鄂尔多斯盆地压裂储层低密度修井液体系开发及现场应用

《Scientific Reports》：Low-density workover fluid technology designed to lower the required sealing strength for operations in the fractured reservoirs of the Ordos Basin

　　

摘要

Ordos盆地中紧密的上古生代砂岩储层和下古生代碳酸盐储层在生产前需要进行压裂或酸化处理以形成人工裂缝，因此这类储层属于典型的压裂储层。在修井作业过程中，地层压力的降低会导致压力差显著增大。传统的封堵作业对封堵材料有过于严格的要求，这可能导致地层损伤以及修井后产量的恢复速度缓慢。实验室研究筛选出了最佳配方成分：改性月桂酰氨基丙基甜菜碱作为发泡剂，醇-醚改性的聚羟基聚合物作为泡沫稳定剂，改性羟乙基淀粉作为增粘剂，以及黄原胶衍生物作为辅助稳定剂。为了使基液密度控制在0.85–0.95克/立方厘米范围内，通过正交实验设计得到了以下配方：（0.80–1.40%）增粘剂 + （0.5–0.6%）辅助稳定剂 + （0.18–0.32%）发泡剂 + （0.28–0.32%）泡沫稳定剂。作为低密度颗粒，选用了粒径D90≤70微米、密度0.42–0.44克/立方厘米、抗压强度≥40兆帕的玻璃微球。最终开发出了一种密度可调范围为0.65–0.90克/立方厘米的低密度修井液体系。实验表明，当低密度颗粒浓度从0%增加到50%时，体系密度分别从0.85克/立方厘米降至0.65克/立方厘米；在室温下静置老化48小时或在90℃下老化后，密度变化分别为小于0.05克/立方厘米和小于0.10克/立方厘米；在3000转/分钟的速度下搅拌5分钟后，密度变化分别小于0.01克/立方厘米和小于0.03克/立方厘米，说明该体系在储层温度条件下具有稳定性。将5种不同密度的流体样品（密度范围0.65–0.85克/立方厘米）以0.5毫升/分钟的恒定速率注入直径0.1毫米的人工裂缝中，测得相对于水替换值的压力增量介于6.20至17.15兆帕之间，且密度较低的流体表现出更高的压力增量，表明其封堵效果更佳。在山西组砂岩和马家沟组碳酸盐储层（压力系数分别为0.76克/立方厘米和0.43克/立方厘米）的兩口低压气井中进行现场应用，共注入了53.5立方米和34.3立方米的低密度修井液（密度分别为0.76克/立方厘米和0.75克/立方厘米）。井口处监测到流体回流量低，损失速率低于0.01立方米/小时。修井完成后直接启动气举作业以回收流体，修井后的天然气产量恢复率达到了95.83%至130%。研究表明，低密度修井液通过降低井筒内的流体柱压力，有效减轻了压裂地层所承受的压力负担，从而解决了传统修井作业中因封堵强度过大而导致地层保护不足的问题。