强封堵油基钻井液体系在W11-4D油田的应用

中国南海西部北部湾油田的涠州组二段和流沙港组二段水敏/硬脆性泥页岩层理和微裂缝较发育,而且微裂缝发育的大小没有规律,坍塌应力大,极易垮塌,给钻井作业带来很大困难。中海油服泥浆中心对涠二段和流二段水敏/硬脆性泥页岩的垮塌机理进行了深入研究,在总结北部湾油田易垮塌地层使用油基钻井液经验的基础上,提出有效的封堵方法是以多粒径的封堵材料以及运用多种封堵机理进行综合封堵,使钻井液在近井壁附近形成一层“隔离膜”,从而增强泥饼对地层的封堵效果。通过进行一系列的室内配伍试验,形成了一套具有强封堵能力的油基钻井液体系,并将其成功应用于W11-4D油田的开发中,解决了北部湾油田泥页岩坍塌垮塌问题。

页岩气储层压裂水平井气-水两相渗流模型

针对定量计算页岩气储层水平井压裂后含水对产气量影响程度的问题,应用渗流力学、油藏数值模拟及油层物理学等理论与方法,建立了考虑解吸-吸附、扩散、滑脱及应力敏感的双重介质气-水两相渗流模型,并进行了差分离散及方程组系数线性化处理,建立了数值模型。利用新模型对页岩气储层压裂水平井进行了气、水产量的预测,并对比分析了不同含水饱和度、压裂缝网参数、扩散、滑脱及应力敏感等对气井生产的影响。结果表明,原始含水饱和度决定产量回升幅度和稳产时间,原始含水饱和度越小,压裂液返排率对产量影响越大;当裂缝导流能力和缝网区域半长较大时,再提高其增产幅度会减小;扩散作用弱于滑脱作用,应力敏感作用要明显大于扩散和滑脱,增产稳产目标要重点考虑应力敏感。

水-岩作用对富有机质页岩应力敏感性的影响——以渝东南地区龙马溪组页岩为例

页岩气的产出是跨越多种尺度,历经多种传质方式的复杂过程。每一个路径的应力敏感性都会对页岩气的传质过程产生重要影响。尤其是当巨量压裂液滞留在页岩储层中,水—岩作用必然会对页岩应力敏感性产生影响。以渝东南地区龙马溪组页岩为研究对象,开展了水—岩作用前后页岩应力敏感性评价实验,表征了应力敏感实验前后裂缝面性质变化特征,分析了水—岩作用对裂缝面的作用机理。页岩初始缝宽越宽,应力敏感性越强。页岩发生水—岩作用后其应力敏感程度从高到低依次为:碱敏>矿化度降低的盐敏>水敏。矿化度降低的盐敏和水敏过程中,黏土矿物水化膨胀,并发生了微粒运移,裂缝表面更加光滑;而碱敏过程流体不仅与裂缝表面发生了水化作用,而且发生了碱液侵蚀,加剧了页岩应力敏感程度。含支撑剂的裂缝页岩应力敏感程度减弱,支撑剂的嵌入和破碎是产生应力敏感性的主要原因,支撑剂优选和合理铺置是降低应力敏感程度的关键。

征1-4井优快钻井液技术

征1-4井位于准中1区块征沙村地区,设计井深4 855.00 m。通过使用聚合物防塌钻井液体系和聚硅铝胺防塌钻井液体系,辅助现场钻井液维护处理工艺和工程措施,保证了征1-4井的顺利施工。全井机械钻速12.96 m/h,创造该区块钻速新纪录,达到提速提效的目的。

