海坨地区裂缝性储层保护技术

赵景原，焦春雪，付 贺，史海民

(1.东北石油大学，黑龙江 大庆 163318;2.中油大庆油田公司，黑龙江 大庆 163000;3.中油吉林油田公司，吉林 松原 138000)

1 裂缝性储层保护技术研究

1.1 纤维封堵剂的优选

图1 纤维封堵剂的粒度分布情况

纤维封堵剂具有一定的长度和柔韧性，在钻井液中呈链状或者卷曲状，能在裂缝端面和缝面形成桥接并紧密堆积，有效封堵各种类型的裂缝，减小了裂缝及高渗孔隙的流动空间，使次一级较小的微粒、纤维也能继续桥堵，直至完全封堵，形成渗透率极低的泥饼［1－4］。使用Rise－3002型颗粒图像分析仪对多种不同规格的纤维封堵剂进行了粒度分析，最终选用了纤维粒度分布范围为2～625 μm的纤维封堵剂，粒度分布情况详见图1，粒度中值约为270 μm，能有效覆盖宽度为 100～500 μm 的裂缝，满足海坨地区封堵裂缝的需求。

纤维状粒子并不是以单一颗粒分散在钻井液中，而是十几或几十个颗粒相互交联在一起，形成1种絮凝团。该絮凝团比同等大小的固相颗粒更容易沉积在裂缝表面，一旦沉积到裂缝上后，絮凝团与裂缝表面的接触不是1点，而是十几或是几十点，因此不易被液流冲走，从而形成稳定的架桥。由于絮凝团的强度低，在压差作用下易变形，可以填充任何形状的裂缝，同时在钻井液中其他颗粒的共同作用下，可在裂缝入口处形成有效封堵。

1.2 复合暂堵剂的优选

复合暂堵剂由架桥充填材料和软化变形粒子组成，其中软化变形粒子可以在井下温度环境下发生轻微软化变形，挤入各种裂缝和孔隙中，且不会因为高温而熔化分解，具有较高的稳定性和封堵性［5］。

架桥充填材料主要由不同配比的硬质碳酸钙组成。硬质碳酸钙颗粒的尺寸分布在很大程度上影响着裂缝架桥的效果，本文主要介绍硬质刚性颗粒封堵裂缝的应用。硬质碳酸钙颗粒产品尺寸与规格见表1。

表1 硬质碳酸钙颗粒的尺寸分布

D90理论是目前确定暂堵剂配方最先进的理论，根据该充填理论应用表1中数据可得到不同宽度裂缝对应的硬质碳酸钙颗粒的配比，即不同宽度裂缝对应的复合暂堵剂架桥粒子的配比，详见表2。

1.3 裂缝屏蔽暂堵钻井液配方的确定

在钻井液基浆中分别加入不同种类不同剂量的处理剂，实验室测得各种不同配比钻井液体系的基本性能，包括黏度、切力、失水量、pH值等，通过对比优选出了裂缝屏蔽暂堵钻井液，其配方为:(4%～5%)膨润土 +0.5%纯碱+(0.15% ～0.30%)KPA+(1.0% ～1.5%)铵盐 +(0.5% ～1.0%)KCl+1%抗盐降滤失剂+1%HQ－1+1%纤维封堵剂+(2% ～3%)复合暂堵剂(不同配比的硬质碳酸钙颗粒和软化粒子)。

表2 对于不同宽度裂缝的封堵配方

1.4 裂缝屏蔽暂堵钻井液性能

测试了裂缝屏蔽暂堵钻井液的常规性能，并与KCl聚合物钻井液体系进行了比较，结果见表3。从表3中可以看出，裂缝屏蔽暂堵钻井液体系较二开钻井液常规性能变化不大，黏度略有增加，失水量下降，说明优选的纤维封堵剂和复合暂堵剂对钻井液性能影响不大［6－9］。

表3 钻井液配方及性能

2 裂缝屏蔽暂堵钻井液堵塞效果

采用海坨地区天然岩心，经人工造缝处理，用裂缝屏蔽暂堵钻井液对不同裂缝宽度岩心进行污染评价实验。污染实验条件:压差为3.5 MPa，温度为80℃，剪切速率为100 s－1，污染时间为60 min。测定污染前、后的渗透率时，压力恒定。结果见表4。

