吴起地区裂缝性漏失区域井控技术难题及解决对策探究

吴起地区位于陕西省延安市,是中国重要的石油产区之一。随着我国油田开发的深入,该地区的裂缝性漏失问题愈发严重,对于油田的后续开发产生了较大的影响。裂缝性漏失是指油井在钻井过程中,泥浆进入地层中的裂缝和孔隙,导致漏失现象。这种漏失形式具有隐蔽性高、漏失量大、治理难度大等特点,严重影响油田的产量和经济效益。因此,针对吴起地区的裂缝性漏失问题,深入研究和探讨,制定有效的井控技术对策对提高油田的开发效益非常重要。

刚性颗粒封堵裂缝地层漏失机制数值模拟

漏失裂缝封堵机理至今未得到全面地认识,以致于漏失裂缝封堵问题一直困扰着钻井工程界。为了提高对漏失裂缝堵漏的效率,基于CFD-DEM数值理论,利用Fluent-EDEM软件建立了漏失裂缝封堵模型,研究了堵漏颗粒粒径、浓度、粒度级配以及裂缝形态等参数对漏失裂缝封堵效率的影响规律,揭示了漏失裂缝封堵机理。研究结果表明:①“桥堵”效率是决定漏失裂缝封堵效率的根本因素,恰当地利用堵漏颗粒摩擦系数、尺寸及级配关系有助于提高漏失裂缝封堵效率,摩擦系数越大越有利于颗粒在漏失裂缝中形成桥堵,裂缝中弯折角会增加颗粒在漏失裂缝中搭桥的概率;②在一定程度上,漏失裂缝的弯曲度会影响堵漏颗粒在漏失裂缝中的运移特征及“桥堵效率”;③封堵漏失裂缝的堵漏颗粒浓度存在着一个“桥堵窗口”,低于“桥堵窗口”下限,堵漏颗粒不能在裂缝内形成有效的桥堵,而高于“桥堵窗口”上限则堵漏颗粒浓度对桥堵效率影响不大。结论认为,除了颗粒浓度和颗粒级配外,裂缝和颗粒特征参数对颗粒在漏失裂缝中建立高效桥堵的过程是不可忽略的影响因素。

裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律。结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝"喉部"和"腰部"形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响。

FCL工程纤维在碳酸盐岩裂缝性漏失堵漏中的应用

裂缝溶洞性漏失是钻井过程中面临的一个严重问题,最常见的处理措施是泵注高浓度的LCM堵漏浆。FCL工程纤维是新研发出的一种纤维材料,平均直径为10～20μm,长度在8～12 mm之间可调,使用浓度一般为0.8%～1.0%,抗温大于170℃。讨论了FCL工程纤维的作用机理,对FCL纤维堵漏浆的堵漏效果进行了实验评价。FCL工程纤维承压堵漏技术在西部海相碳酸盐岩裂缝溶洞性漏层应用了11口井,成功封堵9口井,成功率大于81%。FCL工程纤维复合承压堵漏技术的成功应用为碳酸盐岩裂缝溶洞性漏失提供了一种有效的解决方案。

基于ABAQUS的裂缝性漏失过程动态模拟研究

裂缝性漏失最为普遍、复杂且难以解决,由于现场难以对其漏失过程进行准确预测,导致目前裂缝性漏失堵漏成功率较低。基于损伤力学原理,利用ABAQUS软件中的cohesive单元模拟漏失过程中裂缝的起裂和扩展,建立了三维地层裂缝性动态漏失模型。通过分析漏失过程中裂缝形态、井周应力及地层孔隙压力的变化情况,得到了裂缝性漏失过程的动态规律。研究结果表明,随着漏失时间的增加,裂缝的开度受扩展压力的影响先降低后逐渐增加;随着裂缝开度的增加,裂缝长度的增长幅度逐渐变缓;漏失裂缝的扩展使得裂缝开口(0°位置)附近井周压应力逐渐下降,在垂直于裂缝开口附近井周压应力逐渐增加;井周附近孔隙压力受钻井液侵入的影响,随着时间的增加逐渐增大。

