陈增海

（中海石油（中国）有限公司蓬勃作业公司，天津 300457）

渤海蓬莱19-3油田是中国海洋石油总公司与美国康菲石油中国公司在渤海海域合作勘探发现的油田。2002年12月底，蓬莱19-3油田先导生产试验区（I期）投产，明化镇组下段和馆陶组为该油田的主要含油层系。在开发的过程中，暴露出油层层间矛盾突出、注入水突进明显、部分区块或井组含水较高，局部区域单井控制储量相对较高等问题。因此布置了调整井井位，但受到钻机能力和固控条件的限制，在钻遇泥岩后，泥岩颗粒不能及时清理，被研磨较细，固相颗粒的侵入影响体系的封堵性能，导致地层污染[1-5]。针对蓬莱区块地层特点结合分析地质特征（局部注水高压、衰竭层低压）与钻井液性能室内试验，开展了新型高密度无固相钻井液的研究与应用。

1 蓬莱区块储层特点

蓬莱油田储层油层厚度为50 m～150 m；储层岩性为砂岩、粉砂岩及泥岩交互层，平均孔隙度28%，渗透率情况为岩心试验测得的渗透率分布情况（见表1），含油饱和度为50%～70%。从表1可以看出，三口井渗透率在1 D为15.3%；在500 mD～1 000 mD的占30%以上；100 mD以上的占73%以上。证明该油田以中、高渗储层分布为主，储层物性好，对钻井液的封堵承压以及储层保护要求高。

2 体系介绍

新型高密度无固相体系是一种可逆弱凝胶体系，研发的主要目的是保证良好的流变性、对储层和环境影响最低化、实现无破胶作业条件下的直接返排。主要技术方法是，首先通过储层孔隙度分析，选择合理匹配粒径级别的封堵颗粒，在化学材料作用下形成致密性超低渗透率滤饼，使滤液侵入深度浅，约1 mm，减少固液相对储层的伤害；在返排思路方面，采用正向强封堵，反向易返排的思路，反向返排压力为13.8 kPa，可实现免破胶。

3 体系性能评价

体系基本配方：0.2%Na2CO3+0.2%NaOH+0.4%PF-EZVIS+1.5%PF-EZFLO+8%PF-EZCARB+加重材料（氯化钾、氯化钠、甲酸钾、甲酸钠等）。

3.1 流变性能评价

新型高密度无固相具备化学分子键间缠绕，形成空间网架结构，结构形成和拆解双向可逆，静切力恢复迅速，黏度随剪切速率的增加而快速降低（见图1）。

3.2 封堵承压及返排试验

目前国内外90%以上的井都是用正压差打开油气层，如果压力预测与实际相差太大，则在钻井液工艺方面就不能针对每口井地层压力情况制定最有效的储层保护方案。

用PF-W130和甲酸钾复配，同时搭配“粒径级配软件”优选不同尺寸的粒径进行合理的粒径匹配，将基础配方加之1.42 g/cm3，进行封堵承压评价（见图2）及返排压力测定试验，有结果可以看出：新型高密度无固相体系表现出较好的承压能力，能显著提高地层承压能力，最大承压不小于20 MPa，且滤失量少。返排效果较好，最大突破压力为4.76 kPa，突破后压力下降到2.44 kPa后，保持稳定。说明滤饼的渗流通道极易打开，就能恢复储层的生产能力。

表1 储层渗透率分析

图1 新型高密度无固相体系剪切稀释性曲线

图2 封堵滤失量曲线图

3.3 抗盐加重能力强

室内通过用KCl、PF-W130和KCOOH分别对体系加重至上限，通过评价其流变和低剪切速率黏度评价抗盐能力（见表2）。从表2中数据可以看出实现体系密度在1.07 g/cm3～1.52 g/cm3的调整范围内，满足蓬莱区块异常压力作业要求。

3.4 储层保护评价

由于体系使用盐类加重，本身属于无黏土相和重晶石粉，从根本上消除了黏土固相颗粒对储层的污染，卓越的泥饼性能，有利于储层保护，同时体系形成的泥饼易于返排，渗流通道易于重新建立，储层保护效果好。室内分别通过对低、中、高孔渗岩心渗透率恢复值的测定（见表3），通过表3数据可以看出，体系渗透率恢复值均超过80%。

3.5 与原油配伍性评价

通过评价体系滤液与蓬莱19-3油田群原油按1：4、5：5、4：1 混合摇匀后，在 60 ℃恒温下观察油液界面评价配伍性（见图3），图3中具塞量筒从左至右分别代表滤液与原油按 1：4、5：5、4：1 混合后配伍性，可以看出：原油与体系滤液混合后，油水迅速分离；在60℃下养护，养护1 h后（见图4），油水完全分离，界面清晰，未出现乳化、沉淀、絮凝等现象，表现出良好配伍性能。

表2 体系加重及抗盐能力评价试验

表3 不同渗透性岩心的渗透率恢复值评价试验

4 现场应用及成果

新型高密度无固相储层钻开液技术体系首次在蓬莱区块应用，工程作业高效安全，作业中完井筛管均一次性到位，投产后返排效果突出、储保效果明显。

4.1 新型高密度无固相储层钻开液在PL19-3油田首次引入

V30H井，6寸井段1 939 m～2 162 m，首次应用该体系钻进，该体系体现出良好的流变能力（见表4），携带能力强（见图5），失水小，滤饼薄而致密（见图6），在大风待机空井36 h，下筛管顺利到位。

V30H井顺利作业再次证明新型高密度无固相储层钻开液在蓬莱油田水平段钻井期间发挥了良好的井壁稳定性和流变性，其中优良的触变性及剪切稀释性、空间结构强的优点得到了现场作业的充分印证，是一种良好的储层保护钻开液。

4.2 储保效果优异

图3 滤液与原油混合

图4 60℃恒温下养护1 h后

表4 新型高密度无固相储层钻井液流变性能

图5 循环均匀后返砂情况

图6 钻进中钻井液滤饼

在储层中无固相钻井液中其液相对地层的损害远远大于固相对地层的损害，水进入产层极易引起产层岩石之间黏土类胶结物的水化膨胀，从而堵死气层微裂缝与孔隙，为了更好的抑制固相的水化从而应该进行合理的PF-EZCARB颗粒级配技术来实现有效的“屏蔽暂堵”技术。

在PL19-3-MX井应用效果较好，配产超1.24倍（见表5），表明新型高密度无固相体系具有良好储保效果。

表5 配产与实际产量对比

5 结论

（1）新型高密度无固相是性能优良的可逆弱凝胶体系，能够有效阻止钻井液对储层的污染伤害，较高的低剪切速率黏度有利于悬浮钻屑，提高井眼净化能力。

（2）体系在使用过程中，抑制性强，在钻遇泥岩后，具有很好的抗钻屑污染能力，降低泥岩对储层伤害。

（3）高密度免破胶新型高密度无固相储层保护钻开液技术体系在蓬莱油田首次使用并获得成功，打破了传统的储层钻开液需要使用破胶才能达到生产，减少作业风险，节省油田开发周期，降低作业成本，投产后产能高，见液快，对蓬莱油田群的进一步有效开发提供了技术保障。