含裂缝的硬脆性泥页岩理化及力学特性研究

硬脆性泥页岩的理化及力学特征对深入研究深部地层泥页岩井壁稳定机理、裂缝性泥页岩漏失等问题具有至关重要的意义。采用泥浆化学、微观结构扫描及岩石力学试验手段,对某工区易失稳泥页岩地层的理化及力学特性进行了系统的研究和分析。结果表明,该工区泥页岩属于硬脆性泥页岩,粘土矿物以伊利石为主,基本不含蒙脱石,具有低膨胀易分散的特性,微观结构显示微裂缝发育;流体浸泡导致裂缝扩展延伸,降低了泥页岩的强度,随着时间的增加,强度降低得越显著。

泥页岩水敏性评价新方法──比亲水量法研究

基于近代表面物理化学有关理论和试验分析，首次提出并论述了比亲水量法是泥页岩水敏性评价的科学新方法。比亲水量法能克服传统总亲水量法的局限性，特别适用于当前面临的深井硬脆性泥页岩井壁稳定性的分析研究。文中概述并试验研究了比亲水量的测定方法。试验研究表明，ＥＧＭＥ法和亚甲基蓝法均是重复性好、准确可靠的泥页岩比表面测定方法，尤其是亚甲基蓝法简便易行，成本较低。比表面积和比亲水量是泥页岩水化变形和强度变化的决定性因素：试验测得了１０种泥页岩样的比表面积和比亲水量。

尼日利亚边际油田合成基钻井液技术

尼日利亚边际油田地层复杂,软泥岩水敏性极强、硬脆性泥岩坍塌掉块严重,且所钻井均为斜井。S5井使用的5%KCl聚合物钻井液无法抑制造浆性极强的软泥岩地层水化膨胀,硬脆性泥岩裂隙、层理发育,钻井过程中多次出现缩径阻卡、井眼坍塌、卡钻等复杂情况。根据地层特点,SIPEC使用合成基钻井液,通过添加油、主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂、生石灰、增黏剂等处理剂、保持钻井液电稳定性大于400 V、油水比大于70∶30、黏度大于70s、钻井液API滤失量为0、高温高压滤失量小于3 mL、钻井液密度为1.3 g/cm3和使用强化固控等技术措施。保证钻井液性能稳定和井下安全,并采取随钻堵漏、优化性能、钻井液回收等措施降低了钻井液消耗,降低合成基钻井液的使用成本。在随后的S6井钻井施工中,使用合成基钻井液效果良好,保证了复杂井段的井下安全,提高了钻井速度,钻井周期由128 d下降到36 d。

缅甸西海岸深水气田水基钻井液优化设计

为解决缅甸西海岸深水气田钻井面临的水敏性泥页岩井壁失稳、海底低温高压条件下钻井液增稠和易生成天然气水合物的问题,以聚胺抑制剂SDJA为关键处理剂,在优化钻井液低温流变性及优选天然气水合物抑制剂等关键处理剂的基础上,构建了强抑制性水基钻井液HIDril。室内性能评价结果表明,该钻井液具有较低的黏度和较高的动切力及6值,有利于清洗井眼,并且在温度4℃时具有良好的流变性;水敏性泥页岩回收率最高可达96.33%,抑制性能优良;在模拟海底环境的低温高压条件下,可有效抑制天然气水合物的生成;渗透率恢复率大于85.57%,具有较好的储层保护效果。在此基础上,针对缅甸西海岸深水气田不同井段的特点进行了钻井液技术方案设计,可为该深水气田钻井提供借鉴。

三轴应力状态下页岩水化破坏实验研究

泥页岩井眼稳定不仅与其水软性有关，而且与岩石所受应力等条件有关。利用三轴应力防损实验方法揭示了泥页岩在不同流速、压力、流体条件下的水化破坏规律。

水敏性泥页岩地层水化对测井响应的影响

对水敏性泥页岩地层水化过程中电阻率、声波、密度、中子等岩石物理参数的变化规律进行了定性和半定量的理论分析,得出电阻率、声波、密度、中子等测井参数能从不同的角度反映钻井以后井眼周围岩石特性的变化,可作为现有评价水敏性泥页岩稳定性方法的有益补充。在定性地快速直观评价泥页岩地层的稳定性时最好选用声波、密度和中子孔隙度测井组合进行综合分析,而在定量评价水敏性泥页岩地层的膜特性及确定地层水性质时,电阻率测井曲线是一项重要资料。

