压力衰竭型气藏大位移水平井储层钻开液体系优化

2023-02-22申永强张明张立权易鹏昌李强刘日淦

当代化工研究 2023年23期

＊申永强张明张立权易鹏昌李强刘日淦

（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部湛江作业公司广东 524000）

引言

国内L气田储层黏土矿物含量高达36%，以蒙脱石为主，伊利石为辅；结构较为疏松；储层的岩心属于中—特高孔、低—特高渗储层，储层非均质性较强；储层的气体渗透率为10～1000mD，跨度较大，存在固相侵入堵塞与液相侵入造成的水锁损害并存的现象；五敏实验表现出强-极强水敏损害、中等偏强速敏损害，存在强的应力敏感损害，储层保护难度较高。而随着气田开发的进一步深入，各储层均存在不同程度的压力衰竭，承压能力较低，且该气田开发方式为浅层大位移井开发模式，对钻井液的井眼清洁能力及润滑性提出了更高的挑战。在前期的现场作业过程中经统计，L气田大位移水平井的平均起钻时效仅为78m/h，远低于类型水平井起钻时效120m/h，主要原因是由于水平井钻开液的井眼清洁不到位，导致起钻过程中出现遇阻、憋泵等情况，而由于L气田衰竭储层承压能力弱，钻开液的封堵性能不足导致井壁失稳及井漏频发，甚至导致提前完钻，严重降低了作业时效[1-5]。

因此基于L气田大位移水平井存在的井眼清洁难度大、储层压力衰竭导致储层长水平段的漏失难题，亟需对现有EZFLOW钻开液体系进行优化，在满足流变性的基础上，提高水平井钻开液的连续携砂性能、衰竭储层的承压能力和润滑性能，从而降低卡钻和井漏风险，提高起钻时效。

1.压力衰竭型气藏钻开液的技术对策

针对L气田压力衰竭型大位移水平井储层钻开液所面临的难题，对现有EZFLOW钻开液提出了以下的技术对策：首先，在保证携岩性能的情况下，尽量采用低密度、低黏切的钻开液，降低钻开液ECD值[6-7]，控制钻井液的流变参数，以保证携岩效率最大化和井眼清洁；其次，依据D90规则优选承压封堵剂粒径级配，提高储层承压能力，降低井漏风险；最后，优选高效润滑剂，降低大位移井水平段的摩阻系数，防止井下复杂情况的发生，以保证L气田大位移水平井的高效开发。

表1 PF-EZVIS加量对钻开液流变性能影响

表2 EZFLOW钻开液（未加暂堵剂）对不同渗透性砂盘的承压封堵性能（80℃）

表3 EZFLOW钻开液（加暂堵剂）对不同渗透性砂盘的承压封堵性能（80℃）

2.钻开液性能优化

(1)优化流变参数，提高井眼清洁性能

通过DRILL BENCH软件模拟出L气田水平井或大位移井的携岩性及钻开液的流变性能要求如下：低剪切速率LSRV≥30000mPa·s，Φ6值在9～15之间，YP值10～18Pa左右。

针对L气田优化增黏剂PF-EZVIS的加量，分别测定EZFLOW钻开液在不同PF-EZVIS加量的流变参数如表1所示，随着增黏剂PF-EZVIS量的增加，井眼清洁性能逐步提高，低黏度剪切速率LSRV逐步增加，由于LSRV值太高不利于钻开液的返排，因此综合考虑L气田大位移水平井钻开液的流变性、携岩性能和储层保护效果，PF-EZVIS加量控制在0.4%。

(2)优选暂堵剂，提高地层承压能力

优选了两种不同粒径的暂堵剂PF-EZCARB和PF-EZCARB F，其中PF-EZCARB粒径较粗，D90为47.51μm，用于颗粒架桥[8]；PF-EZCARB F粒径较细，D90为4.27μm，用于颗粒填充；因此，将PF-EZCARB和PF-EZCARB F复配作为暂堵剂能够兼具两者共同特点，复配后D90为37.26μm。

分别测定加入暂堵剂前后的EZFLOW钻开液对不同渗透率（400mD、700mD、2D、5D）砂盘的封堵性能。EZFLOW钻开液未加暂堵剂时，400mD和5D砂盘在15MPa下全部漏失，承压能力较差，结果如表2所示；加入3%PF-EZCARB和3%PF-EZCARB F封堵剂后，改进后的EZFLOW钻开液在7MPa和15MPa下能成功封堵不同渗透性（400mD、700mD、2D、5D）的砂盘，有效提高L气田衰竭储层的承压能力，结果如表3所示。

(3)良好的返排性能，有利于储层保护

表4 钻开液封堵砂盘后返排性能

图1 钻开液返排性能

为了更好的保护油气层，实际作业中要求储层钻开液具有良好的返排性能，主要通过测定储层钻开液的返排的突破压力来评价，返排压力越低储层保护效果越好。本实验采用自主研发的返排压力测定仪进行测试，加入暂堵剂PF-EZCARB后返排性能如图1所示，实验结果如表4所示：加入6%暂堵剂PF-EZCARB后，EZFLOW钻开液的返排突破压力从4.801Psi降低至3.662Psi，有效地降低了EZFLOW钻开液的返排压力，同时配合MSA解堵液使用，返排压力进一步降至0.053Psi，更有利于储层保护；同时用电子显微镜对比分析添加PF-EZCARB暂堵剂前后的返排滤饼如图2所示，EZFLOW返排后的滤饼较为彻底。

表5 EZFLOW钻开液润滑性能

表6 国内L气田现场使用的钻井液的损害评价结果

图2 EZFLOW滤饼返排后扫描电镜照片

(4)良好的润滑性能，有效降低扭矩摩阻

钻井管柱的摩阻扭矩问题是大位移井技术的核心问题之一，它决定水平位移的最大延伸，而提高钻井液的润滑性是降低井下摩阻的主要手段之一。分别测定EZFLOW体系在不同润滑剂加量条件下的润滑性能，结果如表5所示，结果表明：当高效润滑剂PF-AQLUBE加量≥1.0%时，极压润滑系数＜0.10，加量≥3.0%时，极压润滑系数＜0.05，能有效降低大位移水平井的摩阻系数，结合经济性考虑，PF-AQLUBE加量为2%。

(5)渗透率恢复值高，良好的储保效果

采用岩心渗透率、动态损害评价一体化实验仪，选用与L气田高度吻合的天然露头岩心，利用“高压稳态法”评价了L气田现场使用的钻井液对储层的损害，优化后的EZFLOW钻开液的渗透率恢复值在90%以上，具有较好的储层保护效果，结果如表6所示。

(6)优化后的EZFLOW钻开液体系配方

针对储层强水敏损害，结合钻开液的成本因素，采用3% KCl作为抑制剂，8% NaCl作为加重剂，能有效地提高钻开液抑制性能；通过处理剂的筛选与评价，得出了国内压力衰竭型L气田大位移水平井优化后的EZFLOW钻开液体系的配方：海水+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+1.5%PF-EZFLO（降滤失剂）+0.4%PF-EZVIS（增黏剂）+3%PF-EZCARB（暂堵剂）+3%PF-EZCARB F（暂堵剂）+3%KCl+8%NaCl+1.0%PF-AQLUBE（润滑剂）（密度：1.10g/cm3）。