江汉油区钻井过程中储层保护现状及伤害因素分析

黄道于（中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院 湖北 潜江 433123）

前 言

钻井过程中，钻井液进入地层后，破坏了地层原有的平衡状态，不可避免地会对油层产生伤害，这种伤害在钻开油层的整个过程中一直存在并且是不可逆的。江汉油田属低孔低渗复杂断块油田，经过多年的开发目前已进人高含水开发阶段，剩余可采储量开发难度越来越大。钻井效果的好坏直接关系到江汉油区的滚动勘探开发和挖掘剩余油的效果。通过对江汉油区钻井过程中的油层保护现状的调查分析，找出钻井过程中油层伤害的原因，提高钻探效果，在没有新储量补充的情况使油田稳产上升。

一、江汉油区钻井过程中油层保护现状

江汉油区从上世纪80年代中期开始致力于油层保护钻井液技术的探索和应用。首先，1987年在潭26井，采取在“三开”以后用优质淡水泥浆钻目的层，并且将泥浆密度控制在1.04×103kg/m3以下，使该井见到了良好的油气显示，实现了潭口的勘探突破。“七五”后期，按照局保护油层研究项目组的统一部署，钻井工艺研究所钻井液室开展了保护油层的钻井液研究，采取了低压差钻井的措施，对钻井液处理剂、钻井液体系、钻井液性能等因素对油层进行静、动态室内伤害试验，得出有指导意义的室内研究结果，并对钻井液进行了优化。“八五”期间，在拖市油田开展钻油层钻井液优化试验，提出了采用石灰石与重晶石复合加重的方案。通过室内试验表明，油层渗透率恢复值达80%。“八五”中后期在周矶地区勘探会战中，应用了暂堵改造型完井液技术，使用具有一定粒度的固体颗粒和抑制性处理剂将钻井钻井液改造为完井液，得到了良好的保护油层效果。2000年以来，江汉油区钻井过程中油层保护工作主要采取以下措施：1.优选并推广使用有利于油层保护的钻井液体系，如复合盐水钻井液；2.在各钻井队配备了固控设备，加强钻井液固相控制设备配套与使用研究，控制钻井液的密度和固相含量不超标；3.开展了暂堵型完井液研究，在探井上推广使用屏蔽暂堵油层保护技术。人为地控制了这种伤害使之达到在钻开油层的几分钟内快速地在井壁内形成一个薄而致密有效的堵塞层，以防止钻井、固井过程对油层的进一步伤害，完井时用射孔、酸溶、油溶或返排的方法完全解堵。

二、江汉油区钻井过程中钻井液对油层的伤害因素分析

1.钻井液密度大，造成的正压差大

从钻井设计来看，为了保证钻井安全，钻井液设计密度的下限远远大于地层原始压力系数。从现场监测情况来看，实际钻井液密度虽然很少有超出上限的，但也常常达到上限或者接近于上限值。江汉油区大部分地区钻井液密度在1.25×103kg/m3以上，而各区块油层压力系数一般在0.8～1.1之间。因此，钻井液密度比地层压力系数高0.2～0.5，存在较大的正压差。钻井液密度值超过地层原始压力系数必然对地层产生正压差，而正压差是造成油层伤害的最主要因素之一。

2.固相含量超标，固相的侵入造成油层伤害

从多年来的钻井液监测情况来看，固相含量超出设计值的井数较多，从近5个月的监测平均结果来看，监测值与钻井设计值符合率只有80%，有20%的钻井液固相含量都超出了设计值。在钻开油层时，钻井液中的固相颗粒在压差的作用下必然会进入地层的孔隙而对油层造成堵塞，钻井液中固相含量愈高，侵入的颗粒越多，对油层的伤害也越大，特别是细颗粒和超细颗粒侵入深度更深，伤害程度更大。

3.膨润土含量超出设计值成油层伤害

膨润土含量是一种超细颗粒，在钻井液中用以增加钻井液的流变性，提高钻井液的携砂能力。膨润土在井内液柱压力的作用很容易侵入地层深部，堵塞地层孔隙吼道，而且很难解除，造成永久性伤害。膨润土含量愈高，进入地层的量越多对油层的伤害越大。从近5个月的监测结果看，监测值与钻井设计值平均符合率只有43.6%，56.4%的膨润土含量超出钻井设计值。

4.部分区块失水量大，水敏效应对地层造成伤害

江汉油区大部分属于低渗储层，低渗储层往往胶结物含量较高，其中有些胶结物（比如粘土）遇水会膨胀造成渗透率下降。在与中高渗地层相比，在相同的压差下，钻井液瞬间滤失量较低，在钻井液循环的动态条件下难以形成滤饼阻止液相侵入，因此低渗储层的动滤失总量反而较高。如果钻井液滤液与地层不配伍，特别是在水敏性矿物含量较高的低渗储层，就会造成孔隙粘土的膨胀，使孔喉进一步变小，导致渗透率严重下降。从钻井液设计来看，几乎所有的钻井液设计的失水均≤5ml。从实际监测情况看，虽然很少有失水超标的情况，但井底的实际情况比实验室的情况复杂得多，井内液柱压力比实验压力高，失水量也更大，滤液进入地层孔隙后产生的水锁效应必然会降低孔隙渗出透率。如果进入地层的液体矿化度低于地层的临界矿化度，会引起地层粘土水化膨胀，从而降低地层渗透率，而且这种伤害也是不可逆转的。

三、江汉钻井过程中油层保护建议

1.进一步优化钻井液设计，针对不同的区块，不同的层位采用不同的钻井液体系和钻井液性能指标。对地层压力不高，没有盐岩地层的区块，考虑采用淡水钻井液降低钻井液密度，实现近平衡或欠平衡钻井。

2.优化钻井液添加剂中固相颗粒的粒径使之与地层孔隙级差匹配，使固相颗粒尽可能少或不进入地层。合理调整固相粒子的级配，使钻井液中各种大小直径的粒子保持合理的比例，以降低固相颗粒的侵入深度。

3.针对水敏地层，钻井时应进一步降低钻井液失水量，并且钻井液矿化度不应低于地层临界矿化度。或者在聚合物体系的基础上加入粘土膨胀抑制剂防止水敏现象的发生，加入钻井液用防水锁剂降低水锁效应的影响。

4.对必须使用复合盐水饱和钻井液的区块，在钻开油层段时向钻井液中加入屏蔽暂堵剂保护油层。

5.加强钻井液固相控制设备的维护和使用，保证固控设备能够连续正常工作，严格控制无用固相在钻井液中的含量，提高固相含量合格率。

6.由于正电胶钻井液具有独特的流变性和较强的抑制性，能有效抑制粘土和钻屑的水化膨胀与分散，抗可溶性盐污染能力强，可用来钻进盐膏层、易塌地层等，因此建议开展正电胶钻井液的研究工作，并优选出与正电胶相匹配适合天江汉特殊地层的钻井液添加剂。