修井作业过程中保护储层的暂堵技术研究

王剑杰

【摘要】在储层裂缝发育的油气井修井作业中，为了阻止工作液进入裂缝，避免裂缝被堵塞，实现储层保护，基于修井作业中裂缝性储层损害机理研究成果和利用特种材料在裂缝端部形成暂堵的思路，研制出了一种新型裂缝暂堵剂。该暂堵剂在室内性能测试中能够对缝宽为1-2mm的人造裂缝形成暂堵，暂堵材料在裂缝端部形成堆积而很少进入裂缝内部，容易解堵。现场应用结果表明，该暂堵剂能够承受30MPa的正压差和140℃的地层温度，暂堵形成后能够大幅度减少工作液进入储层，不仅实现了对储层的保护，还能够依靠负压顺利解堵，作业后气井产能基本保持了作业前的水平。这说明在修井作业中采用暂堵技术保护裂缝性储层是可行的。

【关键词】裂缝性储集层 暂堵剂 油气层保护 修井作业

一些裂缝性油藏在作业后，产量却并不像预测的那么高或产量严重下降。这是因为，在作业过程中油层被工作液污染，裂缝被严重堵塞，流动阻力增大造成的。对此，目前常用的对策是减少工作液中的固相含量、避免近井壁地带的封堵。然而，工作液中的液相进入储层裂缝同样会造成污染，而目前采用的近井壁封堵材料多为水泥浆型、凝胶型或屏蔽暂堵型，这些材料在应用中普遍存在耐高温高压性能不好、工艺复杂、易引起其他损害等缺陷。

许多学者研究表明，裂缝性储层的损害因素主要有固相颗粒及微粒、黏土矿物、岩石的水敏及速敏等。张振华等人对四川石炭系碳酸盐岩储层的完井模拟试验发现，工作液对储层的损害主要是滤液侵入和固相颗粒堵塞，其中固相颗粒和滤饼是造成裂缝性储层损害的主要因素，水锁和滤膜是造成孔隙型储层损害的主要因素。实钻条件下，固相颗粒、微粒与钻井工作液中各种组分的泥饼、滤饼及泥膜，是裂缝孔隙型碳酸盐储层的主要伤害因素。泥饼以嵌入井壁部分孔、洞、缝的形式附着在井壁上，滤饼则以侵入裂缝方式深入裂缝。扫描电镜能谱分析表明，泥膜普遍存在于碳酸盐岩储层的孔隙、喉道和裂缝壁，是裂缝孔隙型碳酸盐岩储层最普遍、最重要的损害因素之一。研究表明，造成损害的原因之一是钻井液滤液进入地层增大了水膜厚度，二是钻井液颗粒侵入储层堵塞了渗流通道。

笔者认为，裂缝性储层在修井过程中存在的损害因素主要有固相侵入损害、液相侵入损害、敏感性损害、无机垢损害和水相圈闭损害。因此，需要研究一种既能阻止或减少固相、液相进入储层裂缝，又能在高温高压条件下正常工作、工艺简单、不易引起其他损害的技术来保护裂缝性储层。

1 暂堵机理

在工作液中加入与储层漏失通道匹配的固相粒子和纤维结网剂，利用纤维材料的团絮状结网架桥，使固相颗粒在一定的正压差下在裂缝端面形成有效的暂堵，并在数秒至数十秒内形成具有一定承压能力、渗透率极低的暂堵层，防止储层漏失的发生。工作液中加入软性粒子，能够进一步封堵细小的孔隙和微裂缝。图1为裂缝端面的暂堵模型。从图棻可以看出，固相颗粒和纤维在裂缝端面形成架桥和封堵，软性粒子进一步填充微小间隙；材料仅在裂缝端面形成暂堵，不进入裂缝深部。

图1 裂缝端面的暂堵模型

2 裂缝性暂堵剂的稳定性2.1 高温稳定性

在140℃温度下进行流动试验。试验结果表明，试验前后各材料无明显性状变化。配置好的暂堵材料在130-140℃下保温存放，10天后测定其黏度，用黏度的降低值评价其液体的稳定性，试验测得暂堵剂的黏度降低值≤40%，说明材料具有较好的高温稳定性。2.2 高压稳定性

在实验室内测试暂堵剂所形成的暂堵层，试验时间不少于2小时，能够承受5MPa正压差。

2.3 阳离子稳定性

由于软性粒子有机高分子材料束缚水的能力会受到二价阳离子的影响，如果二价阳离子的浓度超过一定范围就会大大降低材料束缚水的能力；在同等条件下，就使得价格昂贵的固化剂加量大幅度增加，从经济性上就失去了使用的可能。因此，该暂堵剂不能采用含有过高浓度二价阳离子的液体配液。2.4 与地层水的配伍性

由于固相颗粒和纤维材料不与地层水反应产生沉淀、分层和絮凝，所以配伍性试验只测试软性粒子和地层水的配伍性。试验采用的地层水为CaCl型，呈浅黄色，有臭味，不透明，有少量黄色沉淀；PH值为7.06，密度1.048kg/L，在地层水中混入等量的软性粒子，观察混合液有无沉淀、分层和絮凝。从试验现象来看，材料和地层水混合后没有沉淀、分层和絮凝，说明与地层水的配伍性良好；但是混合液的黏度有所下降，这是由于混合液中增加了水、同时地层水中的二价阳离子对材料束缚水的能力有所影响所致。

近年来，各油田在修井作业中，在压井液中加入了裂缝性暂堵剂。裂缝性暂堵剂配液比较简单，现场需要带搅拌器的配液罐即可。为了保证暂堵剂的有效性，一般采用淡水配液。修井作业一般采用挤压井和循环压井。裂缝性暂堵剂的用量都小于10m3。将暂堵剂替至压裂层段上部后，关井并用小排量将暂堵剂替至压裂层段，当泵压急剧增高后，停泵观察1-2小时，待暂堵层形成后，开井口观察。如果不漏失或漏失速率小于0.5m3/h，则可进行下步作业。由此可见，该暂堵剂的施工暍配液和注入工艺简单，易操作。

3 结论

（1）修井作业中，裂缝发育储层易发生固相侵入、液相侵入、敏感性损害和无机垢损害，尤其是低孔低渗气层还易引发水相圈闭损害。

（2）特种裂缝性暂堵剂由固相颗粒、纤维结网剂和软性粒子组成，能够于数秒内在裂缝端面形成有效的暂堵带，防止固相和液相进入裂缝，且易返排。

（3）特种裂缝性暂堵剂在大庆油田升深、徐深气田部分气井的修井作业中得到成功应用，能够承受140℃的温度和30MPa的压力。

（4）特种裂缝性暂堵剂能有效防止裂缝性储层的压井液漏失，投产后产能恢复可以达到100%。

（5）对更大缝宽的裂缝暂堵技术需要进一步研究。