石油与天然气化工  2013, Vol. 42 Issue (6): 619-623
BH油田储层保护技术现场应用效果评价研究
周玉霞 1, 李小军 2, 吴振宇 3     
1. 长江大学石油工程学院;
2. 山东科瑞集团油气公司;
3. 延长油田股份有限公司横山采油厂
摘要:BH油田储层黏土矿物构成分析及储层敏感性实验表明,BH油田储层伤害类型主要为外来固相颗粒堵塞及油井结垢,要求各种入井流体(完井液、压井液、射孔液)必须为无固相或低固相流体,且流体滤失或漏失量低、与地层及地层流体配伍好。对BH油田在用各种完井液、压井液或射孔液使用效果及对储层保护效果分析表明,BH油田大批量使用的完井液(聚磺钻井液+2%(w)~3%(w)油溶性暂堵剂)可满足储层保护需要,所用压井液或射孔液应以清水+0.5%(w)~1%(w)黏土稳定剂+0.2%(w)增稠剂为主,当地层压力系数 < 1时,可加入1%(w)~3%(w)的油溶性暂堵剂防止压井液向地层大量漏失。
关键词储层保护    完井液    压井液    射孔液    黏土矿物构成    储层敏感性    
Application evaluation of formation protection techniques in BH oilfield
Zhou Yuxia1 , Li Xiaojun2 , Wu Zhenyu3     
1. College of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan 430100, Hubei, China;
2. Shandong Kerui Oil and Gas Company, Dongying 257000, Shandong, China;
3. Oil Production Plant of Yanchang Oil Field, Xi′an 719100, Shaanxi, China
Abstract: Reservoir clay mineral form analysis and reservoir sensitivity experiments showed that the plugging of extrinsic solid-phase particle and scaling in oil-well were main reservoir damage types in BH oilfield. All kinds of fluid in the well, such as completion fluid, kill-fluid and perforating fluid should be free solid or low solid fluid with low filter loss or leakage and good compatibility with formation and formation fluid. Formation protection effectiveness of all kinds of using completion fluid, kill-fluid and perforating fluid indicated that the completion fluid(polymer sulfonated drilling fluid + 2%~3% oil soluble temporary plugging agent) used largely can meet the need of reservoir protection, and kill-fluid or perforating fluid are composed of free water, 0.5%~1% clay stabilizer and 0.2% thickening agent, when formation pressure coefficient is less than 1, 1%~3% oil soluble temporary plugging agent should be added to prevent loss of pressure well liquid to formation.

BH油田储层主要由中泥页段薄砂层和东河砂岩层构成, 其主要油藏类型包括薄砂层的层状边水油藏和东河砂岩的复合油藏,所属油区分别包括BH1、BH10和BH4,已探明储量对应为1 637×104 t和6 505×104 t。BH油藏储层岩性以细粒石英砂岩为主,灰质细粒石英砂岩为辅。储层孔隙为粒间原生孔、粒间溶孔及粒内溶孔,孔隙连通性较好。薄砂层产层包括2、3号小层,厚度为0.6~2.0 m、1.5~1.70 m;2、3层孔隙度11.82%、15.78%,渗透率46.21×10-3 μm2、1.25 μm2,属于中孔、中渗储层。东河砂岩为厚度0.6~29 m,孔隙度15.65%,渗透率126.51×10-3 μm2(≤2 000×10-3 μm2);属中~高孔、高渗储层。BH油田分别经历了1998年~1999年试采阶段、2000年~2004年建产阶段、2005年~2008年稳产阶段,至2009年进入递减期。针对目前BH油田开发过程中存在的问题,为继续优质高效开发该油田并实施稳产,有必要对其储层保护技术现场应用效果进行评价研究[1-2]

1 BH油田储层伤害因素研究

BH油田储层矿物组成如表 1所示。其储层黏土矿物以高岭石、伊/蒙混层为主,其次为伊利石,绿泥石含量较低。BH油田储层黏土矿物潜在伤害形式如表 2所示。其潜在的伤害形式可能包括微粒运移堵塞孔喉、黏土颗粒水化膨胀分散运移及堵塞孔喉等[2-4]

表 1    BH油田储层矿物组成与含量 Table 1    Mineral composition and content of BH oilfield reservoir

表 2    BH油田储层黏土矿物潜在伤害形式 Table 2    Potential damage forms of clay mineral of BH oilfield reservoir

BH油田储层敏感性评价结果如表 3所示。表 3的实验结果表明,BH油田储层无速敏现象,存在弱碱敏、弱水敏、弱酸敏及中等盐敏现象[5]。因此,结合表 1中储层黏土矿物构成可知,BH油田储层不存在微粒运移堵塞孔喉现象或伤害,也不存在水敏性伤害或黏土矿物水化膨胀分散运移伤害的可能。其可能的伤害类型如表 4所示。

