陵水17-2气田完井液与储层保护技术研究

孟文波，张 崇，任冠龙，董 钊，苏剑波，崔应中，向兴金

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057；2.湖北汉科新技术股份有限公司，湖北 荆州 434000)

陵水17-2气田是中国自营深水勘探的第一个重大油气发现，地质储量达千亿方，目前已进入后期开发阶段[1]。陵水17-2气田属于深水气田，储层压力系数为1.19～1.22，钻完井作业过程中不可避免要采用高矿化度完井液体系，一方面是预防气水水合物的生成[2-3]，另一方面是平衡地层压力。为了预防和减少钻完井作业过程中的储层损害，室内相继开展了储层敏感性评价和储层损害机理分析工作。作者依据行业标准[4]，结合现场实际情况，室内对陵水17-2气田储层损害因素进行分析，优选适合陵水17-2气田储层的完井液体系[5]，为类似砂岩气藏储层保护研究提供借鉴。

1 储层损害因素分析

1.1 储层基本特征

陵水17-2气田主要储层为黄流组，平均孔隙度30.7%，平均渗透率543 mD，属于高孔高渗砂岩气藏。储层泥质含量基本超过20%，以1井为例，黄流组Ⅰ段粘土含量为10.3%～19.2%，粘土中蒙脱石占16.8%～24.1%。黄流组地层水总矿化度为27 785 mg·L-1，氯离子含量为14 582 mg·L-1，为NaHCO3水型。储层压力系数约1.20，地层温度约90 ℃，属于正常温度压力地层。

1.2 盐敏损害因素分析

依据行业标准，开展了陵水17-2气田的储层敏感性评价。结果显示：陵水17-2气田储层属于强速敏、弱水敏、强盐敏、中等偏弱/中等偏强碱敏、无/中等偏弱酸敏。由于深水作业需要使用高矿化度入井流体，因此，特别针对盐敏损害因素进行分析。室内分别用标准盐水、模拟地层水、氯化钙盐水和甲酸钾盐水作为驱替流体进行储层岩心的盐敏测试实验。驱替流体的组成见表1，盐敏损害因素分析结果见表2。

表2 盐敏损害因素分析结果

从表1可知，标准盐水和模拟地层水中均含有一定量的钙、镁离子，而模拟地层水为碳酸氢钠水型，钙、镁离子遇到碳酸根离子或碳酸氢根离子会有生成沉淀的可能；氯化钙盐水中含有大量的钙离子；甲酸钾盐水中则不含钙、镁离子。

从驱替流体黏度来看，标准盐水、模拟地层水在矿化度增加时黏度会发生变化但变化幅度相对较小；甲酸钾盐水的黏度则随着矿化度的增加逐渐升高。液相黏度的升高会提高液相流动时对微粒的冲刷和携带能力，但是甲酸钾盐水作为驱替流体时临界矿化度反而要高于标准盐水、模拟地层水及氯化钙盐水作为驱替流体时的临界矿化度(表2)，这表明驱替流体黏度不是盐敏损害的主要影响因素。

因此，室内使用串联岩心进行盐敏测试实验，并与3#、5#、6#岩心进行比较，结果见表3。

从表3可知，使用串联岩心进行驱替时，盐敏损害程度从中等偏强变为极强，间接说明了微粒脱落运移是盐敏损害的主要机制。

表3 盐敏损害对比

综上分析认为，盐敏损害可能与流体离子类型有关，含钙、镁离子的液相相对更容易带来渗透率损害，同时高矿化度流体条件下岩石内部的矿物组分脱落与运移均会导致岩心渗透率的变化。

2 完井液储层适应性评价

室内根据现场作业程序，先用完井液污染岩心，再用氮气反向驱替模拟气层测试投产，根据污染前和模拟返排后的岩心渗透率变化来分析现场使用的高矿化度盐水完井液对储层的损害程度。室内选择3种高矿化度盐水完井液，即1.30 g·cm-3氯化钙盐水、1.30 g·cm-3甲酸钾盐水、1.50 g·cm-3甲酸钾盐水，其渗透率损害率随返排时间的变化曲线如图1所示。

图1 渗透率损害率随返排时间的变化曲线

从图1可以看出，使用3种不同的高矿化度盐水完井液，岩心渗透率损害率随返排时间的延长虽有所变化，但总体变化幅度不大。表明只要地层能量充足或者采取降压助排措施，高矿化度盐水对陵水17-2气田投产效果影响不大，为了预防结垢，推荐使用不含钙、镁离子的甲酸钾完井液。

3 完井液储层保护性能评价

井下完井液污染返排模拟体系室内评价实验操作步骤：①将岩心洗油、干燥，测定原始气测渗透率，抽空饱和储层模拟地层水，待用；②95 ℃下先用1.30 g·cm-3深水钻井液反向污染岩心2 h，再模拟残留钻井液和顶替完井液(1.30 g·cm-3甲酸钾完井液+20%深水钻井液)污染，反向污染2 h；③用氮气模拟测试返排投产。实验完毕，处理岩心，测定污染后岩心的气测渗透率，计算渗透率恢复值，结果见表4。

表4 岩心渗透率测试结果

从表4可知，模拟井下完井液污染返排后的岩心渗透率恢复值均在90%以上。表明甲酸钾完井液体系具有良好的储层保护效果，对储层的损害有限。

4 结论

陵水17-2气田储层存在一定盐敏损害，其损害机制主要为矿化度变化带来的微粒脱落运移造成的渗透率变化，以及可能存在的流体不配伍带来的结垢因素。室内模拟现场的高矿化度盐水完井液污染返排实验表明，高矿化度流体对储层的损害程度不一，但对陵水17-2气田投产效果影响不大，为了预防结垢，推荐使用不含钙、镁离子的甲酸钾完井液。甲酸钾完井液体系具有良好的储层保护效果。针对类似砂岩气藏，除了常规研究评价手段，立足现场情况开展储层保护研究，更具实践意义和指导价值。