钻井液对杏1—3区储层损害的室内实验研究

王玮

文章摘要:钻井液在钻井生产过程中占有很重要的地位，同时它对地层也可能会造成不同程度的伤害。本文从一个创新的角度出发，应用高温高压动态失水仪、油层保护仪，采用岩芯分段渗透率测试法，研究了钻井液在一定压力和温度下对岩心的污染规律；利用滤液粒度分析、原子吸收实验，研究了钻井液污染机理，得出了大庆油田在用的两种钻井液对杏1—3区储层的污染深度和程度，并提出了钻井液中处理剂也会对地层造成伤害。
文章主题:钻井液 渗透率 污染深度 污染程度

文章内容：?60?采油工程钻井液对杏1—3区储层损害的室内实验研究王玮(大庆油田有限责任公司第四采油厂)摘要:钻井液在钻井生产过程中占有很重要的地位,同时它对地层也可能会造成不同程度的伤害.本文从一个创新的角度出发,应用高温高压动态失水仪,油层保护仪,采用岩芯分段渗透率测试法,研究了钻井液在一定压力和温度下对岩心的污染规律;利用滤液粒度分析,原子吸收实验,研究了钻井液污染机理,得出了大庆油田在用的两种钻井液对杏1—3区储层的污染深度和程度,并提出了钻井液中处理剂也会对地层造成伤害关键词:钻井液;渗透率;污染深度;污染程度在钻井完井过程中,钻井液,完井液进入油气层后与储层岩石及流体发生作用,都可能引起油气层的渗透率降低从而造成油气层损害.油气层的损害不仅降低油气井的产出或注入能力及油气的采收率,还可能损失宝贵的油气资源以及增加勘探开发成本.因此说,做好油气层保护工作是保护油气资源的重要战略措施.国内外专家在保护油气层方面开展了大量的研究,对油,气层损害机理也得到了一定的认识.本实验利用大庆油田常用的钻井液,在模拟地层条件的情况下,对大庆采油四厂的采油井岩心开展钻井液污染规律研究,旨在分析钻井环节对油井地层的伤害程度,最大程度地避免或恢复油井的产能.1钻井液对储层损害规律评价实验方系.为此,选择这两种钻井液开展室内实验.鉴于杏北油田的地层温度在4—65℃,选取实验的温度为50℃.选取的岩心渗透率分为三个等级:(1—20),(50—150),(150—250)10..选取的实验压力为:0.15,0.5,1.5.一个泥浆体系的评价组合数目是233=8,则评价因素全组合数目应是182=36.即在评价实验过程中,应用人造岩心数量36块.(2)利用杏北油田的天然岩心开展动态污染实验,研究钻井液对储层损害程度.岩心渗透率为:(10200),&;200.实验循环压力:0.15,1.5.一个泥浆体系评价因素组合数目是:22=4,则评价因素全组合数目应是24=8.应用天然岩心8块.案设计..2钻井液对储层损害规律评价实验结果(1)利用人造岩心开展动态污染实验,研究钻井液对储层损害程度.经过调研,杏北油田常用的钻井(1)人造岩心的污染深度影响因素分析液体系为乳液高分子泥浆体系和钾胺聚合物泥浆体表1乳液高分子泥浆体系污染情况统计表作者简介:王玮(1970一),女,程师从事采油工程规划,方案的编制.钻井液对杏1—3区储层损害的室内实验研究?61?(2)天然岩心的污染深度影响因素分析乳液泥浆体系的试验结果:对于中渗透地层,天然岩心与人造岩心的实验结果及规律具有很高的一致性.在低污染压差(0.15)作用下,2小时后,天然岩心与人造岩心的污染分别仅发生在接触界面处,平均渗透率污染率为17%和12%.在高污染压差(1.5)作用下,污染均遍布整个岩心系列,天然岩心与人造岩心的平均渗透率污染率为72%和21%,天然岩心的污染程度在高污染压差下比人造岩心高出50%.因此,对于中渗透地层,建议采用近平衡钻井技术,可以使地层污染程度降低近60%.对于低渗透地层,在低污染压差(0.15)作用下,2小时后,天然岩心与人造岩心的平均渗透率污染率为50%和41%.因此,该钻井液体系比较适用于钻低渗透地层.钾胺聚合物泥浆体系的试验结果:对于中渗透地层,天然岩心污染规律与人造岩心的具有一致性.一是在高污染压差下(1.5),侵入岩心的固体颗粒污染带具有运移性.二是污染时间为2小时,污染压差为1.5和0.15时的岩心系列平均渗透率污染率分别为39%和30%,与人造岩心的污染数据接近.对于低渗透地层(气测渗透率小于10002),既使在低污染压差(0.15).2小时后,天然岩心和人造岩心的渗透率污染率分别为89%和62%.前者比后者高出近30%.原因是低渗透天然岩心比人造岩心的成分多出了粘土成分,而该成分也是形成低层伤害的一重要因素.所以该泥浆体系不适合于低渗透地层.3污染机理研究在钻井的过程中.近井地带或远井地带地层渗透率的降低,形成的原因有:地层孔隙或孔喉中固相颗粒的侵入;各种处理剂分子在地层中的吸附,滞留;水锁效应.(1)激光粒度分析实验本实验利用激光粒度分析仪对处理剂溶液及各种条件下的滤液进行了粒度分析.滤失条件是在一定温度和压力下.钻井液的滤失介质是宽度为1.2的不同渗透率的岩心.粒度分析实验结果如下:一是高压状态下,有利于泥饼趋于完善(因为滤液中的固相颗粒度数量减少及颗粒直径降低).二是对于中,高渗透地层,虽然滤液中存在较多数目的直径较大的固相颗粒,由于存在污染带的运移现象,因此,岩心的渗透率污染率并不高三是岩心的渗透率降低是由钻井液中的固相颗粒及处理剂颗粒堵塞岩心空隙造成的.四是岩心的渗透率降低是由钻井液瞬间打开地层,泥饼未完善过程中固相颗粒及处理剂颗粒侵入而造成的,2小时后,即泥饼完善后,污染不发生.(2)原子吸收实验元素是粘土的特征元素,其测定结果可以代表人造岩心中粘土含量的变化,借此研究渗透率下降的原因.由原子吸收实验结果可以得出:岩心的渗透率降低与岩心侵入的粘土含量有关,并且其降低程度与粘土含量成正比.随着渗透率污染率的增加,岩心孔隙中粘土含量增加,同时也有少量的处理剂存在.说明,钻井液污染地层不仅仅是由于固相颗粒的侵入,同时未溶解处理剂的固相颗粒同样污染地层.因此,评价一个钻井液体系综合性能时,对钻井液处理剂应进行溶液粒度检测.从实验结果可以看出:钾胺体系污染过的岩心中的处理剂含量明显高于乳液体系.4结论(1)天然岩心污染规律与人造岩心的具有一致性.(2)对于中渗透地层,当污染压差为0.15,污染时间为2小时时,钾胺泥浆体系与乳液泥浆体系对天然岩心的渗透率污染率分别为30%和17%;当污染压差为1.5,污染时间为2小时时,钾胺泥浆体系与乳液泥浆体系对天然岩心的渗透率污染率分别为39%和72%.(3)对于低渗透地层,当污染压差为0.15,污染时间为2小时时,钾胺泥浆体系与乳液泥浆体系对天然岩心的渗透率污染率分别为89%和50%.因此,对于低渗透油层应该优选乳液