表 3    BH油田储层敏感性试验结果 Table 3    Test results of reservoir sensitivity of BH oilfield

表 4    BH油田储层伤害类型分析 Table 4    Damage types analysis of BH oilfield ("*"means that maybe be damage, the more"*"means more damage)

表 4可知,BH油田储层潜在伤害包括:外来固体颗粒堵塞、地层结垢及外来流体二次污染,如盐敏伤害及细菌与乳化堵塞等。其中,外来固相颗粒堵塞及油井结垢是该油田伤害的主要因素。因此,对进入储层的各种流体,如完井液、压井液、射孔液、酸化液的性能提出了更高的要求[6]

(1) 入井流体为无固相或低固相流体;

(2) 入井流体滤失或漏失量低;

(3) 入井流体液相与地层及地层流体配伍。

2 BH油田完井液适应性分析研究

截止2011年7月,BH油田共钻完井151口,所用完井液种类主要包括:聚磺钻井液+暂堵剂(油溶或酸溶)、正电双保钻井液、正电性钻井液、聚合物钻井液、膜屏蔽钻井液、油包水钻井液[7]。其中聚磺钻井液+暂堵剂应用最多,而正电双保钻井液、正电性钻井液及聚合物钻井液仅在2004年~2007年间在个别或少数井中使用。而膜屏蔽钻井液仅在2009年用于BH4-32-1井,油基(油包水)钻井液也只是在2010年用于BH171-1H井。尽管BH油田已钻完井151口,且所用完井液种类有6种之多,但聚磺钻井液+暂堵剂体系更广泛用于BH油田储层保护中,所用井数高达95%以上。而且使用该类完井液仅有BH4-49H、BH4-52H两口井进行了酸化解堵投产,可见其对储层保护效果还是较好的。

有关BH油田完井液体系配方构成及主要性能如表 5所示(表中各物质用量均为质量分数)。

表 5    BH油田所用完井液体系配方构成及主要性能 Table 5    Composition and performances of completion fluid system formula in BH oilfield

表 5可看出,BH油田所使用的6种完井液均具有较低的失水量,仅5 mL左右,可以满足BH油田储层对完井液低滤失的要求。此外,从其配方构成可看出,除聚合物钻井液及膜屏蔽钻井液外,其自身活性固相(黏土)含量相对较低,≤5%(w),其中聚磺钻井液+暂堵剂完井液和正电性钻井液仅为3%(w)左右,从而较好地满足了BH油田储层要求使用无固相或低固相完井液的要求[8],正电性钻井液失水量偏高(7 mL),且仅在1口井试用。因此,聚磺钻井液+暂堵剂完井液被广泛使用于BH油田水平井钻井过程中,很好地保证了水平钻井对其流变性、滤失性能及储层保护性能的要求。有关聚磺钻井液+暂堵剂完井液对储层的保护效果如表 6

表 6    聚磺钻井液+暂堵剂完井液对储层的保护效果 Table 6    Protective effect of polysulfonate drilling fluid+ temporary blocked completion fluid on reservoir

表 6表明,BH油田所使用的主要完井液(聚磺钻井液+2%~3%(w)暂堵剂)对储层具有良好的保护效果。2010年1月至2011年7月间,所使用该类完井液所钻9口新井,均可直接转泵生产,无需酸化解堵。而2010年前,所投产井也仅有BH4-49H、BH4-52H(表 5)两口井进行酸化解堵投产。

综上所述,聚磺钻井液+暂堵剂体系是一种较适合于BH油田储层保护需要的完井液体系,可继续用于BH油田二次开发钻井过程中对储层的保护。

3 BH油田压井液/射孔液适应性研究

压井液广泛用于新钻井完井和老井的各种井下作业过程中,而射孔液主要用于新井完井射孔及老井补孔或改层射孔作业中。通常,若射孔时不实施负压射孔,则压井液与射孔液密度及配方均相同,两者完全具有相同的使用功能,可以既作为压井液又可作为射孔液[9],从已收集的现场资料看,BH油田作业过程中,射孔液与压井液基本属于同一流体,基本构成为:清水+NaCl(CaCl2)+黏土稳定剂+增稠剂+缓蚀剂(视具体情况而定)。有关BH油田具体使用压井液/射孔液类型、使用井号、作业情况如表 7所示。

表 7    BH油田压井液/射孔液使用情况 Table 7    Usage of killing fluid/perforating in BH oilfield