表4 堵塞效果评价实验结果

由表4可以看出，裂缝屏蔽暂堵钻井液对不同裂缝宽度的海坨地区岩心封堵率都超过了96%，即对污染端造成较严重的堵塞，从而避免了钻井液滤液及固相进一步侵入油气层内部。

3 暂堵强度评价实验

暂堵带强度越大，越能经受激动压力的冲击，暂堵效果越好，反之暂堵带强度越低，在激动压力的冲击下，越易导致暂堵带被突破，从而产生新的污染，达不到保护油层的目的。取不同裂缝宽度的人造岩心，用裂缝屏蔽暂堵钻井液进行污染，通过测定不同驱替压力下的渗透率，评价暂堵强度，详见表5。

由表5可以看出，随驱替压力的增大，岩心的渗透率逐渐降低，驱替压力达到11 MPa时，岩心的渗透率接近或等于零，即当压力为11 MPa时，未见渗透率突然增加，说明暂堵带并没有受到破坏，在不同渗透率岩心上形成的暂堵带至少能承受11 MPa的压力。

表5 暂堵强度评价实验结果

4 反排解堵效果评价实验

在岩心流动实验仪上，利用岩心夹持器测定岩心样品的煤油正向渗透率。将岩心夹持器接入钻井液高温高压动态综合测试仪，用裂缝屏蔽暂堵钻井液反向损害岩样。将岩心夹持器取下，接入岩心流动实验仪，用煤油正向驱替(反排)，测定不同压差下的正向煤油渗透率，然后计算不同条件下的渗透率恢复率，见表6。

由表6可知，随着反排压力的增大，裂缝性岩心渗透率恢复率增大，并且当反排压力加到2.0 MPa时，岩样渗透率恢复值都大于95%，说明反排成功，解除了屏蔽环堵塞。

表6 反排解堵实验结果

5 结论

(1)选用纤维封堵剂和复合堵剂裂缝封堵剂，辅以粒度适宜的充填粒子和可变形粒子进一步封堵，最终形成致密暂堵带。该技术对海坨地区的裂缝性储层起到了有效的储层保护作用。

(2)优选出的屏蔽暂堵钻井液配方为(4%～5%)膨润土+0.5%纯碱+(0.15% ～0.30%)KPA+(1.0% ～1.5%)铵盐 +(0.5% ～1.0%)KCl+1%抗盐降滤失剂+1%HQ－1+1%纤维封堵剂+(2%～3%)复合暂堵剂(不同配比的硬质碳酸钙颗粒和软化粒子)。

(3)暂堵强度评价实验中，在不同渗透率岩心上形成的暂堵带至少能承受11 MPa的压力;反排解堵效果评价实验中，随着反排压力的增大，裂缝性岩心渗透率恢复率增大，并且当反排压力加到2.0 MPa时，岩样渗透率恢复值均大于95%，说明反排成功。

［1］罗向东，罗平亚.屏蔽式暂堵技术及储层保护中的应用研究［J］.钻井液与完井液，1992，9(2):19－27.

［2］蒋海军，鄢捷年.裂缝性储集层应力敏感性实验研究［J］. 特种油气藏，2000，7(3):39 －46.

［3］高峰，杨洪，王文英.裂缝性油藏屏蔽暂堵方法［J］.钻井液与完井液，1998，15(2):14－15.

［4］张金波，鄢捷年.钻井液暂堵剂颗粒粒径分布的最优化选择［J］.油田化学，2005，30(1):1－5.

［5］张金波，鄢捷年，赵海燕.优选暂堵剂粒度分布的新方法［J］.钻井液与完井液，2004，21(5):6－9.

［6］Craig L，Cipolla.Case history of complex fracture behavior in the hanoi trongh，vietnam［J］.SPE Drilling ＆ Completion，2000，15(4):284 －292.

［7］蒋官澄.保护微裂缝性油气层的钻井完井液［J］.钻井液与完井液，1998，15(6):15 －17.

［8］顾军，向阳，何湘清，等.裂缝－孔隙型储层保护钻完井液体系研究［J］.成都理工大学学报:自然科学版，2003，30(2):184 －186.

［9］Samuel M M.Polymer－free fluid f or fracturing applications［J］.Soc Pet rol Engrs Drilling Compl，1999(12):102－107.