溫西三區(qū)塊儲層暫堵方案優(yōu)化設計

溫西三區(qū)塊儲層暫堵方案優(yōu)化設計

長期以來，圖漢田采用了暫時屏蔽技術，并對存儲層進行了保護。根據(jù)存儲層的平均孔距，選擇暫時密封劑的大小。為臨時封鎖方案，對存儲層實施臨時封鎖。當儲層孔隙結構均質(zhì)性較強時這種方法比較有效,而許多儲層孔隙結構具有很強的非均質(zhì)性,孔喉尺寸基本呈正態(tài)分布,較大尺寸孔喉數(shù)量少,但對滲透率的貢獻大,數(shù)量較多的小孔喉對滲透率貢獻很小,則應用傳統(tǒng)方案將難以有效封堵對油氣層滲透率貢獻很大的這部分大尺寸孔喉,達不到理想的油氣層保護效果。為了更好地保護儲層,特別是使中、高滲透性儲層達到理想的暫堵效果,在屏蔽暫堵技術的基礎上,依據(jù)理想充填理論和d90規(guī)則建立了優(yōu)選鉆井液暫堵劑顆粒尺寸的新方法。這種技術充分考慮了儲層的非均質(zhì)性,通過將幾種不同粒度分布的暫堵劑顆粒按一定比例混合,形成與目標儲層孔喉尺寸分布相匹配的理想充填暫堵顆粒組合。根據(jù)吐哈油田溫米區(qū)塊主力儲層的孔喉分布特點,利用理想充填暫堵技術優(yōu)選暫堵方案,優(yōu)化粒度分布指標,開發(fā)了針對溫米區(qū)塊主力儲層的復合油層保護劑,并對其保護儲層的效果進行室內(nèi)評價和現(xiàn)場應用,為該技術的推廣和理論完善提供依據(jù)。1充填時應適當足夠充填于承載力理想充填理論是根據(jù)孔喉尺寸加入具有連續(xù)粒徑序列分布的暫堵劑顆粒來有效地封堵儲層中大小不等的各種孔喉以及暫堵顆粒之間形成的孔隙,只有形成這種合理的粒徑序列分布,才能確保形成濾失量極低的致密泥餅,進而更有效地保護儲層。研究表明,鉆井液中暫堵劑顆粒的累計體積分數(shù)與粒徑的平方根(即d1/2)之間呈線性關系時,顆粒堆積效率最高;采用單一暫堵劑顆粒不能達到理想充填,須采用復配的方式;若采用2～3種暫堵劑復配,較細顆粒的數(shù)量應恰好足夠充填于緊密排列較大顆粒構成的空隙中,此時充填效果最佳。建立在顆粒緊密堆積理論基礎上的理想充填理論可應用于鉆井液暫堵劑最佳粒徑分布的優(yōu)選,優(yōu)選出的暫堵劑能夠形成有效的致密泥餅,阻止固相顆粒以及濾液的侵入地層,達到保護油氣層的目的。Hands等人依據(jù)“理想充填”理論,進一步提出了便于現(xiàn)場實施的d90規(guī)則,即當暫堵劑顆粒在其粒徑累積分布曲線上的d90值(指90%的顆粒粒徑小于該值)與儲層的最大孔喉直徑或最大裂縫寬度相等時,可取得理想的暫堵效果。根據(jù)理想充填理論研究結果,開發(fā)出一套科學、簡便暫堵方案優(yōu)化設計軟件,利用該軟件能夠準確快速優(yōu)選出暫堵劑的粒度和復配比例。理想充填新方法的建立:①選用具有代表性巖樣進行柱體薄片分析或壓汞實驗,測出儲層最大孔喉直徑(即d90),d90也可從孔喉尺寸累計分布曲線上讀出。②若無法得到最大孔喉直徑(如探井),則可用儲層滲透率上限值進行估算,即d90≈kmax1/2;若已知儲層平均滲透率,可先確定d50,即d50≈k平均1/2,然后將d501/2與坐標原點的連線延長,可外推出d90,經(jīng)驗公式為d90=3.24×d50。③在暫堵劑顆粒的累計體積百分數(shù)與粒徑的平方根坐標圖上,將d901/2與原點之間的連線作為目標線,優(yōu)化設計的暫堵劑顆粒粒徑的累計分布曲線越接近于目標線,則顆粒的堆積效率越高,所形成泥餅的暫堵效果越好?？紤]到暫堵劑在環(huán)空的剪切磨損,復配暫堵劑的最優(yōu)粒度分布曲線可略靠儲層目標線的右側。2為保護存儲層鉆頭的臨時封鎖方案和室內(nèi)評估2.1儲層巖性及儲集空間溫西三區(qū)塊位于溫吉?！椎菢嬙鞄яR紅斷層上盤,主要目的層為中侏羅統(tǒng)三間房組(J2s),油藏埋深2300m～2600m。儲層平均孔隙度為16.4%,平均滲透率為51mD,屬低孔、中-低滲儲層,局部發(fā)育中高滲儲層,層內(nèi)和平面非均質(zhì)性較強。儲層巖性為中細粒長石巖屑砂巖,粘土礦物以高嶺石和綠泥石為主,二者相對含量大于80%。儲集空間以次生孔隙為主,占60%以上,以微細-細喉為主,分選性差,小于1μm的孔隙占53%。潤濕性為弱親水,具有較強的鹽敏。