表 7可知,BH油田所用压井液/射孔液主要包括:轮南清水(ρ=1.0 g/cm3)、改性钻井液、清水+黏土稳定剂+增稠剂、清水+NaCl(CaCl2)+黏土稳定剂+增稠剂等4种类型。除4口井(BH4-48H、BH4-35H、BH4-66-1J、BH4-32-2H)采用有固相的改性钻井液外,其余均为无固相流体。因此,从储层保护需要出发,无固相压井液或射孔液效果更好。具体就无固相流体对储层保护效果、悬浮携砂及对地层压力平衡而言,清水+盐+黏土稳定剂+增稠剂体系优于单一清水。

BH油田所用射孔液/压井液类型及具体配方见表 8。从表 8可看出,清水+黏土稳定剂+增黏剂既可以较好地克服单一清水对地层存在的水敏性问题,而且通过添加增黏剂可有效调节流体黏度及携砂能力,有利于作业过程中砂子的携带与及时上返,提高压井液/射孔液对储层的保护效果[10]

表 8    BH油田压井液/射孔液类型及配方与性能 Table 8    Type, formula and performances of killing fluid/perforating fluid in BH oilfield

有关“清水+0.5%(w)~1%(w)黏土稳定剂+0.2%(w)增黏剂+NaCl(≥0)”压井液/射孔液等完井流体对储层的保护效果如表 9所示。

表 9    BH油田新井完井情况统计 Table 9    New well completion statistic of BH oilfield

表 9表明,BH油田所用无固相压井液/射孔液(清水+0.5%(w)~1%(w)黏土稳定剂+0.2%(w)增黏剂+NaCl(≥0))对储层具有较好的保护作用。除两口井分别实施酸化、酸洗外,其余12口新井完井后均能自然投产,而且投产井产能均高于配产要求。从漏失情况看,BH新完井14口中,只有1口井存在漏失(52.5 m3),说明其压井液密度合适,可满足平衡地层压力需要。

综上所述,BH油田压井、射孔液宜继续采用无固相液体。具体配方:清水+0.5%(w)~1%(w)黏土稳定剂+0.2%(w)增黏剂+NaCl(≥0);性能要求:密度为1.0~1.08 g/cm3,黏度为25~30 s。

对压力系数 < 1的油井,可加入1%~3%油溶性暂堵剂, 防止压井液向地层大量漏失。

4 结论与认识

(1) BH油田储层潜在伤害包括外来固体颗粒堵塞、地层结垢及外来流体二次污染。其中,外来固相颗粒堵塞及油井结垢是该油田伤害的主要因素。要求进入储层的完井液、压井液、射孔液等为无固相或低固相流体、滤失或漏失量低、液相与地层及地层流体配伍。

(2) BH油田现有在用钻完井液(聚磺钻井液+2%(w)~3%(w)油溶性暂堵剂)可满足储层保护需要,所用压井液/射孔液应以清水+0.5%(w)~1%(w)黏土稳定剂+0.2%(w)增黏剂为主,当地层压力系数 < 1时,建议加入1%(w)~3%(w)的油溶性暂堵剂,防止压井液向地层大量漏失。

参考文献
[1]
张绍槐, 罗平亚. 保护储集层技术[M]. 北京: 石油工程出版社, 1996.
[2]
骆进, 陈良英, 付建华, 等. 中坝气田高含硫雷三段气藏气井修井之对策[J]. 天然气工业, 2012, 32(10): 67-70. DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2012.10.016
[3]
薛朝晖, 耿洪娟. 文南油田储层伤害机理研究[J]. 内蒙古石油化工, 2005(8): 97-98. DOI:10.3969/j.issn.1006-7981.2005.08.048
[4]
肖晖, 郭建春, 何春明. 加重压裂液的研究与应用[J]. 石油与天然气化工, 2013, 42(2): 168-172. DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2013.02.016
[5]
吴小斌, 王志峰. 镇北地区超低渗储层敏感性评价及机理探讨[J]. 断块油气田, 2013, 20(2): 4-8.
[6]
刘志良. 保护储层从源头开始-储层保护对钻井完井液的要求[J]. 新疆石油科技, 2008, 4(18): 4-5.
[7]
杨贤友. 保护油气层钻井完井液现状与发展趋势[J]. 钻井液与完井液, 2000, 17(1): 26-28.
[8]
庆旺, 刘义坤. 无固相完井液性能评价及应用[J]. 大庆石油学院学报, 2008, 28(1): 104-106. DOI:10.3969/j.issn.2095-4107.2008.01.030
[9]
丰全会, 储书平. MTZ油田保护油气层钻井液完井液技术[J]. 钻井液与完井液, 2002, 19(3): 27-29. DOI:10.3969/j.issn.1001-5620.2002.03.009
[10]
刘平德, 刘承华. 新型无固相压井液的研制及性能评价[J]. 天然气工业, 2004, 25(4): 83-85.