成膜封堵储层保护技术在低渗透储层开发中的应用

摘要：A油田XX区块阜三段开发层系为低渗透致密砂岩储层，具有孔喉细小、孔隙结构复杂、物性非均质性强的特点，储层敏感性高、抗污染能力差，属于典型难动用低效储量。常规钻井作业中，钻井液滤液侵入、固相颗粒堵塞、黏土水化膨胀及毛细管力滞留等多重因素叠加，易造成近井地带严重储层伤害，导致储层渗透率大幅下降、油气渗流通道堵塞，造成单井初期产能低、稳产周期短，严重制约区块高效开发。传统钻井液储层保护方式单一、封堵精度差、滤液侵入量大，且防膨时效有限，无法满足该区块微纳米级孔喉储层的精细化保护需求。为此，本文引入YDW成膜低伤害储层保护成套技术，该技术整合多级粒度暂堵、界面成膜隔离、低张力助排等功能，可从源头系统性防控低渗透储层多类型伤害。通过剖析区块储层伤害主控机理，阐述该技术的配方体系、作用原理、施工工艺及管控要点，结合现场工况验证应用效果。实践表明，该技术可有效减小钻井液侵入深度与储层伤害程度，显著提升岩心渗透率恢复率，优化近井渗流条件，可为同类低渗透致密油藏钻井储层保护、单井提产稳产提供有力技术支撑。

关键词：低渗透储层；储层伤害；成膜暂堵；低伤害钻井液；

0 引言

随着国内油气勘探开发不断向非常规、低渗透、致密油藏纵深推进，低孔低渗油气资源已成为原油稳产上产的核心接替储量。XX区块作为区域重点致密油开发区块，储层埋藏深度大、压实作用强、孔喉微小、孔隙连通性差、黏土矿物类型复杂，储层整体表现出低孔、低渗、高敏感、高伤害、难恢复的开发特征。相较于常规中高渗透储层，低渗透致密储层孔喉尺寸处于微米至亚微米级别，毛细管阻力极强，对外来入井流体侵入极为敏感，微小污染即可造成渗流能力大幅下降，且大部分伤害具有不可逆性，后期酸化、压裂解堵治理成本高、改造效果有限。

传统钻井仅依靠普通降滤失剂、单一防膨剂开展储层保护，技术短板突出。常规钻井液固相粒径适配性差，易侵入储层深部造成永久堵塞，且滤失水量大，易引发黏土水化膨胀、孔喉劣化，加之体系界面张力高，易形成水锁伤害，制约油气产能。基于“预防优先、精准防控”的储层保护理念，YDW成膜低伤害保护技术突破传统单一防控模式，依托多重协同机制构建可降解低侵入暂堵屏障，适配低渗敏感储层保护需求。本文结合区块工况剖析伤害机理、论述技术体系与应用效果，为该技术规模化推广提供依据。

1 XX区块储层地质特征及伤害机理分析

1.1 储层基础地质特征

XX区块目的层整体为典型低渗透储层，物性条件较差。储层渗透率普遍小于50×10⁻³μm²，整体孔隙度偏低，经过长期压实胶结作用，储层致密程度高。储层孔隙以次生溶孔和微孔为主，孔喉分选不均、空间连通关系复杂，微小孔隙占比大，整体渗流通道条件差。区块储层黏土矿物整体含量较高，主要包含蒙脱石、伊蒙混层、伊利石及高岭石等组分。其中蒙脱石和伊蒙混层水敏性极强，遇钻井液水体易快速发生水化膨胀、剥离分散，是诱发储层水敏伤害、造成孔喉堵塞的主要原因。此外，该储层非均质性突出，平面及纵向层位差异明显，不同井区、不同层段孔喉尺寸差别较大，对钻井液的粒径封堵匹配性、滤失控制能力和黏土防膨抑制效果提出了更高的技术要求。

1.2 储层主要伤害类型及机理

结合岩心试验、钻井液侵入规律及生产动态特征，区块储层钻井伤害主要分为四大类型，多因素叠加造成复合储层伤害体系。

（1）水敏损害（核心主控伤害）

储层中蒙脱石、伊蒙混层等强水敏黏土矿物占比高，钻井液滤液侵入孔隙后，水分子快速进入黏土矿物晶层之间，引发晶层膨胀、体积增大，造成孔隙缩径、孔喉堵塞。同时水化后的黏土颗粒发生剥离、分散、运移，在孔喉狭窄处聚集堆积，形成黏土堵塞屏障，大幅降低储层有效渗透率。低渗透储层黏土矿物伤害不可逆性强，一旦发生深度水化污染，后期改造难以完全恢复原始物性。