江苏新生代脆性泥页岩井眼稳定技术

针对江苏新生代脆性泥页岩破碎地层易引起井壁失稳的特点 ,在室内实验的基础上研制出了适合钻进该地层的钻井液体系。 6口井的现场实验表明 ,该钻井液体系有效地解决了江苏新生代脆性泥页岩破碎地层的井壁失稳问题 ,取得了显著的经济效益。

基于渗流和水化的泥页岩破裂压力计算模型

基于弹塑性力学和岩石力学相关理论,应用最大张应力准则,在经典黄氏模型的基础上,考虑了钻井渗滤液在孔隙中的径向渗流在井壁围岩所产生的附加应力场、泥页岩的孔隙度、水基钻井液水化作用等的影响,建立了泥页岩油层部位破裂压力模型。结合现场压裂实验数据,用几种经典模型计算了泥页岩油层破裂压力,并与实测值进行了对比,本文模型误差为3.65%,表明本文破裂压力预测模型更加接近实际的地层破裂压力,可为钻井水力压裂设计提供参考。

沁水盆地储层特征及潜在损害因素分析

针对页岩气开发生产过程中遇到的储层损害问题,笔者从构造特征、孔渗结构、温度压力、地层水组分、层系特征等方面详细描述了沁水盆地页岩气储层特征。通过对岩样进行的TOC测试、Ro测试、扫描电镜分析、薄片鉴定、全岩分析及含气量分析,得到了储层存在潜在的水敏、速敏和酸敏损害,考虑到页岩储层渗透率低、层理和微裂缝发育丰富等特点,储层也会存在一定的固相损害和应力敏感特性,钻井过程中应注意预防这些伤害。

关于加快发展我国油基钻井液体系的几点看法

油基钻井液具有抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等优点。国外早在20世纪60年代,就十分重视油基钻井液技术的开发与应用,现已广泛作为钻深井、超深井、海上钻井、大斜度定向井、水平井和水敏性复杂地层及储层保护的重要手段。国外油基钻井液体系及配套技术比较成熟,国内在油基钻井液方面尽管开展了一些工作,但应用较少,还没有形成体系。目前,国内非常规油气资源的开发已经启动,对油基钻井液有了迫切需求。我国应在油基钻井液应用方面尽快行动起来,在借鉴国外经验和国内初步实践的基础上,首先开展油基钻井液的应用,在应用中积累经验、完善体系,并通过油基钻井液处理剂(降滤失剂、提黏切剂、封堵剂及润湿剂)的研制,逐渐形成具有国内特点,能够满足现场需要的油基钻井液体系,以及钻井液回收处理循环再利用的配套设备与方法。同时,开展油基钻井液高温下流变性、稳定性研究,以形成系统的流变性控制方法,为油基钻井液体系的应用提供理论支撑,促进国内页岩气等非常规油气资源的开发。

考虑含水率的水敏性泥页岩本构关系建立

注采过程中经常出现套管变形事故,套管外围岩的力学参数因注采而发生变化是引发事故的主要原因之一。为准确描述岩石的本构关系以便向套管改进设计及变形分析提供理论支持,以水敏性泥页岩为例,在考虑岩石含水率变化的前提下,建立泥页岩应力增量方程,完善岩石类材料的应力增量关系,修正水敏性泥页岩本构方程,并据此分析含水率对岩石强度的影响规律。研究结果表明:考虑含水率的修正岩石本构模型,可以分别得到加载、中性变载和卸载时泥页岩的本构方程;水敏性泥页岩本构关系的含水率拐点随岩体基本质量级别的提高而增大,质量级别从Ⅴ~Ⅰ的水敏性泥页岩含水率拐点取值范围分别为0、0.01~0.07、0.07~0.14、0.14~0.22和0.22~0.30。

