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1、低压、低渗透油藏 ( 包一块)钻井液、完井液油层保护技术 张来昌柳颖廖润康 摘要本文对科尔沁油H 3 包一块九佛堂储层进行了从储层特征到损害机理较为详细的评价分析，分析认为， 该油田是低压、低渗透油藏的典型代表，极易受到各类外来因素的损害或破坏，尤其是揭开油层初期最先 与之接触的钻井液、完井液和射孔液。研究认为，滤液对该类油藏的损害远远大于R 9 相颗粒。盐水聚合醉 钻井液、 完井掖及射孔浓体系具有较好的保护油层效果， 通过室内及 在包1 4 一 1 4 并的试验，已 经显 示出 它 在保护低压、低渗透油藏中所起的重要作用 一、概述 目 前， 辽河油田 大部分主力区 块已进人中、 后期开采阶
2、段，油层含水量 增加，开采 难度 加大，成本大幅度升高，因而严重制约着全局原油生产任务的完成。而辽河油田的低压、低 渗透油气藏无论是在区域面积还是在地质储量上都占有较大比例，且动用程度较低，是油田 后续产量的主要来源之 一。 低压、低渗透油藏听普遍存在着储层物性差、结构成熟低，易受外来侵人物污染及开采 难度大，且单井产量低等问题，抓紧开发研究低压、 低渗透油气藏.有针对性的解决以上问 题， 提高此类油藏 的采收 程度， 使较大的 地质储量转变 成为 有效的油 气产量，已 成为促进油 田稳定与发展的当务之急。 科尔沁油田是低压低渗透油藏的典型代表，极易受到各类外来因素的损害或破坏，尤 其是揭开油
3、气层初期最先与之接触的钻井液、完井液和射孔液的影响。 钻井液、完井液、射孔液对储层的损害来源于两个方面，一是体系中固相微粒的侵人， 二是滤液的侵入。 低压、 低渗透油气藏往往孔隙发育 较差， 孔径微小， 固相微粒一般只堆积 或架桥在孔喉边缘，侵人到储层深部的可能性不大。因此，只要在体系中加人适当粒径的暂 堵、 桥堵剂， 可大大减少固相颗粒对储层的损害程度。 而各类滤液的侵人所造成的损害则不 同， 尤 其是 对低压、 低渗透油气藏， 如果滤液质量不好或与产层不配伍， 它对产层所造成的 损害将是不可挽回的。滤液损害表现为:形成部分水锁，油水乳状液堵塞，粘土矿物的水 化，膨胀 及微粒运移， 改变油层
4、的结构性质， 甚至引起润湿和流相态的改变。 针 对以L 诸多问题， 我们进行了一系列的研究工作， 首先 从研究科尔沁地区油层特性 人 手，研制出适合该地区低压、低渗透油藏的钻井液、完井液及射孔液主体体系，并开发研究 出多种处理剂，投人现场试验效果良好。 二、典型区块储层潜在危害因素分析 ( 以包一块为例) 包 1 断块区九佛堂储层为重力流的水下扇沉积，岩性较粗，粒度中值为 0 . 1 9 m m;分选 较差，分选系数为 1 . 9 1 ;岩性主要为泥灰质 含砾砂岩 、泥灰质含砂砾岩、泥灰质 含砾岩、 一1 6 2一- 凝灰质砾岩、砂岩和扮砂岩。油气储层岩石主要有含砾砂岩和砂岩，次为粉砂岩。碎屑
5、成分 以岩屑为主，约占8 0 %;岩石中还含有石英、长石、炭屑等成分，但含量不高，石英 占 2 . 5 %，长石占1 . 1 %,炭屑占1 . 7 %。胶结物含量占 1 4 . 7 0, 6 。胶结类型以孔隙一接触式为 主，胶结较致密。 该储层孔隙度一般为 1 0 %- - 2 4 %，平均为 1 7 . 5 %，为低一中孔隙度;渗透率一般为 1 x 1 0 - 3 耐 - - 2 0 0 x 1 。 一 3 P m 2 ， 平 均 为3 4 x 1 0 3H.2 ， 为 低 渗 透 一 特 低 渗 透 储 层 。 1 孔隙结构 包一块九佛堂 储层的孔隙 结构以 细喉 不均匀型为主，平均孔喉半