（2）水锁损害（低渗储层最主要产能伤害）

XX区块储层孔喉细小、毛细管力极强，钻井滤液侵入孔隙后，在毛细管吸附作用下大量滞留近井地带孔隙，无法依靠自然能量返排，形成高强度液相封堵。水锁效应大幅提升油气渗流阻力，阻碍地层原油向井筒流动，造成油井投产初期产能低、返排周期长、稳产能力差，是制约低渗储层产能释放的关键瓶颈。

（3）固相颗粒侵入损害

常规钻井液体系固相颗粒级配不合理，存在大量超细惰性固相颗粒。在钻井正压差作用下，超细固相随滤液侵入储层微纳米孔喉，发生机械堵塞。由于低渗储层孔隙连通性差、渗流阻力大，侵入深部的固相颗粒无法通过返排、洗井带出，形成永久性深部储层污染，直接损害储层有效渗流通道。

（4）工程因素伤害

钻井起下钻、接单根、循环启停过程中产生抽吸压力与波动压差，引发近井地带流体剧烈扰动，促使储层原生微细颗粒与水化分散颗粒发生运移、堆积，加剧孔喉堵塞。同时压力波动易诱发井壁微裂缝开启，进一步扩大滤液侵入范围，形成大范围、多层次的复合储层伤害。

综上，XX区块储层伤害呈现多类型、叠加化、深层化、难恢复的特点，传统简单助剂优化模式无法实现有效防控，必须依托成套低伤害、精准封堵、强抑制、可解除的专业化技术体系实现全程储层保护。

2 YDW成膜低伤害储层保护技术体系

2.1 技术核心设计理念

YDW储层保护技术区别于常规钻井液局部优化模式，采用“前置封堵、界面隔离、长效稳黏、低侵助排、可逆解除”的一体化设计思路。在井壁岩石表面形成聚合物胶束的屏蔽膜。成膜剂在达到临界浓度时，胶束聚合物发生缔合，形成不同尺寸的大量胶束。通过“镶嵌屏蔽/架桥屏蔽–膜屏蔽”的复合作用，实现多种作用协同增效的保护储层效果。最终实现钻井全过程储层低伤害甚至近无损钻进，且暂堵体系可在投产阶段自然降解、完全返排，无残余污染。

2.2 作用机理

（1）多级梯度架桥暂堵机理

该技术体系复配大、中、小多尺度刚性碳酸钙颗粒与柔性可变形高分子颗粒，依据XX区块储层平均孔喉直径进行精准级配设计。大颗粒实现孔喉架桥支撑，中颗粒填充孔隙骨架空隙，超细柔性颗粒变形封堵微缝隙、微孔喉，快速在井壁近地表层形成外密内疏、梯度递进的致密暂堵层。暂堵层渗透率极低，可快速阻断钻井液自由水与固相颗粒持续侵入，从物理层面实现储层屏蔽保护。

（2）界面疏水成膜隔离机理

体系专用成膜保护剂可在岩石孔隙壁与井壁表面快速吸附铺展，形成一层纳米级超薄、致密、疏水透气高分子保护膜。该薄膜具备优良的隔水性能，可完全隔离钻井液自由水与储层黏土矿物接触，从源头杜绝黏土水化膨胀；同时薄膜具备透气透油性，不堵塞油气渗流通道，不影响后期产能释放。

（3）低界面张力破锁助排机理

该体系配方添加高效防水锁剂，大幅降低钻井滤液界面张力与毛细管阻力，有效削弱储层水锁效应。钻井结束后，低张力滤液更易在地层压力、投产返排作用下快速排出孔隙，最大程度恢复储层原始渗流能力，显著缩短投产返排周期、提升单井初期产能。

3 现场施工工艺要点

3.1 体系性能制定

针对花庄地区钻井过程中井壁不稳定、钻井液滤失以及低压、低渗、强水敏性油藏容易受伤害的特点，需对性能提出以下要求：

表1 关键性能要求一览表

3.1 储层顶界前置体系置换

钻至目的储层顶界50～100m位置时，全面清砂，采用低固相钻井液使用，并在屏蔽暂堵的基础上加入非渗透处理剂YDW-1。全程加大循环排量、延长循环时间，彻底清除井筒内原有高固相、高伤害旧钻井液，保证全井筒液性统一、固相清洁，杜绝前期污染带入储层段。

