渭北油田延长组储层油层保护技术研究

彭志恒，王 翔

（长江大学地球科学院，湖北 武汉430100）

0 引言

渭北油田位于陕西省境内，行政上隶属于旬邑、宜君、黄陵县管辖；构造上位于渭北隆起与伊陕斜坡交汇处，总体上为西北倾向的单斜构造，地层较平缓；区块面积2 028.9km2，石油资源量1.46亿吨，天然气资源量263.6亿方。2013年，华北分公司在渭北油田部署了大量的定向井、水平井、探井，现完钻定向井108口、水平井4口、探井7口，开发速度非常快。然而，对于该区块致密砂岩储层，油层保护工作开展得较少，而油气层保护工作是取得低渗储层开发效果的重要一环，因此有必要研究储层特征，明确储层油层保护方向。

1 渭北油田储层特征

渭北油田延长组属于中生界内陆湖泊相碎屑岩含油气体系。储层孔隙度介于4% ～22%，主要分布在10% ～16%，平均孔隙度为12.2%；渗透率介于0.05 μm2～0.001μm2，主要分布在0.1μm2～0.001μm2，为低孔特低渗致密砂岩储层。储层为岩屑长石砂岩，其中，石英42%、长石27.6%、岩屑24.1%，中等分选。填隙物以碳酸盐、方解石和自身粘土矿物为主。粘土矿物含量较高，平均达到20.9%，其中伊蒙混层相对含量为33.7%、伊利相对石含量为35.3%、高岭石相对含量为22.3%、绿泥石相对含量为8.7%，间层比20%。I类储层（孔隙度大于12%，渗透率大于0.5×10－3μm2），排驱压力0.48Mpa～1.06Mpa，最大孔喉半径为0.7μm ～1.53μm，孔喉中值压力为4.56Mpa～8.73Mpa，中值半径0.08μm～0.16μm。渭北16井取芯见裂缝，裂缝成份以石英为主，长石次之，少量岩屑，分选好，次棱角状，泥质胶结，较疏松；滴稀盐酸不反应。构造特征:可见1条裂缝，与水平面呈约75°夹角，缝长33cm，宽约0.5mm，裂缝面被褐色原油残留物、少量灰黑色碳屑充填。从钻井的情况来看，渭北54井、WB2－80－1、WB48P10在钻至目的层长6时均发生不同程度的井漏，预计该层位存在裂缝发育。总的来说，渭北油田储层为低孔特低渗致密砂岩储层，发育少量微裂缝，储层敏感性矿物特别是粘土矿物含量较高。

2 基质岩心敏感性损害评价

2.1 岩心流动实验结果表

对于基质岩心进行岩心流动实验，实验采用常规岩心流动实验（SY／T6540－2008）（见表1）。

表1 基质岩心流体敏感性实验结果

表1中，速敏实验数据分别指在流速为0.002cm3／min、0.003cm3／min、0.003 5cm3／min下岩心渗透率；水敏实验数据分别指在标准盐水、1／2标准盐水、蒸馏水下岩心渗透率；碱敏实验数据分别指在PH为7、8.5、10、11.5下岩心渗透率；酸敏实验数据分别指在注酸前和注酸后岩心渗透率。

2.2 基质储层损害机理分析

从岩心流动实验可知，储层岩心整体敏感性中等，特别是水敏中等偏强。储层的敏感性实验结果和储层物性是紧密联系。基质储层损害机理如下:

1）由于储层低孔特低渗＋粘土矿物含量较高，油气井工作液一旦进入储层将引起比较严重的储层敏感性损害。

2）储层水锁损害。作业液大量侵入或者返排率不高将造成储层较严重的水锁损害、乳化堵塞损害甚至润湿反转等附加毛管阻力损害。因渭北油田长3储层渗透率低，初始含水饱和度不高，中值孔喉较小（0.08μm～0.16μm），可以预计油气井工作液进入储层会造成中等或者严重的水锁损害（见表2）。

表2 水锁损害程度与储层渗透率及初始水饱和度的关系

3）储层酸敏指数为负，可以通过酸化改造储层，解除储层损害。

3 裂缝岩心敏感性损害评价

3.1 裂缝岩样的获取方法

由于低孔特低渗致密砂岩储层岩心渗透率非常低，按照目前的钻井液岩心伤害评价标准（SY／T6540－2008），3.5MPa条件下无法进行钻井液伤害评价，需要改变测试条件及钻井液伤害条件。实验一般选择裂缝岩样进行。裂缝岩样的获取方法有以下四种:

1）天然裂缝性岩样的获取方法:对于已经存在天然微裂缝的岩心，用金刚石钻头小心骑缝钻取，可获得沿岩心轴向的天然裂缝。为了避免岩心在岩心流动试验仪上装卸时沿微裂缝破裂，可在岩心柱面用强力粘结胶均匀地涂一薄层，待薄层固结后用细砂纸打磨光滑。该方法操纵不易，失败率高。