6、径 1 . 5 4 1 , m ，主要流动 孔 喉半径平均2 . 4 6 y s n ,最大连通孔喉半径平均4.621,m，排驱压力0 . 2 4 M P a ;最大孔宽 1 1 5 p m , 平均孔宽4 6 . 2 ti m， 配位数1 -2 . 4 ，平均2 . 0 ， 连通性不好;孔喉发育不均匀， 均 质系数0 . 2 2 。该禅层孔隙结构属于低渗透、中孔微细喉不均匀型。这种孔喉偏小、连通性 较差、胶结物含量偏高的储层，易发生粘土膨胀、分散、运移堵塞及水锁损害。 2 . 储层的粘J _ 矿物分析 包 1 块断块9储层泥质含量为 1 0 . 1 8 %。一般认为，泥质含量超过 5 %的储
7、层，称之为 脏油层。粘土总量越高，由粘土矿物所造成的储层损害的可能性就越大。随着研究工作的不 断深人， 认为 粘土对 储层的 损害不完全 取决于粘土总量 的多少， 而与粘土矿物在储层中 的分 布状态和在孔隙 的存在形式，以及粘土矿物种类、粘土矿物相对含量等也有很大的关系。 通过X 衍射分布， 认为该断 块区粘土矿物类型有蒙脱石、高岭石、 伊利石、 伊/ 蒙混层、 绿 泥石等 ( 表 1 ) 。 襄】 包 I 块储层粘土矿物潜在损容分析 潜在问 题 顺 序 敏? a 性A犷 物 潜 在问笛应避 免使用可使用 排除 问题 的 处 理措 施 名裁 ; 含 量 肠 I 蒙脱石 2 8. 2膨胀淡 化休
8、系 K C I 碳氢化合物休 系 用 H C I, H F 酸 化 ， 应 使 用 适 当 的 前 置 液 和 顶 替 液 2高白 t 石2 5 . 0 徽 粒 分 散 运 移 高 速 淡 水 体 系或高压 差 低 流速低 压差 在 处理液 中加粘 上毯定 剂 3伊 刊石2 9 . 2 徽 粒 运 移 及 徽 粒 干 扰 高 流 速 淡 水 体系 低流 速 K C I 和 烃 类 体系 用 、， H F 酸 化应 使 用 适 当的前置 液和 顶替液 4 绿泥 石 6. 6 F e ( O H) 3 沉淀 盐 酸 。 富 氧 体 系 低流速 用 H F酸化 ，使 用 系 列 搜 合 剂 5伊 J
9、嘴 混 层 1 1 . 0 晶 体 膝 胀 分散运 移 高 流 速 淡 水 体 系 K C L 和 碳 氢 化 合 物 体系 用H C I , H P酸化，应使用适 当的前 置液和 顶替液 ( 1 )蒙脱石:含量为2 8 . 2 %,蒙脱石含量在纵向上分布不均匀，在 9 0 0 M以上含量较 高， 在9 0 0 n ， 以 下会发生化学反应， 含量 减少。在扫描电 镜下观察蒙脱石以颗粒薄膜或包壳 状分布， 以这 种形态存在的粘土矿物易与外来流体充分接触。如果人井流体矿化度较低， 将 会使蒙脱石产生水化膨胀，分散运移， 降低储层的渗透率， 这就是我们常说的水敏现象。 一1 6 3一 ( 2 )高
10、岭石: 呈r ; 虫 状、书页状或假 六方板状晶体充填 在孔隙中， 多受溶蚀改造， 晶形 不完整。高岭石相对含量为2 5 . 0 %， 从浅到深高 岭石相对含量由1 7 %上升到4 5 % 。这种以 孔隙充填式储存的高岭石， 在流体的高流速剪切作用下， 会沿晶片的 ( 0 0 1 )解理面裂开， 发生运移而堵塞喉道 影响储层的渗透性， 造成储层速敏损害。 ( 3 )伊利石: 多呈片状分布于粒间或颗粒表面， 相对含量为2 9 . 2 %。伊利石在储层中 可使储层孔道直径缩小， 易于将储层中 大孔道分割成小孔道，把 水封闭 起来， 造成储层高 束 缚水饱和度， 使油相渗透率降低。 此外，当 较低矿
11、化度的注 人水 进人孔隙中时， 伊利石集合 体会进一步分散， 从而降低储层渗 透率。 ( 4 )伊/ 蒙混 层粘l: 矿物:呈弯曲片状存在于粒表， 相对含量为1 1 . 0 % .随着深度的增 加， 更多的蒙脱石转化成伊嚎 混层， 并脱出层间水， 使伊/ 蒙混层 逐渐增多，混层比一般为 6 0 - - 8 0 。伊/ 蒙混层矿物造成的储层损害，既可以由该矿物中伊利石晶层分散运移损害储层， 也可以由蒙脱石膨胀引起储层损害。 从以 上分析可以看出，不配 伍的 人井流体进人包1 块断区储层。 由粘土矿物所引起的地 层损害将会是多方面的， 3 储层的地层水性质分析 包1 块地层水矿化 度为3 8 5