2.2充填料粒徑分布及相組成結合溫西三區(qū)塊儲層孔滲特性及近三年鉆井中實施油層保護前鉆井液固相平均粒度分布,利用理想充填暫堵方案優(yōu)化軟件,對溫西三區(qū)塊主要目的層進行了暫堵劑顆粒尺寸的匹配優(yōu)化設計,形成了該區(qū)塊的暫堵劑匹配方案。溫西三區(qū)塊J2s組儲層平均滲透率為51mD,用經(jīng)驗公式算得d90=3.24×d50=3.24×k平均1/2=23.14μm,d901/2=(23.14μm)1/2=4.81μm1/2,根據(jù)確定出的d901/2值利用暫堵方案優(yōu)化設計軟件繪制出油?；€(圖1),輸入溫西三塊鉆井進入油層前鉆井液固相的粒度分布數(shù)據(jù)(表1)和平均固相含量等基本參數(shù),選擇粗、細兩種暫堵顆粒分別得到兩種暫堵劑累積分布曲線。結果表明,具有某種粒度分布特征的單一暫堵劑難以與油?；€重合,須將幾種不同粒度分布的暫堵劑按比例混合后才能使累積分布曲線與基線有較好的重合性。因此根據(jù)油?；€位置,應用軟件計算出粗、細兩種CaCO3暫堵劑最佳混合比為a∶b(a+b=100),在鉆井液中總加量為3%,復配暫堵劑的粒徑分布曲線(圖1中優(yōu)化曲線)與油?；€比較貼近(稍比油?；€靠左)?？紤]到暫堵劑在環(huán)空的損失,適當增加了粗顆粒比例,使粒度分布曲線略微偏右,形成最終的調(diào)整曲線(圖2),同時確定粗、細兩種暫堵劑的混合比為c:d(c>a,d<b,c+d=100),以此作為溫西三區(qū)塊J2s組儲層的理想充填暫堵方案。2.3儲層保護鉆井液性能評價(1)充填方案確定取溫西3-5694井現(xiàn)場鉆井液,實施暫堵方案前井深為2162m,地層J2s,加入暫堵劑實施理想充填暫堵方案充分循環(huán)后井深為2235m,層位J2s。分別測試實施前和實施后鉆井液的粒度分布,并和最終確定的暫堵方案對比(圖3)。圖3顯示,與最終優(yōu)化的暫堵方案相比,實施后固相分布較實施前明顯左移,更接近于最終優(yōu)化的調(diào)整曲線,依據(jù)理想充填暫堵理論,實施后鉆井液經(jīng)過性能優(yōu)化能夠更有效減少儲層傷害。(2)室內(nèi)實驗評價確定溫西三區(qū)塊J2s組儲層的理想充填暫堵方案后,在暫堵方案的基礎上加入1.5%可變形粒子(軟化點70℃～80℃),加強鉆井液封堵孔喉效果。取溫西三區(qū)塊現(xiàn)場鉆井液進行室內(nèi)評價實驗,分別在聚合物和聚磺鉆井液中加入優(yōu)選出的暫堵方案配方,對方案實施前后鉆井液樣品以及高溫熱滾后的性能進行評價,實驗結果如表2。實驗結果表明:實施理想充填儲層保護暫堵方案后,聚合物、聚磺鉆井液粘度、切力均有所上升,而中壓失水和高溫高壓失水均大幅度下降,降失水效果非常明顯,高溫熱滾后,鉆井液粘度、切力均有下降,中壓失水和高溫高壓失水則升高,但仍然比暫堵前略低,說明新暫堵方案能夠幫助鉆井液形成致密泥餅,加強儲層保護效果。(3)試驗結果為檢驗理想充填暫堵方法的儲層保護效果,按文獻中的方法,分別對未加入暫堵劑、實施傳統(tǒng)暫堵方案及理想充填暫堵方案的鉆井液用DW-Ⅱ型高溫高壓動態(tài)污染儀進行了損害程度評價,試驗結果見表3。實驗結果表明,不加入暫堵劑滲透率恢復率僅有40%左右,應用傳統(tǒng)暫堵方案技術可提高到70%以上,而應用理想充填暫堵方案可將滲透率恢復率提高至82%以上,可以有效降低油層污染程度。3日產(chǎn)量前30天2010年,理想充填儲層保護技術在吐哈油田溫西三區(qū)塊J2s組儲層應用共40井次,其中34口油井(其余6口井為注水井),平均初期產(chǎn)量(前30天平均值)最低的井日產(chǎn)量為1.52t,最高日產(chǎn)量18.94t,平均為8.51t/d,鄰井有12口,均為2009年以前開發(fā)的井,采用屏蔽暫堵技術,投產(chǎn)后平均初期產(chǎn)量為7.50t/d,理想充填暫堵新技術產(chǎn)量同比提高了13.46%,儲層保護效果明顯提高,說明新暫堵技術能夠改善鉆井液性能,大大降低鉆井液對儲層的損害。4充填暫堵新方法的應用效果(1)理想充填理論及應用該理論建立的暫堵新方法可應用于鉆井過程中的儲層保護中,能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液中暫堵顆粒的緊密堆積,在相同鉆井條件下達到最佳的儲層保護效果。(2)通過使用暫堵方案優(yōu)化設計軟件針對儲層孔喉尺寸分布進行暫堵方案優(yōu)選,能夠科學、合理地設計出最佳