引言

致密储层分布广泛、资源量大，是保证中国能源安全及油气产量持续增长的重要组成部分。裂缝性致密储层岩石矿物组成及孔喉结构复杂，基块致密，微裂缝发育，呈现低孔、低渗的储层特征^[1-3]。致密储层中微裂缝既是重要的储集空间也是主要的渗流通道^[4-5]，同时也增大了工作液漏入地层的可能，极易诱发严重的储层损害，且损害后难以完全恢复^[6-8]。目前，针对该类储层的损害机理已经开展了大量工作，认为固相堵塞、水相圈闭等是储层的主要损害方式^[9-13]。但针对不同作业环节的主要损害方式尚不清楚，缺乏不同工作液漏失相互作用的损害模式，没有形成有针对性的储层保护防治方法。笔者以四川地区九龙山构造须家河组、珍珠冲组裂缝性致密气藏为研究对象，开展了基块岩样钻井完井液静态损害评价实验、裂缝岩样钻井完井液动态损害评价实验及工作液顺序接触储层损害评价实验，以期通过实验研究及理论分析，探究不同工作液漏失损害机理，建立工作液漏失综合损害模式，并提出有针对性的防治方法。

1 岩样及实验方法 1.1 岩样及流体选取

岩样取自四川地区九龙山构造须家河组和珍珠冲组气藏，平均孔隙度2.69%，渗透率0.1~1.0 mD，磨圆度好；砾石间充填物以中、粗粒砂质为主，局部层段含泥质、砂质充填物成分。微裂缝发育，多呈网状形式相互沟通，以充填、半充填状态存在。

钻井完井液静态损害实验对象为小岩芯柱；鉴于裂缝是致密储层的主要渗流通道，采用人造裂缝小岩芯柱进行钻井完井液动态损害实验及工作液顺序接触损害实验。实验用钻井完井液取自九龙山构造珍珠冲组气藏龙JL-X井，深度3~569.2~m，为现场用钾聚磺钻井完井液，通过严格固相控制，筛除无用固相；应用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪测得钻井完井液的粒度分布为：D₁₀=0.224 μm，D₅₀=8.170 μm，D₉₀=35.742 μm(图 1)，流体性能见表 1。模拟压井液根据矿场实际情况，采用3%KCl溶液。

1.2 裂缝性致密储层敏感性评价方法

根据裂缝性致密储层地质特征，按照《储层敏感性流动实验评价方法》(SY/T5358－2010)，开展速敏、水敏、盐敏和应力敏感性研究。考虑到裂缝性致密储层表征单元体积较大，使用全直径岩芯柱进行应力敏感性实验^[12]。

1.3 钻井完井液储层损害评价 1.3.1 钻井完井液静态损害实验方法

损害评价实验包括钻井完井液液相损害评价、固相损害评价及钻井完井液体系评价。固相损害评价方法为先用钻井完井液体系损害岩样后，将岩样烘干测渗透率；钻井完井液滤液为钻井完井液体系在TG16-WS高速离心机6 000 r/min转速下分离后过滤得到的液体。通过岩样损害前和损害后的克氏渗透率比值表征岩样损害程度。

1.3.2 钻井完井液动态损害实验方法

实验流体为钻井完井液体系，实验仪器为MFC-1型多功能损害评价仪，实验温度T=90℃，压差Δp=3.5 MPa，剪切速率v=150 s^-1，时间t=60 min。测量损害前后地层水的渗透率K_w和K_wi，根据渗透率最大返排恢复率和动态损害率进行评价^[14]。

1.4 工作液顺序接触储层损害实验方法

实验流体为钻井完井液和模拟压井液，设备为MFC-1型多功能损害评价仪。首先对饱和地层水岩样进行钻井完井液动态损害实验，后将压井液重复钻井完井液动态损害实验步骤，测量钻井完井液损害后及压井液损害前后的地层水渗透率K_w和K_wi，根据渗透率最大返排恢复率和动态损害率进行评价^[15]。

2 实验结果 2.1 储层敏感性评价结果

四川地区九龙山构造须家河组和珍珠冲组岩石的流体敏感性为中等偏强－强。储层应力敏感性系数为0.596~0.703，应力敏感程度为中等偏强－强(表 2)。

2.2钻井完井液储层损害评价结果

2.2.1 静态损害评价结果

钻井完井液固相对基块岩样平均损害率为65.74%，损害程度中等偏强；液相平均损害率为89.80%，损害程度强，钻井完井液体系平均损害率为83.10%，损害程度强(表 3)。

