唐东探评井成膜封堵储层保护技术.pdf
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1、第19卷 第3期 新疆石油天然气Vol.19 No.3 2023年9月 Xinjiang Oil&GasSept.2023作者简介:卓绿燕(1981-),2004年毕业于西南石油学院应用化学专业,工程师,目前主要从事钻井液技术研究。(Tel)022-25914879(E-mail)文章编号:16732677(2023)03026-07DOI:10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.004唐东探评井成膜封堵储层保护技术卓绿燕1,赵诚1,张毅1,王英博2,窦书铭3,王超4(1.中国石油大港油田分公司石油工程研究院,天津 300280;2.中国石油大港油田分公司勘探事业部
2、,天津 300280;3.中国石油渤海钻探工程公司,天津 300280;4.中国石油大港油田分公司第六采油厂,天津 300280)摘要:大港油田唐东区块地层复杂,主要目的层为东三段和沙河街组,目的层埋藏较深、储层段长,且各储层之间损害机理差异性大,应用细目碳酸钙和钻井液用封堵剂作为储层保护技术,由于储层针对性不足且技术实施管理不到位,导致该地区探评井储层保护效果欠佳,储层钻井液岩心渗透率恢复值仅为67.5%。根据唐东9X6井岩心敏感性评价和铸体薄片分析,针对潜在损害因素构建了唐东探评井钻井过程储层保护技术体系。该保护体系采用成膜封堵保护技术,配合应用单井多层/多点设计方法,通过精细技术实施管理
3、、精益实时评价,确保了技术高效实施。该地区成膜封堵保护技术实施5口井,钻井液动态滤失量降低25.7%、渗透率恢复值提高13.1%,5口井均达到地质预期效果,其中2口井实现高产,初期日产分别达到61.3 t和101.1 t,取得了良好的效果。关键词:成膜封堵;钻井液;储层保护;渗透率中图分类号:TE258文献标识码:AFilm-Forming Plugging Reservoir Protection Technology in Tangdong Evaluation and Appraisal WellsZHUO Lvyan1,ZHAO Cheng1,ZHANG Yi1,Wang Yingbo
4、2,Dou Shuming3,Wang Chao4(1.Research Institute of Petroleum Engineering,Petro China Dagang Oilfield Company,Tianjin 300280,China;2.Exploration Divi-sion,PetroChina Dagang Oilfield Company,Tianjin 300280,China;3.CNPC Bohai Drilling Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300280,China;4.No.6 Oil Production Plant
5、,PetroChina Dagang Oilfield Company,Tianjin 300280,China)Abstract:Tangdong Block of Dagang Oilfield has complex geology.The main target layers are the third member of Dongying Formation and Shahejie Formation.The target layers are deeply buried and rather thick,and the damage mechanisms between the
6、reservoirs are very different.The applications of fine calcium carbonate and plugging agents for drilling fluids in reservoir damage prevention present insufficient performance for exploration and appraisal wells in this block,due to the low technical adaptiveness to the reservoirs and in-ferior pra
7、ctice management.The core permeability recovery rate for the reservoirs is only 67.5%.According to the core sensitivity eval-uation and casting thin section analysis results of Well Tangdong 9X6,a reservoir protection technology system was developed for the drilling of the Tangdong exploration and a
