鄯北油田侏罗纪储层损伤机理与储层保护钻井液体系研究

为何保护隐伏油层至关重要

在中国华北中部深处，厚重的侏罗纪地层悄然蕴藏着大量石油。开发这些资源对满足能源需求十分重要，但钻井过程中本身可能会损害储层并将石油困住。来自鄯北油田（鄂尔多斯盆地）的这项研究探讨了这些储层为何易受损，并介绍了一种新型钻井液，用以保护储层、保持微小通道畅通，从而提高实际油井的产量。

狭窄地下通道的挑战

这些侏罗纪储层的岩石像天然的石质海绵，含有微小孔隙和连接孔隙间的狭窄通道以供油流动。对数百个样品的测量表明，这类岩石通常具有中等孔隙度和中等渗透性。这种组合既使其具有开采价值，又使其脆弱：虽然存在足够的连通孔隙可产油，但通道足够狭窄，以致任何外来颗粒或钻井液带入的水分都可能容易堵塞通道、切断流动。

黏土细屑与水：潜在的损伤源

通过显微镜观察和X射线检测，研究人员发现储层主要由石英和长石颗粒构成，夹有以高岭土为主的黏土矿物。高岭土力学强度低，易在高速流体冲刷下破裂成细小薄片。敏感性试验表明，岩石对流速变化和淡水尤其敏感。当钻井液冲入岩层时，可能剥离出黏土颗粒并将其拖入狭窄喉部，使其嵌塞堵塞通路。淡水还会引起黏土膨胀。二者共同作用，会将原本通畅的微小通道变成堵塞的瓶颈，显著降低油的可动性。

设计一种保护性的钻井配方

为应对这种损伤，团队研发了一种更像暂时性创口敷料而非永久性堵塞的钻井液体系。他们筛选了多种添加剂，最终选定了一种油溶性临时堵塞材料G325和一种“自降解”限失剂。这些材料的颗粒尺寸经过精确配比，以匹配侏罗纪岩石的平均孔喉宽度，从而在岩壁处形成一层紧密、薄薄的封层而不深度侵入。实验室试验显示，该组合可显著减少流体向岩样的漏失并封堵超过70%的潜在泄流通道，同时该堵塞层可在油中后续分解。当用该钻井液处理的岩心用油冲洗后，其渗透能力恢复到原始水平的约98%，表明岩石内部通道基本保持完好。

从实验台到实际油井

最终检验在现场进行。该新型钻井液体系在鄯北第11采油厂的侏罗纪储层中应用，并与先前使用常规钻井液的井进行对比。应用后，该区侏罗纪层的平均试油产量从约12立方米/日跃升至近19立方米/日——增幅超过50%。在同一地层、相近位置的水平井中，使用保护性钻井液的井比邻井的产量高出约50%–80%。这些结果表明，钻井过程中防止微观损伤能在地表产生显著的产量改善。

长期保持孔道通畅

简而言之，这项工作表明，只要在一开始对含油岩石采取温和处理，就能显著降低其受损程度。通过认识到易碎的黏土和狭窄孔喉使侏罗纪储层对高速流动和淡水敏感，研究人员得以设计出一种能短期封堵、限制入侵并在油中溶解的钻井液。该方法能保持岩石的微小通道畅通，使更多石油自由流向井筒。对能源开采者而言，这意味着对既有油田获得更高产量；对公众而言，则意味着更有效地利用地下资源、减少浪费的油井。

引用: Wang, J., He, W., Zhang, M. et al. Research on the damage mechanism and reservoir protection drilling fluid system of Jurassic reservoir in Zhenbei oilfield. Sci Rep 16, 6887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35924-5

关键词: 侏罗纪油藏, 钻井液, 储层损伤, 黏土颗粒迁移, 鄂尔多斯盆地