摘要
储层伤害机理有被广泛的研究，但是储层保护技术的研究还有待进一步深入。本文针对储层保护的重要性，使用碱氧化法制备了一种酸溶性纤维，通过优选其粒径分布，评价其酸溶率，证实该纤维和刚性颗粒配合使用时可以达到储层保护的目的。优选了储层保护用钻井液处理剂（润滑剂、降失水剂和包被剂），润滑性、降失水和流变性评价显示处理剂具有良好润滑性、降失水性和流变性能，研发了一套储层用的钻井液体系。酸溶性纤维和储层用钻井液体系一同使用时，其流变性满足施工要求，抗盐性能优异，沉降稳定性良好，同时具有优异的储层保护性能。通过在沁水区块某煤层气井的现场应用，展示了酸溶性纤维和储层用钻井液优异的性能，有望进一步推广应用。
随着经济的高速发展，对油气资源的依赖愈发的严
针对现场应用对储层保护材料的迫切需要，本文研制了一种酸溶性纤维，生产成本低、经济效益高，可以快速应用于现场。针对纤维的特性，分析了酸溶性纤维的粒径分布，评价了其酸溶率；与刚性颗粒形成了储层保护用暂堵配方。通过优选钻井液用处理剂，研制了一种储层保护用钻井液。将储层保护用材料和储层保护钻井液体系进行配伍，评价了其流变性、抗盐性、沉降稳定性、储层保护性，证实了该钻井液具有现场应用的能力。沁水区块某煤层气井的应用证明了其现场应用效果优良，有望进行大范围推广。
通过碱氧化法实验，取2 g原纤和300 mL的N-甲基吡咯烷酮加入到500 mL的圆底烧瓶，当其搅拌均匀时加入3 g腐殖酸、2 g二环己基碳二亚胺和1.2 g催化剂（二甲氨基吡啶），待其反应3.5 h后过滤，将产物干燥后得到酸溶性纤维。
试剂：原纤、腐殖酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶，润滑剂、包被剂、降失水剂，刚性颗粒。
仪器：反应釜一套，ZNN-D6型六速旋转粘度计，GGS71-B型高温高压滤失仪，高温滚子加热炉，极压润滑仪，CLD-II型岩心渗透率测定仪。
采用CLD-II型设备，通过行业标准《储层敏感性流动实验评价方法》（SY/T 5358—2010），对沁水区块太原组储层的岩样开展渗透率实验，采用FTIR测定原纤和酸溶性纤维的官能团，证明酸溶性纤维制备成功。
原料与样品的FTIR结果如
图1 原纤与酸溶性纤维的FTIR图谱
样品分别拥有3431、2914、1435和1263 c
针对储层的地质特点，结合前期的资料调研，选用大颗粒的刚性颗粒架桥，中等颗粒补充，小颗粒填充，纤维作为连接的桥架，在储层形成有效的暂堵。采用bettersize2000型激光粒度分析仪分析各种材料的粒径分布，详情如
| 成分 | 粒径范围/mm | 平均粒径/mm |
|---|---|---|
| 1号刚性颗粒 | 0.12~50.2 | 24.6 |
| 2号刚性颗粒 | 51.3~120.1 | 80.3 |
| 3号刚性颗粒 | 121.3~180.1 | 150.4 |
| 酸溶性纤维 | 15.1~198.2 | 111.2 |
由
图2 暂堵材料酸溶前后的质量和酸溶率
根据现场对处理剂和钻井液性能的要求，本研究优选聚磺钻井液作为储层用体系。通过优选包被剂（K-PAM）和高温高压降失水剂（RHTP-2），改善钻井液的相关性能。本研究的基础配方为：4%钻井液用膨润土＋0.5% Na2CO3+3% RHJ-2+0.7% DS-302+2% SPNH+2.5% SMC；通过改变RHTP-2（0.3%~0.5%）和K-PAM（0.4%~0.5%）的加量，优选最优配方。实验结果如
| 配方编号 | RHTP-2加量/% | K-PAM加量/% | 老化条件 | AV/（mPa·s） | PV/(mPa·s) | YP/Pa | 动塑比 | FLHTHP/mL |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.3 | 0.4 | 160℃/16h | 34 | 27 | 7.3 | 0.27 | 12.5 |
| 2 | 0.4 | 0.4 | 160℃/16h | 49 | 28 | 6.9 | 0.246 | 11.5 |
| 3 | 0.5 | 0.4 | 160℃/16h | 55 | 44 | 9.8 | 0.223 | 11 |
| 4 | 0.3 | 0.5 | 160℃/16h | 44 | 39 | 6.1 | 0.156 | 12.1 |
| 5 | 0.4 | 0.5 | 160℃/16h | 50 | 39 | 7.9 | 0.203 | 10.9 |
| 6 | 0.5 | 0.5 | 160℃/16h | 58 | 46 | 11.6 | 0.252 | 9.8 |
使用大小为2.5 cm×5.2 cm的岩心试块开展渗透率实验。由
图4 不同钻井液配方渗透率和渗透率恢复值数据
配方1：基础配方+0.4%RHTP-2+0.4%K-PAM+1.5%JM-4。
配方2：配方1+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+2%酸溶性纤维。