3.2 近平衡压力钻井及固相控制

储层段全程采用近平衡压力钻井工艺，精准控制钻井液密度，在保障井壁稳定、防塌防漏的前提下，最大限度降低钻井正压差，减少滤液侵入动力，从动力源头降低储层侵入深度与伤害强度。严格杜绝高密度、超平衡钻井造成的深部储层污染。

全程启用四级固控设备高效运行，严格控制钻井液固相含量与超细固相占比，及时清除钻井过程中产生的岩屑细粉与惰性固相，避免超细颗粒富集造成储层深部堵塞。定时监测钻井液密度、黏度、滤失量、含砂量等关键参数，实时微调配方，保障体系性能稳定。

3.5 完井液选择

完井液应选用与储层配伍性良好的无固相或低固相盐水体系，矿化度不低于地层水矿化度（20563mg/L），以抑制黏土矿物水化膨胀。完井液中应添加适量的黏土稳定剂（如KCl、聚季铵盐等），进一步降低水敏性损害风险。完井液pH值控制在8.0–9.5之间，避免碱性过强引起高岭石向蒙脱石转化。

4 现场应用效果分析

YDW成膜低伤害储层保护技术在XX区块多口探井、开发井推广应用后，储层保护效果提升显著，有效解决了传统钻井体系储层伤害严重、渗透率恢复差、投产产能偏低的技术难题，钻井各项指标明显改善，API滤失量平均下降10%，堵塞比≤1，表皮系数基本为负，单井产量提高6.33%；

（1）储层伤害程度明显降低，渗透率保全效果切实提升：现场实钻表明，YDW成膜体系成膜封堵速度快，可有效阻断钻井液自由水和超细固相侵入储层，彻底改善传统体系滤液侵入深、深部堵塞严重的问题。试验井岩心测试数据显示，储层渗透率恢复率较邻井显著提高，近井地带无明显水敏剥落、孔喉堵塞现象，有效解决了区块低渗储层钻井后物性变差、渗流通道受损的突出问题，储层原生孔隙结构得到有效保全。

（2）钻井工况平稳，井下复杂问题得到有效根治：现场施工过程中，整套钻井液体系黏度、滤失、流变性能全程稳定，无增稠、沉砂、滤失超标等异常情况。体系低润滑阻力特性有效降低钻进摩阻，全程未出现托压、卡钻、起下钻困难等井下复杂问题。同时依托合理的密度、矿化度及pH参数控制，井壁整体稳定，无掉块、垮塌现象，钻井施工时效明显优于常规井，井下作业安全性与施工效率同步提升。

（3）单井产能实质性提升，低效储量动用效果改善：投产数据对比显示，应用YDW储层保护技术的试验井，初期稳产产能、有效生产时长均高于同区块、同层位、同工艺邻井。储层近井伤害带大幅减小，渗流阻力降低，有效改善了区块以往钻井伤害大、投产产能低、稳产期短的开发难题，实现了低渗透致密低效储量的有效动用，技术实用性、现场适配性得到充分验证。

图1 XX区块产量情况

5 结论与认识

结合XX区块低渗致密、强水敏、强非均质的储层特征及钻井过程中多发的固相堵塞、黏土水化、滤液滞留、水锁伤害等问题，遵循“早预防、严封堵、强抑制、快助排”的总体原则，制定系统化、精细化的区块储层保护针对性对策，具体如下：

1. 针对区块微纳米级细小孔喉、孔喉结构复杂的特点，摒弃传统大颗粒惰性封堵材料，采用“刚性架桥+柔性填充”的多级粒度匹配暂堵体系。通过粒径精准适配的复配颗粒结构，在井壁浅层快速形成致密封堵层，有效阻挡超细固相颗粒侵入储层深部，避免形成永久性孔喉堵塞，从源头降低固相伤害风险。同时严格控制API滤失量，最大限度降低滤液侵入量，减少滤液引发的黏土水化、孔喉堵塞及水锁次生伤害。

2.针对低渗储层毛细管力强、滤液易滞留的问题，优化钻井液界面理化性能，复配低张力助排功能组分。严格控制润滑系数≤0.10，有效降低储层孔隙毛细管阻力与钻进摩阻，既规避卡钻、托压等井下复杂问题，又大幅提升钻井滤液返排效率，快速解除近井地带液相滞留造成的水锁伤害，恢复储层原始渗流能力。

3. 结合储层矿物敏感性特征，精准管控钻井液基础参数。钻井液密度控制在1.20g/cm³以内，平衡井壁稳定与储层保护，避免高压压实损伤储层；pH值稳定维持在8.0–9.5弱碱性区间，杜绝强碱性环境造成黏土矿物晶格转化、物性劣化，稳定储层原始矿物结构与渗流性能。

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