2）利用天然岩心制备人工裂缝岩样的方法:岩样剖成两半，用然后利用透明胶布缠紧岩心，制成人造裂缝岩心，可以通过垫钢丝网或者锡箔纸控制裂缝高度。

3）纯粹人造裂缝性岩样的制备方法:按照基岩岩性及矿物组分，将不同粒度的砂样、粘结剂按一定比例混匀，作为压制基岩和压制裂缝充填物的基础物质；将基质、裂缝充填物、基质放入模具中压制成样；烘干形成预制裂缝；沿预置缝缝面钻取岩心即得实验岩心。

4）不锈钢缝板岩心模拟裂缝性岩样进行评价试验。

3.2 裂缝岩样的岩心流动实验方法

和常规岩心流动实验方法基本一致，关键技术有以下2点:①控制有效应力的稳定，保证装置可靠性，确定围压不变、流压恒定；②做钻井液污染实验时，岩心不能取出岩心夹持器。需要注意的是:①裂缝岩样敏感性实验数据已不适合用常规岩心流动实验敏感性指标评价标准进行评价，现在还没有统一的标准；②裂缝岩样可能不满足dacy渗流，渗透率公式需要修正。然而裂缝岩样的岩心流动实验可以为敏感性损害、水锁损害、油气井工作液动态污染实验提供参考依据，判断各种损害的趋势。

3.3 渭北油田长3裂缝储层损害机理

根据对渭北油田长3储层岩性特征、物性特征、孔隙孔喉特征、储层流体特征及储层温度压力特征分析，可以看出储层的主要损害有:敏感性损害，水锁损害、处理剂吸附损害等附加毛管阻力损害等。其中由于长3储层属于含裂缝储层，因此流体敏感性损害较强，钻井液动态污染实验结果较强，损害机理如下:

1）固相微粒在裂缝表面的沉降对裂缝导流能力的影响。

2）滤液造成储层流体敏感性损害:渭北油田长3储层敏感性矿物特别是粘土矿物含量很高，裂缝开度大、排驱压力小（大孔喉排驱压力0.48Mpa～1.06Mpa），由于井底压差＝（流体液柱压力－地层压力系数×静水液柱压力），在目前情况下钻井液密度1.08g／cm3，地层压力系数0.6，静水密度1.0g／cm3，则井底压差计算为2.35Mpa，因此钻井液不可避免的进入储层将引起比较严重的储层敏感性损害。

3）以连续相方式进入裂缝中的滤液会在裂缝表面形成一层滤膜封堵缝孔界面。若基质是水湿的，滤液会渗入孔隙壁，将原本是连续相的烃类物质变为非连续相而增加其流动阻力；若基质是油湿的，水相滤液可能以非连续相（液滴）的方式进入孔隙，并在孔喉部分产生水锁。

以非连续相进入裂缝中的液滴，将因重力作用沉降于倾斜缝的下表面。若裂缝表面是水湿的，滤液液滴则在裂缝表面展布而形成一层水膜，部分滤液将进入基质孔隙，从而造成缝孔界面的损害。若裂缝表面是油湿的，滤液液滴将沉积于裂缝表面较低的位置，一般在基质与裂缝相交的孔隙部位，从而造成对缝孔、缝洞界面的损害。

4 渭北油田钻井液现场应用情况

4.1 水平段浸泡时间对产油量影响分析（见表3）

表3 钻井液浸泡时间与产油量关系数据表

由表3可见，WB2P2井钻井液在浸泡49.35天仍然保持8.31t的产油量，证明目前使用的钻井液对储层的损害较小。虽然储层低孔特低渗＋储层粘土矿物含量较高的特征造成储层敏感性实验结果中等到中等偏强，但钻井液进入储层有限，所以现用钻井液对储层损害较小。由前面计算可知，储层段现用钻井液的压差最多为2.35Mpa，而储层孔喉中值压力为4.56Mpa～8.73Mpa，钻井液滤液不容易进入储层。因此，对于浅层致密砂岩储层，虽然储层整体敏感性较强，但是由于储层垂深浅，井底压差小，中值压力大，储层油气层保护难度小。

4.2 堵漏对产量的影响分析

渭北油田水平段发生漏失的井只有1口，即是WB48P10井。该井水平段长970m，油迹显示段长235 m，油斑显示段长681m，该井钻井显示较好，但该井压后投产84天仍未见油（见表4）。

表4 WB48P10井基本情况

井漏情况如下:1 703m～1 713m发生漏失，漏速24m3／h，漏失量18m3，级别为中漏；2 189m～2 191m发现地层漏失，漏速22m3／h，漏失量15m3，级别为中漏。共漏失钻井液33m3，注入堵漏浆50m3。