配方3：配方1+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+2%酸溶性纤维。
配方4：配方1+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+2%酸溶性纤维。
配方5：配方1+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+3%酸溶性纤维。
在最优的钻井液配方下（4%钻井液用膨润土+0.5% Na2CO3+3% RHJ-2+0.7% DS-302+2% SPNH+2.5% SMC+0.4% RHTP-2+0.4% K-PAM+1.5%JM-4+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+3%酸溶性纤维），测定钻井液常温和160 ℃老化后的流变性能和失水量等参数。实验数据如
| 老化条件 | AV/(mPa·s) | PV/(mPa·s) | YP/Pa | 动塑比 | FLHTHP/mL |
|---|---|---|---|---|---|
| 常温 | 56 | 43 | 12.1 | 0.281 | |
| 160℃/16h | 53 | 41 | 11.8 | 0.287 | 8.9 |
| CaCl2加量/% | AV/(mPa·s) | PV/(mPa·s) | YP/Pa | 动塑比 | FLHTHP/mL |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 53 | 41 | 11.8 | 0.287 | 8.9 |
| 0.5 | 58 | 44 | 13 | 0.295 | 9 |
| 1 | 65 | 50 | 12.3 | 0.246 | 9.2 |
| 1.5 | 69 | 53 | 14.5 | 0.274 | 9.5 |
将最优钻井液体系在160 ℃老化16 h，测定不同密度（1.2~1.6 g/c
图5 不同密度配方160 ℃老化16 h后上下部密度和密度差数据
使用大小为2.5 cm×5.2 cm的岩心试块开展渗透率实验，评价钻井液体系的储层保护性能。实验数据如
图6 不同钻井液配方渗透率和渗透率恢复值数据
根据室内研究数据，结合现场实际情况优选储层保护用钻井液配方为：井浆+6%暂堵剂（1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+3%酸溶性纤维）。
在钻探过程中要实现瞬间封堵的原则，确保酸溶性纤维和刚性颗粒的加量符合配方设计要求，用在储层封堵时可以提高储层保护性能。
在进入目标地层时，必须调整好钻井液体系的性能，使钻井液常温常压失水量<5 mL，高温高压失水量<12 mL，尽量防止钻井液中的固相进入储层，造成储层的堵塞性伤害。
正常钻进时，需要适时适量的加入酸溶性纤维和刚性颗粒，进行暂堵。同时还要及时添加各种处理剂（如包被剂），保证钻井液体系的稳定性。
如果需要给钻井液体系加重，在保证井下安全的同时，可以适当加入易酸溶性的石灰石粉，确保其酸化后可以被顺利返排，避免给储层带来伤害。
对储层用钻井液体系，要经常测量其沉降稳定性和流变性。
储层用钻井液应当具有良好的剪切稀释性，防止开钻时产生的压差骤降，导致应力伤害。
钻进到储层时，要同时开启四级固相控制设备，及时有效地除去有害的固相颗
通过观察加入暂堵剂后井浆性能的变化（见
| 组 成 | AV/(mPa·s) | PV/(mPa·s) | YP/Pa | FLAPI/mL |
|---|---|---|---|---|
| 井浆+1.0%暂堵剂 | 33 | 28 | 5.6 | 4.1 |
| 井浆+1.5%暂堵剂 | 34 | 29 | 5.5 | 3.8 |
| 井浆+2.0%暂堵剂 | 34 | 28 | 5.3 | 3.9 |
| 井浆+2.5%暂堵剂 | 36 | 30 | 6 | 3.6 |
| 井浆+3.0%暂堵剂 | 39 | 32 | 7 | 3.1 |
现场应用数据如
| 时间 | 日产气量/ | 累计产气量/ |
|---|---|---|
| 12.03 | 4580 | 4580 |
| 12.04 | 4723 | 9303 |
| 12.05 | 4852 | 14155 |
| 12.06 | 4930 | 19085 |
| 12.07 | 5037 | 24122 |
| 12.08 | 5080 | 29202 |
