低渗透缝洞型储层损害及保护措施研究

王建忠， 洪亚飞， 孙志刚

(1.中国石油大学(北京)博士后流动站，北京 102249； 2.中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛 266580；3.胜利油田地质科学研究院开发实验室，山东东营 257000)



低渗透缝洞型储层损害及保护措施研究

王建忠1,2， 洪亚飞2， 孙志刚3

(1.中国石油大学(北京)博士后流动站，北京 102249； 2.中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛 266580；3.胜利油田地质科学研究院开发实验室，山东东营 257000)

通过水锁损害、滤液损害、固相颗粒侵入损害等实验，对低渗透缝洞型储层的损害机理进行了研究。结果表明，固相颗粒侵入损害是低渗透缝洞型储层的主要损害方式。设计了不加和添加渗透剂的两种颗粒状暂堵剂配方，结果表明，在0.25%KPA+4.8%膨润土+0.87%KCl+1%纤维封堵剂+2.7%复合暂堵剂基础上，添加1%渗透剂的配方相比不添加渗透剂的配方，在钻井液堵塞实验中，能使渗透率堵塞率均值提高9%，渗透率恢复值均值提高9.8%；在返排解堵实验中，渗透率恢复值也得到不同程度的提高，最大达到12%。这表明该配方能有效提高储层渗透率，可以避免屏蔽环堵塞，起到保护储层的作用。

低渗透； 缝洞型储层； 固相颗粒侵入损害

低渗透油田储量是我国最主要的未动用的探明地质储量，如何减少低渗透储层损害，有效保护储层，提高低渗透油田的开发效益，对石油工业的持续发展起着非常重要的作用[1-2]。在勘探、钻井和试油过程中，钻井过程中钻井液漏失情况严重，钻井液漏失容易引起储层上段的井壁不稳定，漏失的钻井液对储层会造成较大的伤害[3-4]；当储层缝洞发育时，由于平衡钻井时正压差过大，部分固相颗粒会侵入储层，降低油层渗透率，从而影响储层的开发效果[5-8]。本文对低渗透缝洞型储层损害机理开展了实验研究，并针对低渗透缝洞型油藏储层提出了有效保护技术，为低渗透缝洞型油藏的高效开发提供理论依据。

1 低渗透缝洞型储层损害机理

采用JHMD动态损害仪进行，测定内容包括水锁损害、滤液损害和固相颗粒侵入损害，在实验温度为85 ℃，实验压差为5.5 MPa，循环剪切速率为400 s-1的情况下。沿着钻井液损害方向注入模拟地层水，对缝洞型储层的岩心的渗透率进行测定，与岩心的原始渗透率相比，从而判定岩心的水锁损害。同理在水锁损害的基础上，注入带有滤液和固相颗粒的地层水，进行滤液损害和固相颗粒侵入损害的测定，实验数据如表1所示。

表1 缝洞型岩心损害机理实验数据

对表1实验测量得到的数据进行分析，原始渗透率通过水锁损害和滤液损害后渗透率降低较小，而通过固相颗粒损害后渗透率降低较大，表明固相颗粒的侵入对储层的渗透率影响较大。3种损害方式的储层损害率大小依次为固相颗粒侵入损害、水锁损害、滤液损害。这表明了固相颗粒侵入损害是主要的损害方式。所以，需要对缝洞发育储层开展以固相颗粒侵入损害为主的保护技术研究，使储层在钻井过程中得到有效保护。

2 缝洞性储层保护技术研究

2.1 暂堵剂的配方设计

通常钻井过程中采用的充填是根据缝洞尺寸在钻井液加入暂堵剂颗粒，对不同大小的缝洞进行封堵，同时对孔隙进行暂堵[9-10]。常用的颗粒状暂堵剂因其粒度分布特征比较规范，具有较窄的粒径范围，因此通常按照一定比例将3种不同粒度分布的颗粒状暂堵剂进行混合。混合后暂堵效果虽然得到较大幅度提高，但是在正压差作用下，在孔喉或缝洞处颗粒状暂堵剂通过变形也很难进行有效封堵[11-12]。 本文针对钻井和开采过程中产生的储层损害，在采用混合屏蔽暂堵的基础上结合疏导剂，保证颗粒状暂堵剂有效渗入地层孔道，对缝洞型储层进行封堵保护，从而提高储层的渗透率。