产油量的决定因素很多，但是本井有油迹、有油斑，产液量为0t，和钻井液大量进入储层造成储层污染是分不开的。由于裂缝的存在，钻井液进入储层的压力应该小于排驱压力0.48Mpa～1.06Mpa，钻井液更容易进入储层。储层低孔特低渗及粘土矿物含量较高的基本特征，在大量钻井液的浸泡下必然会产生储层敏感性损害、水锁损害以及固相颗粒对裂缝导流能力的损害。

5 渭北油田储层水平井油层保护措施

由储层特征、储层损害机理以及钻井液现场应用情况来看，渭北油田储层自身敏感性较强，但是基质储层由于岩性致密，排驱压力高（孔喉中值压力为4.56Mpa～8.73Mpa），在目前垂深浅的情况下，钻井液不容易进入基质储层，所以不会较严重引起基质储层损害。对于渭北油田浅层井储层保护的重点是预防油气井工作液进入裂缝储层或者防止憋漏储层而引起储层损害。简言之，虽然储层自身敏感性强，只要防止钻井液大量进入储层，储层就不会受到严重损害。保护油层具体措施如下:

1）储层段选择钾铵基聚合物钻井液体系，钾铵基聚合物钻井液在分公司各工区成熟应用，抑制性较好，维护井壁效果较好，钻井液滤液进入储层也有一定的抑制粘土矿物水化、膨胀、运移的储层保护功效。

2）储层段钻井液密度控制在1.08g／cm3，一方面有一定的压差能够支持井壁，另一方面压差不大，钻井液不易进入储层。在保证井壁稳定的情况下，可以适当降低钻井液密度，通过提高钻井速度的方式减小储层损害的风险。

3）从油层保护的角度来说，钻井液必须具有较好的携砂性能，防止井底沉砂而憋漏地层。

4）进入目的层，可以随钻加入一些纤维粒子，变缝为孔，并配合一定粒度级配的暂堵粒子，一方面防止井漏提高钻井速度，另一方面可以极大地提高渭北油田长3储层保护油气层效果。

5）各工序无缝对接，减小工作液浸泡储层时间。

6）进入储层的射孔液、压裂液应具有较好的抑制性，尽可能地减少对储层的损害。

6 结论与建议

6.1 结论

1）渭北油田延长组储层属于低孔特低渗储层，粘土矿物含量较高，进入储层的钻井液可能造成储层较强的流体敏感性损害。

2）渭北油田储层致密，排驱压力较高，由于储层埋深很浅，井底压差小，钻井液中的滤液和固相颗粒很难进入储层。尽管储层自身敏感性较强，但进入储层的钻井液量小，对储层敏感性损害不大。

3）含裂缝储层，钻井液很容易进入储层，且储层本身敏感性较强，钻井液将造成储层严重的固相颗粒堵塞损害及其敏感性损害。

6.2 建议

1）裂缝岩样岩心流动实验的实验数据只能判断储层损害的大小趋势，不能准确确定储层损害程度，建议开展裂缝岩样岩心流动实验室内研究。

2）在钻井过程中，防止储层段发生漏失是渭北油田延长组储层最大的保护。进入目的层，要防止憋漏地层，也可以随钻加入一些纤维粒子，变缝为孔，并配合一定粒度级配的暂堵粒子，一方面防止井漏提高钻井速度，另一方面可以极大地提高渭北油田延长组储层保护油气层效果。

［1］潘雪峰，曾伟.鄂尔多斯盆地子洲－清涧地区上二叠统储层损害因素分析［J］.天然气勘探与开发，2006，29（1）:46－50.

［2］王富华.裂缝－孔隙型低渗气藏损害室内评价方法研究［J］.断块油气田，2006，13（3）:47－50.

［3］张昌铎，康毅力，游利军，等.深层高温裂缝性致密砂岩气藏流体敏感性实验研究［J］.钻采工艺，2010，33（4）:83－86.

［4］高春华，巢贵业.大牛地气田钻井液对储层伤害模拟分析与优化研究［J］.地质装备，2008，9（5）:22－25.

［5］叶艳，鄢捷年，邹盛礼，等.碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法［J］.石油学报，2008，29（5）:752－755.

［6］汪伟英，张顺元，王玺，等.钻井过程中裂缝性储层伤害机理及实验评价方法［J］.石油天然气学报，2011，33（10）:108－111.

［7］王兰，吴琦，黄述春，等.多级架桥暂堵技术在安岳地区的应用［J］.钻采工艺，2012，35（5）:101－103.

［8］姚光庆，孙尚如.煤系粗粒低渗储层自生粘土矿物特征及其对储层特性的影响－－以焉耆盆地侏罗系三工河组油层为例［J］.石油与天然气地质，2003，24（1）:65－69.

［9］李艳.裂缝性储层处理剂伤害评价［J］.天然气工业，1999，19（6）:53－55.

［10］杨勇，达世攀，徐晓蓉.苏里格气田盒8段储层孔隙结构研究［J］.天然气工业，2005，25（4）.