本文针对于沁水区块的储层，研制了一种酸溶性纤维，酸溶率>90%，结合不同粒径的刚性颗粒一起使用，完全满足储层暂堵技术的要求。优选了3种核心处理剂，研制了储层用钻井液体系（4%钻井液用膨润土＋0.5%Na2CO3+3%RHJ-2+0.7%DS-302+2%SPNH+2.5%SMC+0.4%RHTP-2+0.4%K-PAM+1.5%JM-4+1%刚性颗粒（细粒）+1%刚性颗粒（中粒）+1%刚性颗粒（粗粒）+3%酸溶性纤维）。优选的储层保护用钻井液体系具有良好的流变性，高温高压失水量<12 mL，抗温能力达到了160 ℃，抗盐（CaCl2）能力至少为1.5%，沉降稳定性能良好，渗透率恢复值达到了90%。完全满足了设计要求。现场应用显示，钻井液体系具有优异的应用效果，制备的酸溶性纤维适用于多种井况。
参考文献
母晓明.环境友好型钻井液技术现状与发展趋势［J］.西部探矿工程，2023，35（5）：55-57. [百度学术]
谭现锋，刘肖，马哲民，等.干热岩储层裂隙准确识别关键技术探讨［J］.钻探工程，2023，50（2）：47-56. [百度学术]
张建忠，杨海，刘安邦，等.Slickwo在线清洁压裂液在延长气田Y区域的应用［J］.钻探工程，2023，50（2）：85-90. [百度学术]
吴诗平，鄢捷年，蒋海军.三塘湖盆地裂缝性油藏保护储层暂堵技术研究［J］.钻井液与完井液，2004（1）：23-26，63-64. [百度学术]
王昌军，岳前声，肖稳发，等.聚合醇的储层保护机理室内研究［J］.重庆石油高等专科学校学报，2001（4）：15-16，23. [百度学术]
崔迎春.裂缝性储层屏蔽暂堵分形理论的研究［J］.天然气工业，2002（2）：45-47. [百度学术]
Kang Y L， Xu Ch Y， You L J. Comprehensive evaluation of formation damage induced by working fluid loss in fractured tight gas reservoir［J］. Journal of Natural Gas Science & Engineering， 2014，18：353-359. [百度学术]
Huang W， Lei M， Qiu Z， et al. Damage mechanism and protection measures of a coalbed methane reservoir in the Zhengzhuang block［J］. Journal of Natural Gas Science & Engineering， 2015，26：683-694. [百度学术]
Liu D， Kang Y， Liu Q， et al. Laboratory Research on Fracture-Supported Shielding Temporary Plugging Drill-In Fluid for Fractured and Fracture-Pore Type Reservoirs［J］. Journal of Chemistry， 2017：1-8. [百度学术]
Li L， Li Y M， Yang Y P. Application of Nanomaterials in Reservoir Protection［J］. Progress in Industrial and Civil Engineering， 2012（S1）：697-700. [百度学术]
Wu X L， Pu H， Zhu K L， et al. Formation damage mechanisms and protection technology for Nanpu nearshore tight gas reservoir［J］. Journal of Petroleum Science & Engineering， 2017，158：509-515. [百度学术]
李士清，薛玉志，刘宝双.埕岛油田埕北32东营组油藏用钻井液对油层污染影响的研究［J］.精细石油化工进展，2003，4（12）：14-16. [百度学术]
张振华，鄢捷年，王书琪.保护裂缝性碳酸盐岩油气藏的钻井完井液［J］.钻采工艺，2000（1）：63-66. [百度学术]
Lei M， H. W.， Li N， et al.， The damage mechanism of oil-based drilling fluid for tight sandstone gas reservoir and its optimization［J］. Journal of Petroleum Science & Engineering， 2017：S0920410517307088. [百度学术]
刘静，康毅力，陈锐，等.碳酸盐岩储层损害机理及保护技术研究现状与发展趋势［J］.油气地质与采收率，2006（1）：103-105，116. [百度学术]
唐国旺，于培志.油基钻井液随钻堵漏技术与应用［J］.钻井液与完井液，2017，34（4）：32-37. [百度学术]
吕忠楷.顺北区块裂缝性碳酸盐岩储层损害机理及保护技术研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2018. [百度学术]