2.2.2 动态损害评价结果

钻井完井液动态损害后，裂缝岩样渗透率最大返排恢复率1.57~50.96%，平均恢复率24.84%，损害程度中等－强(表 4)。由图 2、图 3可看出，最大返排恢复率与最大返排恢复率压差都有随裂缝宽度增加而先降低后升高的趋势。

2.3 工作液顺序接触损害评价结果

钻井完井液、压井液顺序接触储层损害实验结果显示，渗透率最大返排恢复率6.35~39.81%，平均24.09%，损害程度中等偏强(表 5)，略高于钻井完井液损害；平均最大恢复率压差大于钻井完井液损害后的恢复率压差。由图 4、图 5可知，工作液顺序接触损害岩石后，渗透率最大返排恢复率和最大返排恢复压差与裂缝宽度不存在明显的函数关系。

3 讨论 3.1 裂缝性致密储层工作液损害机理分析

裂缝性致密储层天然裂缝、微裂缝发育，工作液漏失频繁。工作液漏失易诱发严重的储层损害，即使经过酸化作业后效果仍不理想。分析认为，水相圈闭、固相侵入是工作液损害储层的最主要方式，流体敏感性及应力敏感性损害贯穿于工作液损害储层的全过程。

3.1.1 钻井完井液漏失损害机理

裂缝既是裂缝性致密储层重要的渗流通道，也是主要的漏失通道。结合钻井完井液的粒度分析数据，认为钻井完井液仅对缝宽50 μm左右的裂缝有较好的封堵能力。当缝宽大于有效封堵缝宽时，随着缝宽的增大，渗透率最大返排恢复率和最大返排恢复率压差均出现先降低后升高的趋势。分析认为，固相侵入是裂缝的主要损害形式，随着缝宽变大，侵入裂缝的固相越来越多，损害程度上升。同时，钻井完井液固相易附着于裂缝壁面，强化裂缝应力敏感性损害^[16-17]。当裂缝宽度远大于有效缝宽时，钻井完井液固相对储层裂缝渗透损害率反而有所降低，分析认为，此时钻井完井液固相不足以形成堵塞，且水相圈闭损害影响较小。现场测试数据显示(图 6)，裂缝开度较大、较发育的地层，虽然钻井完井液漏失较多，但仍有较高产能，与实验结果吻合。

钻井完井液对基块的静态损害实验数据显示，损害程度依次为：钻井完井液滤液损害$>$钻井完井液体系损害＞钻井完井液固相损害。分析认为，钻井过程中，由于致密储层存在较强的毛管力，钻井完井液滤液在正压差和毛管力的作用下侵入岩芯内造成水相圈闭损害^[18-20]；由于岩芯孔喉细小固相不易侵入，因此固相侵入损害程度较小；钻井完井液体系在加压浸泡岩芯时，由于钻井完井液固相可能堵塞岩芯端面，仅有部分滤液进入岩芯，因此损害程度介于两者之间。综合分析认为，水相圈闭损害是钻井完井液漏失损害基块的最重要损害方式，兼有流体敏感性损害及应力敏感损害等损害方式。

3.1.2 压井液漏失损害机理

钻井完井液、压井液等入井流体顺序接触储层时，压井液对储层损害与钻井完井液损害叠加，加剧了储层损害^[21]。分析认为，压井液漏入储层时，钻井完井液滤饼破裂，压井液进入储层内部，将钻井完井液固相及大量液相带入储层深处，水相圈闭和固相侵入损害是重要的储层损害方式。工作液顺序接触后，最大返排恢复率、最大返排恢复压差与裂缝宽度不明显函数关系，主要是由于工作液顺序接触后，压井液携带钻井完井液固相损害深部储层，最大返排恢复率与最大返排恢复率压差不能很好地体现出与裂缝宽度的关系。压裂液漏失后，由于大量压井液快速进入储层深部，因此将造成流体敏感性损害。压井液进入储层将改变储层的地应力条件，因此将造成应力敏感性损害。

3.2 工作液漏失损害模式

结合工作液漏失损害实验、工作液顺序接触损害实验和矿场资料，分析认为，钻遇裂缝性致密储层时，由于天然裂缝发育，钻井完井液封堵能力不足，在井筒液柱正压差作用下，储层裂缝张开甚至扩展延伸，导致钻井完井液漏失；钻井完井液固相及液相沿储层网状裂缝侵入储层深部诱发严重的储层损害。其损害机理主要包括固相堵塞、流体敏感性损害、水相圈闭损害和其产生的综合损害；完井试气过程中，压井液几乎无封堵能力，压井液漏失将诱发微粒运移、流体敏感性、水相圈闭等储层损害，同时对漏失进入储层的钻井完井液起到挤压作用，导致漏失损害范围扩大、损害程度加剧；酸化解堵作业只能解除近井带的损害，但漏失损害范围远超过酸化作业的有效作用范围，因此，酸化作业并不能彻底解除工作液漏失导致的储层损害。综合考虑到储层裂缝的非均质性，建立损害模式(图 7)。