8、ppraisal wells,according to the potential damage factors.The protection system adopts the film-forming plugging reservoir protection technology and combines the applications of the single-well multi-layer/multi-point design method.The efficient implementation of the developed technology system is en
9、sured with the help of refined technology implementation management and high-quality real-time evaluation.The film-forming plugging reservoir protection technology was applied to five wells in this block.The dynamic fluid loss of drilling fluids was reduced by 25.7%,and the permeability recovery rat
10、e was increased by 13.1%.All the five wells met the geological expectations.Two wells have delivered high production,with initial daily production of 61.3 t and 101.1 t,respectively,which indicates good performance.Key words:film-forming plugging;drilling fluid;reservoir protection;permeability引用:卓绿
11、燕,赵诚,张毅,等.唐东探评井成膜封堵储层保护技术 J.新疆石油天然气,2023,19(3):26-32.26卓绿燕,等:唐东探评井成膜封堵储层保护技术第19卷 第3期勘探是为了寻找油气层,正确地评价油气藏,增加油气可采储量,储层保护是油田增储上产、提高综合勘探效益的一项重要措施1。大港油田唐东区块探评井储层保护效果欠佳,往往是在钻进过程中油气显示较好,中途测试也有一定的产量,但试油很难达到预想效果,已完钻的10口井仅2口井投产,储层钻井液渗透率恢复值仅为67.5%。分析其原因主要在于钻井过程中储层保护存在一系列难点:地层情况较为复杂,并存在多个储层,储层纵横向变化大2,各储层之间不仅岩性、物
12、性参数有所区别,而且损害机理也有一定差异;探评井目的层段长,在揭开油气层前一次性实施保护技术不能达到理想的保护效果;保护技术方案现场实施管理粗犷、缺乏有效跟踪评价,导致保护技术实施有效性得不到有力保障。由此,在该地区探评井钻井过程中,从精确分析损害因素出发,优选了共聚物成膜和疏水聚膜两项保护技术,配合应用单井多层/多点设计方法,通过精细技术实施管理、精益实时评价,确保了技术高效实施。1 储层损害因素分析唐东地区主要目的层为东三段和沙河街组,目的层埋藏深度一般为4 600 m左右,储层段厚度一般为1 200 m左右,储层钻井液以钾盐聚合物钻井液为主,实钻过程中多采用精细控压钻井以降低钻井液侵入。
13、1.1 储层物理性质储集层岩性主要为长石质岩屑细砂岩,孔隙类型以次生孔隙为主,原生孔隙较少。原生孔隙主要为粒间孔和粒内溶孔,孔径介于2560 m之间,可见不等粒结构。次生孔隙不均匀分布粒内溶孔、粒间溶孔,孔径主要介于50160 m之间,可见裂缝发育,约2%5%。东三段油组测井解释孔隙度19.5%,渗透率111.7 mD,为中孔、中渗储层;沙河街组板2油组孔隙度10%12.93%,渗透率17.620.96 mD、板4油组孔隙度8.33%12.24%,渗透率2.8212.24 mD,属中低孔、低渗储层。1.2 储层敏感性评价1.2.1 东三段储层当黏土矿物与侵入滤液接触后发生膨胀,从而封堵储层孔喉