致密储层体积压裂裂缝漏失及控制综述

致密储层在体积压裂过程中由裂缝导致的漏失对压裂液能效利用和套管变形均有影响,不同类型裂缝的漏失所具有的特点差异显著,目前仍没有针对性的控制措施。首先明确了体积压裂裂缝(简称体积裂缝)的分类及性质,在总结体积裂缝漏失类型及特点的基础上,调研了各类漏失的应对方法及优缺点,分析了解决上述漏失问题的控制技术和封堵材料,并指出了体积裂缝漏失的发展方向。结果表明:体积裂缝漏失可分为水-岩相互作用导致的拉伸裂缝漏失、小井距体积压裂造成的裂缝串通漏失、天然裂缝/断层沟通导致的漏失三类;压裂中添加粉砂和压裂液体系离子调节能缓解拉伸裂缝导致的漏失,压裂参数优化与暂堵结合能使得裂缝转向,降低小井距裂缝串通漏失的频率,优化压裂选段或提前封堵天然裂缝/断层能降低压裂液在天然裂缝/断层中的漏失;压裂参数精细化、发展裂缝转向或能够形成自适应封堵的新型材料是未来发展的趋势。结论认为:在地质工程一体化框架下,针对体积裂缝的漏失类型采取对应的控制措施,以压裂参数优选协同自适应封堵材料的思路控制体积压裂裂缝漏失,为提高压裂液能效和预防套管变形提供技术支持。

裂缝性漏失架桥材料粒度分布研究

针对裂缝性漏失地层的堵漏,根据"应力笼"原理,对裂缝壁面承压能力进行强化,首要任务就是利用刚性材料对裂缝进行预支撑,在形成一定强度的架桥后,弹性或纤维等材料进行填充才能使得该部分承压能力增强。由于以前使用的立缝缝板、光滑缝板及缝板长度过短等问题,致使实验后无法观测到堵漏材料进入裂缝的情况,故利用自主研发的能更接近现场真实情况的不锈钢长楔形裂缝模块,开展了裂缝性漏失架桥的实验研究,对比不同材料特征粒度分布对给定宽度裂缝的架桥效果,提出一种方法来选择粒度分布进而有效的形成架桥。通过采用该裂缝模块进行研究表明,该模块有良好的模拟地层的能力,可在实验后观察内部的封堵情况;主架桥颗粒D90粒径的设计至关重要,应大于等于0.9倍的架桥处裂缝宽度且小于入口裂缝宽度;D50不仅可以增加对"喉部"处的架桥,同时可以一定程度上提高封堵压力。

表层裂缝漏失凝胶随钻堵漏技术及应用

针对多个油田表层漏失频发、常规停钻堵漏反复折腾、损失大量时间与费用的难题,提出了表层漏失凝胶随钻堵漏技术。该技术所用堵漏材料由特种凝胶ZND、凝胶强度调节剂TD-1及常规随钻桥堵材料按一定比例构成,相互间协同增效。室内实验表明,凝胶ZND随钻堵漏钻井液流变性、失水造壁性适中;对开度4.0 mm×3.5 mm裂缝封堵的承压能力最小为3.6 MPa,漏失量小,且封堵在裂缝腰部。现场应用证明凝胶ZND随钻堵漏钻井液技术能对表层漏失进行有效的随钻堵漏。

伊拉克米桑油田AGCS27井裂缝性严重漏失堵漏新方法

伊拉克米桑油田位于伊拉克东南部的米桑省,地质情况复杂,存在严重的盐膏层蠕变缩径、垮塌、高压盐水层、井漏等复杂情况,特别是目的层裂缝性漏失十分严重,采用常规堵漏技术收效甚微,在目的层中堵漏既要保证堵漏效果,还要保证完井后的采油作业能建立有效的通道。AGCS27井四开钻进至井深2 932 m发生漏失,先后应用各种堵漏剂进行了20多次的堵漏作业,效果均不理想,最后采用套管传输堵漏工艺,将大颗粒、长纤维堵漏材料,装入套管筒直接送至漏层,对漏层进行封堵,取得了良好的效果,为该井的顺利完钻提供了井眼保证,是一种创新的堵漏工艺,对深井裂缝性漏失的堵漏作业,具有经济性和实用性。

水力裂缝与可渗透天然裂缝交互作用漏失研究

对于现场真实地层,当水力裂缝在地层中生长时,由于天然裂缝存在,会扰乱预期的水力裂缝的延伸,造成不可控的裂缝走向。要研究真实水力裂缝的延伸,就必须考虑水力裂缝与天然裂缝相交后的压裂液漏失情况。通过研究在水力裂缝与天然裂缝交互作用下,压裂液在天然裂缝中的漏失情况,得到压裂液侵入到天然裂缝中所存在的裂缝打开区、裂缝漏失区、裂缝闭合受压区、原始裂缝区四个区域,并且得到相应的控制方程,可更好地为水力裂缝的延伸和裂缝网的形成提供理论依据。

