張靈霞，鄧田青，陳建康，張春萍，張 翱

（1.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽473132；2.中海石油技術(shù)研究院；3.中國石化河南石油工程公司鉆井分公司；4.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院）

1 研究區(qū)儲層特點

吉林油田兩井地區(qū)儲層巖性主要是灰褐色油浸細(xì)砂巖和褐灰色含油粉砂巖，粘土礦物主要以伊蒙混層、綠泥石和伊利石形式存在，伊蒙混層的間層比為70%左右。砂巖儲集性很低，孔隙度普遍小于10%，滲透率小于10×10－3μm2，有效孔隙度小于16.5%，總體上屬于低孔和低滲、特低滲儲層。儲層極易因外來流體侵入而產(chǎn)生各種敏感性及水鎖損害。該地區(qū)儲層滲透率低、孔隙度小，毛細(xì)管壓力大，侵入儲層的液相返排困難；含水飽和度對儲層滲透率影響大，水鎖損害嚴(yán)重；儲層粘土礦物含量高，水敏作用強，儲層損害程度大，井段存在井壁失穩(wěn)等問題［1－2］。為保證該地區(qū)鉆井工作的順利開展，對現(xiàn)用6種鉆井液體系進行系統(tǒng)評價，優(yōu)選出了保護儲層的低傷害鉆井液體系。

2 鉆井液體系的優(yōu)選

為防止外來流體對儲層造成損害，低孔、低滲砂巖油氣層鉆井液應(yīng)具有以下幾個方面的性能：①具有極強的封堵能力，降低濾液侵入，降低地層水敏效應(yīng)；②具有很強的抑制粘土水化膨脹分散能力，具有較好的防塌作用；③具有良好的防止水鎖損害的功能；④具有良好的高溫穩(wěn)定性和流變性，地滿足攜巖要求［3－5］。

對吉林油田常用的6套鉆井液體系（見表1）進行常規(guī)性能評價，實驗結(jié)果見表2。由表2實驗結(jié)果可知，配方3、4及6濾失量相對較低，且老化前后流變性變化小，故在研究過程中測定了儲層保護效果，實驗結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，上述3套鉆井液體系基本性能優(yōu)良順序為：配方6（甲酸鹽低固相）、配方4（現(xiàn)場用鉀胺基聚合物）、配方3（甲酸鹽無固相）。

從儲層保護效果來看：配方4（鉀銨基聚合物鉆井液）的滲透率恢復(fù)值最高（82.42%），其次為配方3（甲酸鹽無固相鉆井液）（81.27%）。配方6（甲酸鹽低固相儲層保護鉆井液）最低（75.74%）。可見，鉀銨基聚合物鉆井液（配方4）基本性能良好，滲透率恢復(fù)值高，達到儲層保護要求；環(huán)境可接受性好，配制成本也在油田承受范圍內(nèi)。

3 優(yōu)選鉆井液體系的優(yōu)化及評價

吉林油田兩井地區(qū)儲層粘土礦物含量高，水敏性損害比較嚴(yán)重，雖然優(yōu)選出的鉀銨基聚合物鉆井液具有很好的抑制性，但其封堵效果還不是很理想。因此，在優(yōu)選出的鉀銨基聚合物體系基礎(chǔ)上，擬通過加入與該區(qū)塊儲層孔喉相匹配的復(fù)合暫堵劑（ZHLD），從而形成有效的致密泥餅，阻止固相顆粒以及濾液侵入地層，達到保護油氣層的目的［5］。

表1 兩井地區(qū)6種鉆井液體系

表2 兩井地區(qū)6種鉆井液的常規(guī)性能測試結(jié)果

表3 儲層巖心滲透率恢復(fù)值評價實驗結(jié)果

在配方4（鉀銨基聚合物鉆井液）中分別加入2%、3%、4%復(fù)合暫堵劑（ZHLD），研究了屏蔽暫堵劑加量對儲層巖心滲透率恢復(fù)值的影響，實驗結(jié)果見表4。從表4可見，隨屏蔽暫堵劑加量增加，儲層巖樣的滲透率恢復(fù)值有所增大，當(dāng)加量從2%增至4%時，巖樣的滲透率恢復(fù)值從81.25%增至87.04%，可有效提高儲層的滲透率恢復(fù)值［5］。

經(jīng)過一系列的室內(nèi)實驗研究，優(yōu)選出了一套適合吉林油田兩井地區(qū)的強抑制性鉀銨基聚合物屏蔽暫堵型鉆井液體系，該配方為：4%膨潤土 ＋4.5%氯化鉀 ＋0.3%KPAM＋1.5%聚丙烯腈銨鹽 ＋1%抗復(fù)合鹽降濾失劑 ＋2%SMP－1＋1%磺化瀝青。