14、,导致渗透率降低而造成油气层损害3。以唐东9X6井东三段岩心开展储层速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏评价分析,结果表明,地层表现为弱速敏、中-强水敏、中-强碱敏、弱酸敏特征,临界矿化度5 000 mg/L、临界pH为8.5,如表1所示。表1 东三段储层敏感性评价井深/m4 099.924 100.724 101.264 101.95速敏损害程度弱临界流速/(mL min-1)1.5水敏损害程度弱中等偏弱中等偏强弱损害率/%21.2349.9757.1415.79盐敏临界矿化度/(mg L-1)5 0001 2505 0002 500碱敏损害程度弱中等偏弱弱临界pH9.011.58.5酸敏损害程度中
15、等偏弱中等偏弱弱中等偏弱1.2.2 沙河街组板2、板4油组在缺少具有代表性岩样和系统的储层岩性、物性资料情况下,参考邻井歧深8X1井黏土矿物成分测试结果,应用人工神经网络储层敏感性预测方法4,结合现场调研资料,针对板2、板4油组种敏感性潜在损害的程度进行了预测,其结果表明:高岭石和绿泥石含量较低,因此因微粒运移导致的速敏损害较弱,储层速敏性为弱;虽然储层中黏土矿物(即泥质)含量低(5%),但是伊蒙混层等水敏性黏土矿物含量高(83%),储层水敏性为中偏强;由于地层水矿化度较低,因此发生盐敏损害的危害性较小,储层盐敏性为弱;绿泥石为含铁的黏土矿物,储层中少量绿泥石的存在也会表现出一定程度的盐酸酸敏
16、性,储层具有中偏弱的盐酸酸敏性;由于碱敏性矿物含量较低,因而储层碱敏性为中偏弱5-7。1.3 损害因素分析唐东地区东三段、沙河街组板2、板4油组储层差异大,且具有强非均质特征,尤其是沙河街组板2、板4油组低孔、低渗、微裂缝发育、伊蒙混层含量较高,储层孔隙类型以次生孔隙为主、原生孔隙较少,主要为不稳定矿物的溶蚀,以及自生黏土矿物的晶间微孔隙,储集空间的组合类型主要为粒间孔隙-溶蚀孔隙组合,同时存在粒间孔隙-溶蚀孔隙-微裂缝组合。任何细微的变化都可能引起储层渗透率的降低8。主Cite:ZHUO Lvyan,ZHAO Cheng,ZHANG Yi,et al.Film-forming pluggin
17、g reservoir protection technology in tangdong evaluation and ap-praisal wells J.Xinjiang Oil&Gas,2023,19(3):26-32.27新疆石油天然气2023年要的伤害因素有以下几个方面:1.3.1 东三段储层固相堵塞损害固相堵塞损害是指在正压差作用下,钻井液中的固相颗粒就会随着流体一起进入油气层,在井眼周围或井间的某些部位沉积下来,从而缩小油气层流道尺寸,甚至完全堵死油气层9。唐东地区储层多采用钾盐聚合物钻井液体系,由5%7%氯化钾、0.3%0.5%丙烯酸共聚物、1.5%2.5%聚烯烃磺酸盐、2%
18、3%聚醇硬酯酸共聚物、1.5%2.5%聚合醇润滑剂、0.2%0.3%生物聚合物等构成。该体系自身抑制性强、劣质固相含量低,但由于该区储层强非均质性,孔喉尺寸跨度大,单一粒径分布的钻井液难以对各种尺寸孔喉实现良好封堵,造成固相颗粒侵入储层引发堵塞。图1、图2显示实钻钾盐聚合物钻井液粒度分布与尺寸为12 m的孔隙匹配度良好,但与尺寸为40 m的孔隙匹配时,颗粒粒径偏细,容易引起固相堵塞损害。图1 钾盐聚合物钻井液粒度分布与尺寸为12 m孔径的拟合曲线对比图2 钾盐聚合物钻井液粒度分布与尺寸为40 m孔径的拟合曲线对比1.3.2 东三段、沙河街组板2、板4油组敏感性损害敏感性损害主要由岩石-外来流体
19、不配伍导致10。室内测试钾盐聚合物钻井液滤液氯化钾含量一般为5%7%,页岩线性膨胀降低率29%33%左右,如表2所示,滤液侵入储层可引起黏土矿物强度降低、水化膨胀及分散脱落,诱发水敏损害11。1.3.3 沙河街组板2、板4油组水锁损害低渗储层的主要损害形式为水锁损害。外来液相流体进入油层孔道后,将储层中的油气推向储层深部,并在油气-水界面形成一个凹向油相的弯液面,产生毛管阻力。当产层的能量不足以克服上述阻力时,就不能驱开水段塞而造成损害,即水锁损害。油气层钻开后首先与钻井液接触,然后钻井液慢慢向地层中滤失,使地层中黏土膨胀、孔喉变小,且时间越长,越易引发水锁损害12。表2 钾盐聚合物钻井液滤液
20、氯化钾含量及页岩膨胀降低率测试取样位置东营组(3 992 m)东营组(4 035m)沙河街(4 300 m)沙河街(4 335 m)KCl含量/%6.566.105.846.01蒸馏水测试膨胀高度/mm11.0311.0311.0311.03滤液测试膨胀高度/mm7.527.437.787.62页岩膨胀降低率/%31.832.629.530.92 储层保护技术研究为减轻或避免钻井液导致的油气层损害、提高单井产量,国内外学者们进行了长达半个世纪以上的研究工作,先后建立了“屏蔽暂堵、精细暂堵、物理化学膜暂堵、仿生暂堵”四代暂堵型保护油气层钻井液技术,使保护油气层效果逐步提高,经济效益明显13,14
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