12、1 . 8 9 - 4 2 2 8 . 3 3 m g / L , 属于中一高矿化度地层水， 其矿化度 只有0 . 1 1 I -1 1 ， 属于极软水 ( 表2 ) 。当 钻井打开油层后，进人储层的各种人井流体就会与地 层水混合， 从而破 坏了 储层原始状态下的平衡， 若人井流体矿化度低于地层水矿化度， 则可 能引起储层中的粘土矿物水化膨胀、 分散、 运移、造成储层损害; 若人井流体的矿化度较 高 ， 往 入 水中C . 2 - , M g - , F e e + 等 离 子与 地 层 的 极软 水混 合 以 后， 容 易 产 生H C O 3C CA-; ， N 一“ G 卜 包 1 块3
13、 9 8 0 0 .1 ， 一 8 .5 2 8 46 0. 82 3 4 41 2 0 1 1 4 1 . 2 1 7 . 8 1 2. 0 2 N s H C O , 、低渗透油层损害机理分析 1 . 水教实验 实验采用几块不同渗透率的岩心进行水敏性实验， 实验结果是去离子水渗透k * 与克氏 渗透率k - 的比值均为0 . 0 8 - - 0 . 0 7 5 之间， 属于强水敏见表3 。水 敏性评 价的标准如下: k,/k- 0 . 7 时， 为弱水敏性; k w / k - -l 时， 为非水敏性。 1 6 4 二 毛 么面 表3 包 1 块水敏实脸数据表 柱 氏渗 透率 k - x
14、1 0 - l n n 模拟地层水k , x1 0 - i z 次地层水k i x 1 0 - 1 时 去 离 子 水 k x1 0 一 3 t ,ro z k . / k -评 价 3 . 3 0 . 5 8 0 90. 2 6 6 3 一0 . 0 8 强 1 1 . 1 5 45. 1 3 8 41. 1 3 3 4 0 . 8 7 0 80. 0 8强 1 9. 0 5 .3 7 6 7 3 . 7 1 8 2 1. 4 3 4 30. 0 8强 2 . 盐敏评价实脸 我们在实验中采用的是地 层水系列，即 根据科尔沁油田 包 1 断块地层水的实验矿化度， 分别采用 1 0 0 %浓度的
15、地层水、9 5 %浓度的地层水、9 0 %浓度的地层水、8 5 %浓度的地层 、，olx)勺香暇烧 水、8 0 %浓度的地层水、5 0 %浓度 的地层水、 2 5 %浓 变的地层水和蒸 馏水等7种不同浓度的地层水及蒸 馏水进行实验 ( 图 1 ) 0实验中发 现，该储层岩心对流体矿化度的改 变十分敏感。当通过 8 5 %浓度的 地层水时，岩心渗透率由 4 . 1 5 8 6 X 1 0 - 1 f e m 2 急剧， : 降到 3 . 7 0 6 9 X 1 0 - 3 f u n 2 ，此时的损害率为 1 0 . 8 6 %, 判断9 0 %浓度地层水的 矿化度为该岩心的临界矿化度 ( 表4
16、 ) t o 2 0匆的5 0 6 0 7 0别 ) 地层 水占 水样中 的 百分欣(s ) 9 0 1 0 0 1 1 0 图1 包 I 区块典型岩心盐度敏感性曲线 196.01 介 哈一 一一 11N 实验过程中岩心随着注人流体矿化度下降，渗透率不 断降低， 损害率不断增大 ( 图2 ) 0 当通过岩心入井流体的矿化度为 1 0 0 0 m g / L 左右时，岩心渗透率由 初始的 4 . 3 8 8 x 1 0 - , , - , 下降到 盆释知邓 矿 化 度 (d 4 ) 图2 包 1 块损害率随矿化度变化曲线 0 . 9 8 7 5 x 1 0 - s 耐 ， 损害率达 7 7 . 4 9 4 6 。从实验中得出的临界矿 6 00 0化 度， 说 明该 储层对 注入流 体矿 化度的改变呈强敏感性。当该块 在钻井、压井、注水开发时，储 层的 强 盐敏 性 应 予 以 高 度 重视 . 如果各种人井流体的矿化度低于临界值3 5 8 2 r n g / L 时， 应加人防膨剂或者提高矿化度 (