表4 屏蔽暫堵劑加量對儲層巖心滲透率恢復(fù)值的影響

3.1 常規(guī)性能評價

對4種配方進行了室內(nèi)實驗評價，結(jié)果見表5。從表中數(shù)據(jù)可以看出，無論加重前后，其各項性能參數(shù)均達到鉆井液設(shè)計要求。加重后的濾失量比加重前有所降低，加入暫堵劑后的濾失量比加入暫堵劑（ZHLD）前有所降低。

表5 優(yōu)化配方的常規(guī)性能

3.2 動濾失量評價

使用LH－2智能型鉆井液HTHP動態(tài)污染實驗裝置，分別于室溫和80℃條件下測定優(yōu)化鉆井液配方在加入暫堵劑前后的動濾失量隨時間的變化，實驗結(jié)果見圖1。從圖1所示的實驗結(jié)果可以看出，室溫下累積動濾失量不超過1 mL，80℃溫度下累積動濾失量不超過3.5 mL。充分說明，優(yōu)選的聚胺聚合物鉆井液可以起到顯著的儲層保護效果。

圖1 密度1.18 g／cm3 的鉀胺基聚合物鉆井液優(yōu)化配方的動濾失曲線

3.3 抑制性性評價

鉀銨基聚合物鉆井液由于其強抑制性、低濾失量、低PH的特性，是一種保護低孔低滲儲層的理想聚合物鉆井液。其中加入的聚丙烯酸鉀處理劑是一種長鏈高分子，水解產(chǎn)生的K＋能提供一定的正電性，鑲嵌在粘土晶層間不容易被交換出來，降低粘土表面的電位，從而使粘土的分散能力更低。此外，聚丙烯酸鉀分子水解產(chǎn)生的－COOH可與粘土顆粒表面的－O和－OH基團靠氫鍵結(jié)合發(fā)生吸附，長鏈結(jié)構(gòu)能夠很好地將粘土顆粒包被起來，防止與水分子接觸，抑制顆粒的水化分散。鉀銨基鉆井液的這種強抑制性能可通過頁巖膨脹性實驗得到充分證明［9－10］。將乾231井的一部分巖心粉碎，進行分散性試驗，經(jīng)120℃熱滾16 h后，巖心的回收率見圖2?？梢钥闯?，鉀胺基聚合物鉆井液優(yōu)化配方（密度1.18 g／cm3）的巖屑回收率高達96.9%，略高于甲酸鹽無固相鉆井液，明顯高于4.5%KCl鹽水。

圖2 密度1.18 g／cm3 的鉀胺基聚合物鉆井液優(yōu)化配方的巖屑回收率

3.4 儲層保護效果評價

使用從現(xiàn)場采集的第二批巖心，即乾231井的儲層巖心，使用LH－1型鉆井液HTHP動態(tài)污染實驗裝置，在室溫下測定經(jīng)優(yōu)化配方污染后巖心的滲透率恢復(fù)值，進行了保護儲層效果評價，實驗結(jié)果見表6。從表中數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)化配方在加入3%復(fù)合暫堵劑后，巖樣的滲透率恢復(fù)值為88.14%，證明該優(yōu)化體系能夠?qū)Φ涂?、低滲儲層實現(xiàn)“堵得住、易返排”，具有良好的儲層保護效果。

表6 優(yōu)化配方加入暫堵劑前后保護效果比較

4 結(jié)論

（1）通過對吉林油田兩井地區(qū)常用的6套鉆井液配方性能綜合評價，優(yōu)選出性能較好的鉀銨基鉆井液體系。通過加入與該區(qū)塊儲層孔喉相匹配的符合暫堵劑（ZHLD），最終形成了適合該地區(qū)的強抑制性鉀銨基聚合物屏蔽暫堵型鉆井液體系。

（2）優(yōu)化的鉆井液體系有良好的流變性能；室溫下累積動濾失量不超過1 mL，80℃溫度下累積動濾失量不超過3.5 mL，頁巖回收率高達96.9%，具有良好的防塌抑制能力；對低孔、低滲巖心封堵能力強，滲透率恢復(fù)值可達88%以上，儲層保護效果好。

［1］ 吳新民，康有新，張寧生.吉林油田大26井區(qū)儲層潛在傷害因素分析［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報，2001，22（5）：86－88.

［2］ 孫玉學(xué)，楊立國，立繼豐.吉林油田保護油氣層鉆井液的研制和應(yīng)用［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2004，（3）：76－79.

［3］ 王 健，徐博韜，劉兆華，等.保護低孔低滲油氣層的鉆井液體系［J］.石油天然氣學(xué)報，2010，32（6）：277－279.

［4］ 譚道忠.鉀按基聚合物鉆井完井液技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.石油鉆探技術(shù)，1994，22（6）：31－35.

［5］ 汪桂娟，賈東民，左鳳江，等.巴48－5井區(qū)保護油層鉆井液技術(shù)［J］.鉆井液與完井液，2005，22（3）：70－73.