yōu)選不同尺寸的粒徑進(jìn)行合理的粒徑匹配，將基礎(chǔ)配方加之1.42 g/cm3，進(jìn)行封堵承壓評(píng)價(jià)（見圖2）及返排壓力測定試驗(yàn)，有結(jié)果可以看出：新型高密度無固相體系表現(xiàn)出較好的承壓能力，能顯著提高地層承壓能力，最大承壓不小于20 MPa，且濾失量少。返排效果較好，最大突破壓力為4.76 kPa，突破后壓力下降到2.44 kPa后，保持穩(wěn)定。說明濾餅的滲流通道極易打開，就能恢復(fù)儲(chǔ)層的生產(chǎn)能力。

表1 儲(chǔ)層滲透率分析

圖1 新型高密度無固相體系剪切稀釋性曲線

圖2 封堵濾失量曲線圖

3.3 抗鹽加重能力強(qiáng)

室內(nèi)通過用KCl、PF-W130和KCOOH分別對(duì)體系加重至上限，通過評(píng)價(jià)其流變和低剪切速率黏度評(píng)價(jià)抗鹽能力（見表2）。從表2中數(shù)據(jù)可以看出實(shí)現(xiàn)體系密度在1.07 g/cm3～1.52 g/cm3的調(diào)整范圍內(nèi)，滿足蓬萊區(qū)塊異常壓力作業(yè)要求。

3.4 儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)

由于體系使用鹽類加重，本身屬于無黏土相和重晶石粉，從根本上消除了黏土固相顆粒對(duì)儲(chǔ)層的污染，卓越的泥餅性能，有利于儲(chǔ)層保護(hù)，同時(shí)體系形成的泥餅易于返排，滲流通道易于重新建立，儲(chǔ)層保護(hù)效果好。室內(nèi)分別通過對(duì)低、中、高孔滲巖心滲透率恢復(fù)值的測定（見表3），通過表3數(shù)據(jù)可以看出，體系滲透率恢復(fù)值均超過80%。

3.5 與原油配伍性評(píng)價(jià)

通過評(píng)價(jià)體系濾液與蓬萊19-3油田群原油按1：4、5：5、4：1 混合搖勻后，在 60 ℃恒溫下觀察油液界面評(píng)價(jià)配伍性（見圖3），圖3中具塞量筒從左至右分別代表濾液與原油按 1：4、5：5、4：1 混合后配伍性，可以看出：原油與體系濾液混合后，油水迅速分離；在60℃下養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)1 h后（見圖4），油水完全分離，界面清晰，未出現(xiàn)乳化、沉淀、絮凝等現(xiàn)象，表現(xiàn)出良好配伍性能。

表2 體系加重及抗鹽能力評(píng)價(jià)試驗(yàn)

表3 不同滲透性巖心的滲透率恢復(fù)值評(píng)價(jià)試驗(yàn)

4 現(xiàn)場應(yīng)用及成果

新型高密度無固相儲(chǔ)層鉆開液技術(shù)體系首次在蓬萊區(qū)塊應(yīng)用，工程作業(yè)高效安全，作業(yè)中完井篩管均一次性到位，投產(chǎn)后返排效果突出、儲(chǔ)保效果明顯。

4.1 新型高密度無固相儲(chǔ)層鉆開液在PL19-3油田首次引入

V30H井，6寸井段1 939 m～2 162 m，首次應(yīng)用該體系鉆進(jìn)，該體系體現(xiàn)出良好的流變能力（見表4），攜帶能力強(qiáng)（見圖5），失水小，濾餅薄而致密（見圖6），在大風(fēng)待機(jī)空井36 h，下篩管順利到位。

V30H井順利作業(yè)再次證明新型高密度無固相儲(chǔ)層鉆開液在蓬萊油田水平段鉆井期間發(fā)揮了良好的井壁穩(wěn)定性和流變性，其中優(yōu)良的觸變性及剪切稀釋性、空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)得到了現(xiàn)場作業(yè)的充分印證，是一種良好的儲(chǔ)層保護(hù)鉆開液。

4.2 儲(chǔ)保效果優(yōu)異

圖3 濾液與原油混合

圖4 60℃恒溫下養(yǎng)護(hù)1 h后

表4 新型高密度無固相儲(chǔ)層鉆井液流變性能

圖5 循環(huán)均勻后返砂情況

圖6 鉆進(jìn)中鉆井液濾餅

在儲(chǔ)層中無固相鉆井液中其液相對(duì)地層的損害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固相對(duì)地層的損害，水進(jìn)入產(chǎn)層極易引起產(chǎn)層巖石之間黏土類膠結(jié)物的水化膨脹，從而堵死氣層微裂縫與孔隙，為了更好的抑制固相的水化從而應(yīng)該進(jìn)行合理的PF-EZCARB顆粒級(jí)配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)有效的“屏蔽暫堵”技術(shù)。

在PL19-3-MX井應(yīng)用效果較好，配產(chǎn)超1.24倍（見表5），表明新型高密度無固相體系具有良好儲(chǔ)保效果。

表5 配產(chǎn)與實(shí)際產(chǎn)量對(duì)比

5 結(jié)論

（1）新型高密度無固相是性能優(yōu)良的可逆弱凝膠體系，能夠有效阻止鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的污染傷害，較高的低剪切速率黏度有利于懸浮鉆屑，提高井眼凈化能力。

（2）體系在使用過程中，抑制性強(qiáng)，在鉆遇泥巖后，具有很好的抗鉆屑污染能力，降低泥巖對(duì)儲(chǔ)層傷害。

（3）高密度免破膠新型高密度無固相儲(chǔ)層保護(hù)鉆開液技術(shù)體系在蓬萊油田首次使用并獲得成功，打破了傳統(tǒng)的儲(chǔ)層鉆開液需要使用破膠才能達(dá)到生產(chǎn)，減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省油田開發(fā)周期，降低作業(yè)成本，投產(chǎn)后產(chǎn)能高，見液快，對(duì)蓬萊油田群的進(jìn)一步有效開發(fā)提供了技術(shù)保障。