根据三区复合模型，将气藏系统分割成同心的3个区，井位于系统中心，从内到外分别标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。钻井完井液漏失发生后，漏失损害程度应该由Ⅰ区到Ⅲ区逐渐减弱，但酸化解堵后，压力恢复试井解释结果显示，Ⅱ区渗透率最低。分析认为这是由于Ⅰ区通过酸化解堵等作业后，储层损害得到一定程度的解除；而Ⅱ区的内边界大于酸化作业有效半径，为酸化措施无法有效解除的损害区域，存在严重的储层损害；Ⅲ区距离井筒有一定距离，没有受到损害，因此，Ⅱ区渗透率最低。分析结果与损害模式吻合。

3.3 工作液损害防治方法 3.3.1 提高钻井完井液封堵能力

减少工作液对储层的损害，防是首要，治是关键。裂缝性致密储层损害方式以水相圈闭、固相侵入为主，使用屏蔽暂堵技术可以有效减少液相及固相进入储层的量，可取得较好的预防效果^[17]。要求结合原地有效应力下静态裂缝宽度与动态裂缝宽度预测^[22]，在工作液中加入与裂缝宽度相匹配的酸溶性屏蔽暂堵材料，有效提高工作液漏失控制能力、封堵层承压能力和渗透率最大返排恢复率。工作液密度－裂缝宽度－架桥封堵材料粒径三者紧密相关，工作液优化设计时，须在保证工作液封堵性能的前提下调整密度，从而协同作用来稳定井壁和控制井漏，最终达到保护储层的效果。

3.3.2 加入表面活性剂

钻井过程中，钻井完井液液相在压差和毛管力作用下进入储层，导致井筒或裂缝面附近含水饱和度增加，降低气相渗透率，改变岩石表面润湿性对降低水相圈闭损害意义重大^[23]。润湿性是由固相表面原子及其堆积形态所决定的，与内部组成及排序没有关系，要想改变岩石润湿性，就要降低表面能或改变固相表面粗糙度。表面活性剂易在岩石表面强烈吸附，降低储层岩石表面能，使表面润湿性由水润湿转变为中间润湿（或油润湿），毛管压力降低，促进液相返排，有效降低水相圈闭损害。常用的表面活性剂包括FW-134等^[24]。

3.3.3 优化酸化作业范围

由于对地层条件认识不足，在钻井过程中极易产生漏失，引起储层损害，需要选择合理的治理措施。九龙山裂缝性致密砂岩气藏常采用酸化解堵的方式解除漏失损害，提高近井地带渗透率，然而成功率不高。该气藏酸化后试气70余井次，获1.0 × 10⁴ m³d以上的产气量共20余井次，成功率仅为33.8%，分析施工失败原因为酸化作业时没能有效解除工作液漏失引起的储层损害。因此，在酸化施工前需要预测井的生产潜力。选定作业井后，借鉴本文建立的储层工作液漏失损害模式，综合考虑单井漏失量、试井曲线及地层裂缝发育情况，预测钻井完井液漏失损害带分布范围，同时考虑压井液等其他工作液对损害带的挤压推进作用，优化酸化作业范围。

4 结论

(1) 四川地区九龙山构造须家河组和珍珠冲组裂缝性致密气藏流体敏感性为中等偏强－强；钻井完井液体系对裂缝岩样的损害率为75.16%，综合损害程度强；工作液顺序接触加剧储层的损害加剧，平均损害程度上升为75.91%，损害程度强。

(2) 裂缝性储层工作液损害机理主要包括水相圈闭、固相堵塞、流体敏感和应力敏感。基块岩样的损害方式以水相圈闭为主，固相侵入为辅；裂缝岩样的损害方式以固相侵入为主，水相圈闭为辅；流体敏感性及应力敏感性损害贯穿于工作液漏失损害储层的全过程。

(3) 不同类型工作液漏失引起的储层损害相互叠加，扩大漏失损害带范围，常规酸化作业只能解除近井带储层损害，对远井带储层损害解除效果不明显，综合实验结果及理论分析建立了工作液漏失损害模式。

(4) 使用改性屏蔽暂堵钻井完井液提高钻井完井液封堵性能，改变岩石表面润湿性，根据单井漏失量确定漏失损害带分布范围为优化酸化作业范围提供指导，是防治裂缝性致密储层工作液漏失损害的有效方法。