渤海海域古近系-新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理研究

随着渤海油田勘探开发深入,复杂断块构造、火成岩发育区及深层—超深层逐渐成为主要勘探目标区,古近系—新近系井漏概率日趋增大,井漏已成为制约渤海油田增储上产作业的主要钻井地质风险。长期以来,由于对渤海古近系—新近系裂缝性漏失地质规律和力学机制认识不足,导致井漏预防和处理缺乏有效技术支撑。基于此,在系统梳理井漏主控因素和机制基础上,综合钻井、地质、地震及露头资料,运用井—震联合统计分析和地质力学建模方法理清了渤海油田古近系—新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理,研究表明:(1)地层裂缝性漏失与郯庐断裂带密切相关,“Y”形断层交叉点及多级“Y”形断层组成的负花状构造的花心、平面“X”形复合断裂、高角度断层等是易漏构造;火成岩区地层产状突变部位、火山通道内部等为井漏高风险区;(2)厚泥薄砂互层,厚层泥岩应变量大,应力多集中于薄层砂岩,一般裂缝较为发育,井漏风险最大;(3)基于应力场有限元模拟理清火山通道周缘应力场分布特征,结合实钻厘定火山通道及周缘100m为井漏高风险区。

杭锦旗地区裂缝性漏失钻井堵漏技术研究与应用

杭锦旗区块在原生构造裂缝及工程诱导缝作用下,井漏问题突出,常规静止堵漏、桥接堵漏等效果差。基于“纤维架桥、填充驻留、胶结固化”原理,优选纤维及优化长度配比,漂珠、微硅和油井水泥进行粒径级配,调控固化体膨胀、稠化、韧性等性能,完成了堵漏浆开发;配套堵漏设计方法、过程控制措施等,形成适用于杭锦旗区块裂缝性井漏的堵漏工艺。现场应用232井次,一次堵漏成功率93.5%,显著提高了钻井效率,对其它地区裂缝性井漏具有参考意义。

苏里格区域抗高温滤失型纤维堵漏技术研究与应用

为满足油气当量稳步增长需求,长庆油田苏里格气田区域恢复了长期注采区、储层断裂带区的钻井施工作业。由于区块长期注采地层压力衰减、加之地层存在天然裂缝,且呈现三维无规律分布,导致钻井井漏复杂急剧增加。据统计,2022年长庆钻井总公司在苏里格区域的施工井共有28口发生大型漏失。其中,苏36、苏5、苏46、苏14等区块存在裂缝漏失带,堵漏及复杂时效长达4 000多小时,导致钻井成本大幅增加。2022年,通过试验高失水纤维堵漏浆体,在治理上部地层漏失时效果显著,但随着井深增加,井温逐步升高,该堵漏浆体在下部地层出现漏失堵漏时存在抗温能力不足、加量在25%以上堵漏浆体稳定性变差,且反复堵漏后对下部储层污染严重问题。为此,研究了一种适宜苏里格区域、抗高温滤失型纤维堵漏技术及施工工艺,现场试验使用了9口井,单井堵漏时效提高16%,单井减少堵漏费用12万元,明显提高了大型及失返性井漏堵漏成功率,实现高效堵漏。

ND5-12井裂缝性漏失堵漏技术

ND5-12井是麻黄山工区施工的一口开发井,井漏十分频繁,严重制约了该地区的钻井速度,井漏问题是该地区施工必须逾越的难关。概述了该井井漏情况;分析了井漏原因及堵漏难点;制定了堵漏方案;详细介绍了堵漏泥浆的配方、性能以及堵漏技术措施。