本次研究中，选择了两种配方，第一种为不加渗透剂的颗粒状暂堵剂配方：优选出了配方为(质量分数)0.25%KPA +4.8%膨润土+0.87%KCl +1%纤维封堵剂+2.7%复合暂堵剂，第二种为第一种基础上加质量分数为1%渗透剂的暂堵剂渗透剂复合配方。

2.2 暂堵剂的堵塞效果

2.2.1 钻井液堵塞效果 将取得的天然岩心通过人工造缝处理得到缝洞密度为6%、12%、16%、21%的4种类型缝洞，对不同缝洞密度岩心用两种暂堵液进行污染试验评价。持续的污染时间为70 min。在保持其他参数不变分别测算污染前、污染后的渗透率。实验结果如表2所示。

表2 堵塞效果评价实验结果

由表2可知，随着缝洞密度的增大，整体渗透率堵塞率降低，渗透率的恢复值也降低。不加渗透剂的颗粒状暂堵剂配方岩心渗透率堵塞率最高只有89.7%，渗透率的恢复值只有87.3%。加了渗透剂的颗粒状暂堵剂配方岩心渗透率堵塞率最高可达98.7%，渗透率的恢复值高达97.2%。加入渗透剂使得渗透率堵塞率的平均值提高9%，渗透率恢复值的平均值提高9.8%，说明加入渗透剂可以有效避免钻井液滤液和固相颗粒侵入储层对储层造成损害。

2.2.2 返排解堵效果 在实验中将岩心夹持器接入钻井液高温高压动态综合测试仪上，用含渗透剂和不含渗透剂两种钻井液对岩样进行反向污染，测算压差为0.5、1.0、1.5 MPa时的渗透率。计算不同条件下的渗透率恢复率，结果见表3。

由表3可知，无论暂堵剂中含不含渗透剂，当返排压力增大时，缝洞性岩心渗透率恢复值也将随之增大；添加渗透剂能够使不同缝洞密度岩样在不同返排压力下的渗透率恢复值均得到不同程度的提高，其中缝洞密度为6%的岩心在1.5 MPa的返排压力下，渗透率恢复值提高程度最高，达到12%。这表明加入了渗透剂，可以有效提高渗透率恢复值，返排更加成功，可以有效避免屏蔽环堵塞。

表3 返排解堵实验结果

3 结论

(1) 实验测试表明原始渗透率通过水锁损害和滤液损害后渗透率降低较小，通过固相颗粒损害后渗透率降低较大，固相颗粒的侵入损害为缝洞型储层的主要损害方式。

(2) 通过在颗粒暂堵剂中加入渗透剂，钻井液堵塞效果实验中渗透率堵塞率均值提高9%，渗透率恢复值均值提高了9.8%；返排解堵实验中，渗透率恢复值均得到不同程度的提高，最大达到12%。表明该配方能有效提高储层渗透率，可以避免屏蔽环堵塞，起到保护储层的作用。

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(编辑 宋官龙)

The Research of Low Permeability Fractured Reservoir Damage and Protection

Wang Jianzhong1,2, Hong Yafei2, Sun Zhigang3

(1.PostdoctoralFlowStation,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China; 2.CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266580,China; 3.DevelopmentLaboratoryofGeologicalScienceResearchInstituteofShengliOilfield,DongyingShandong257000,China)

The damage mechanism of water locking damage, filtrate damage and solid particle invasion damage on low permeability seam cave type reservoir layer was studied. The results showed that the solid particle invasion damage was the main damage mode in low permeability fracture cave type reservoir. Hereby, two kinds of granular temporary plugging agent formula with and without penetrating agent were designed. The results show that, in drilling fluid plugging plug experiment, the permeability plugging rate value was increased by 9% and the permeability recovery value is increased by 9.8% when 1% penetrant was added to the compound temporary plugging agent composed with 0.25%KPA, 4.8% bentonite, 0.87%KCl, 1% fiber plugging agent and 2.7% compound temporary plugging agent. In the anti resolve plugging experiment, the permeability recovery value was also increased, and the maximum reached 12%. It shows that the formula can effectively improve reservoir permeability, avoid the shielding ring blockage, and play the role of protecting reservoir.

Low permeability; Fracture reservoir; Solid phase damage

1006-396X(2015)03-0066-04

2015-04-01

2015-04-28

中央高校基本科研业务费专项资金资助(14CX05025A)。

王建忠(1973-)，男，博士，副教授，从事油气渗流理论、油气田开发技术研究；E-mail: wangjzh@upc.edu.cn。

TE348

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.03.014