泥页岩水敏性对盐岩层塑性变形的影响

由于处在盐岩层夹层中的泥页岩水敏性的影响,经24小时吸附水化和渗透水化后的泥页岩膨胀压力高达36.44MPa。抑制泥页岩水敏性是控制盐岩层塑性变形的有效途径。

鲁页参1井钻井液技术

鲁页参1井钻遇地层复杂,水敏地层造浆严重,二叠系地层坍塌掉块,出现卡钻事故,导致钻井施工进度慢,风险大。针对钻井施工中存在的技术难题,开展了一系列的技术攻关,确定了一开和二开以及取心段的钻井液体系,形成了一整套钻井液技术和工程技术措施。实践表明,该套钻井液体系解决了鲁页参1井钻井中出现的坍塌、掉块等难题,减少了井下故障的发生,提高了钻进速度,建井周期明显缩短,为以后的钻井施工提供了技术支持。

油页岩原位开采井钻井工艺设计与施工

为了研究油页岩的地下原位开采技术,设计施工了FK-1井。该井地处吉林省松原市扶余县,完钻井深500m,完钻层为嫩江组地层。该井设计施工中主要需克服大口径钻井的保直钻进、软塑性地层的裸眼钻进、水敏性地层中钻井液的应用、泥页岩层中发生钻头泥包现象及原位开采井的特殊成井、固井等问题。通过对钻井设备的优选,钻井液性能和井身结构的相应优化,钻头和钻具组合的选择等措施来解决钻井过程中的施工难题。设计结果在施工过程中进行了应用,施工效果良好,缩短了钻井时间,减少了钻井投入,解决了施工难题,为同类钻井的施工提供了借鉴和指导依据。

吉木萨尔凹陷芦一段页岩储集层孔隙结构及敏感性

为确定吉木萨尔凹陷芦草沟组一段页岩储集层敏感性,在明确矿物组成基础上,开展了储集层孔隙结构分析和敏感性物理模拟实验。芦一段储集层为陆源碎屑沉积,矿物组成复杂,黏土矿物含量高且以膨胀性矿物为主。储集层中脆性矿物含量高和孔隙结构复杂,加剧了应力敏感伤害;膨胀性黏土矿物含量高,加剧了水敏伤害;(铁)白云石与黏土矿物含量高,加剧了酸敏和碱敏伤害,但方解石含量高适当降低了酸敏伤害。总之,研究区芦一段页岩储集层具有中等—强应力敏感性和水敏性、弱—强酸敏性、弱—中等偏弱碱敏性,油田开发中应主要预防酸敏、水敏和应力敏感对储集层的伤害。

考虑启动压力梯度和应力敏感的页岩油井产能分析

为研究启动压力梯度及应力敏感效应对页岩油井产能的影响规律,基于油气水三相渗流模型,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感效应的页岩油渗流数学模型,给出了数值求解方法,并编制了页岩油藏数值模拟器。利用页岩油藏数值模拟器分析了启动压力梯度和应力敏感效应对多级压裂页岩油水平井产能的影响规律。页岩油藏数值模拟器退化计算结果与Eclipse软件的计算结果基本吻合,验证了模拟器的准确性。数值模拟结果表明:当启动压力梯度达到0.5MPa/m时,生产10 000d的累计产油量为无启动压力梯度时的24.7%;当应力敏感系数由0.1MPa-1升至0.5MPa-1时,生产10 000d时储层近井地带的渗透率降低近一个数量级,累计产油量为无应力敏感效应时的36.2%;同时考虑启动压力梯度和应力敏感效应时,累计产油量更低。研究结果表明,启动压力梯度和应力敏感效应对页岩油井的产能均有较大的抑制作用,如不考虑启动压力梯度和应力敏感效应会过高估计页岩油井的产能,页岩油藏数值模拟器可为页岩油藏的开发提供指导。