明15井裂缝性漏失随钻堵漏及桥塞承压堵漏技术

本文总结了明15井堵漏的成功做法,概述了该井漏失情况,分析了漏失原因及堵漏难点,优选堵漏材料并确定堵漏浆配方;制定详尽的承压堵漏方案以及应用情况。

渤海某油田2D井区开发井项目漏失风险评价及工程对策研究

渤海区域作为中国海上油气田开发重要的海域之一,随着渤海油田勘探开发的不断深入,面临着多重潜在井漏风险。以渤海某油田2D井区为研究对象,以钻井地质日报为基础,综合应用多种资料及技术方法,运用了Geoframe软件分析得出的常规剖面、方差剖面、蚂蚁体剖面以及测录井曲线,对渤海某油田2D井区的裂缝性漏失、薄弱地层漏失和工程漏失进行综合而深入的风险评价。结果表明:研究区累计完钻探井3口,漏失率66.7%,完钻开发井12口,漏失率50%;漏失层位集中在东三段、东二段,漏失类型归结为3类(裂缝性、薄弱地层、工程漏失);断层、裂缝是井漏易于发生的重要地质因素,新井预测及优化应尽量规避近东西向断层,确需过断层建议在浅层穿越断层,需东营组过断层的应尽量垂直断层减小轨迹与断层接触,应按从大原则给出风险段,利于钻井作业做好充分准备,避免速度偏差引发的风险点预测偏差。通过系统性的研究,为渤海区域的油气勘探与开发提供科学的决策支持,降低漏失风险,推动油气产业在这一关键区域的安全高效发展。

高强度米石塞体挤压堵漏技术在裂缝性漏失井中的应用

近年来随着陇东区块漏失区域的不断扩大,大型裂缝性漏失井也呈现逐年增加趋势,同时地层水也越来越活跃,大型漏失井漏失静液面逐年下降,漏层承压能力越来越弱,部分漏失井出现了堵漏材料无法架桥滞留、注水泥漏层处不成塞的现象,针对这一难题,实验并使用了高强度米石堵漏材料,通过与桥塞堵剂、重晶石等材料的复配,在外力作用下被强行挤入漏层后尾随挤水泥堵漏技术,该技术已经成功应用于2口大型裂缝性漏失井。

裂缝性地层堵漏配方及规律性研究

尽管国内外针对渗漏性漏失有过一些研究,但到目前为止,仍没有系统的针对裂缝性地层漏失的堵漏配方及规律性的研究,同时目前仍没有有效地解决裂缝性地层的漏失问题。在广泛调研国内外堵漏技术的基础上,利用自行研制的DL-A高温高压堵漏仪,对裂缝性漏层堵漏配方进行了研究,找到了裂缝性地层堵漏的一般规律,同时确定了较为理想的堵漏配方,为裂缝性漏层的堵漏技术奠定了基础。

复杂漏失地层堵漏技术现状及发展方向

井漏不仅是钻井过程中的普遍现象,且是制约安全、快速钻井的重要因素之一。围绕解决复杂漏失地层有效封堵问题,在漏失和堵漏机理、堵漏材料、堵漏效果评价仪器、堵漏和找漏工具,以及复杂漏失地层堵漏配方设计及堵漏工艺等方面开展了大量研究,尤其针对裂缝型、孔洞型复杂漏失,研究应用了凝胶聚合物复合堵漏材料及堵漏方法,有效解决了堵漏材料在漏失通道中的驻留能力,提高了堵漏一次成功率,特别是膨胀管堵漏技术的初步应用,为应对复杂漏失提供了有效手段。由于漏失的复杂性和不可预见性,目前复杂漏失地层堵漏还存在不少问题,如缺乏专用高效材料与方法、防漏效果及堵漏一次成功率低、漏点或漏型判断或识别不准确、缺乏可以有效模拟现场情况的评价手段、漏失机理及堵漏机理研究与现场存在差距等。针对存在问题,围绕提高复杂漏失地层堵漏一次成功率,需要从漏失机理和堵漏机理、应对复杂漏失的有效手段、能够模拟现场情况的室内评价方法、准确判断漏失类型和漏点,以及裂缝和溶洞等复杂漏失堵漏材料与堵漏工艺等方面开展研究。同时,提高对防漏堵漏的认识,一并考虑防漏堵漏和井壁稳定,通过预防来减少井漏发生的几率。在堵漏材料的选择上,不能只看材料价格,更要重视材料的针对性和实际效果,要认识到制定科学堵漏施工方案的重要性。

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发,吴起铁边城区域井漏问题尤为突出,漏失严重时导致填井或弃井,增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试,该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征,通过实验模拟,建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方,并分析其堵漏作用机理,室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后,3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功,地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm^3,达到很好的应用效果,为区域井漏预防和处理提供技术支撑。