淡水钻井液侵入低幅度-低电阻率油层评价方法

长庆油田A区块三叠系长2油层组发育古地貌控制的低幅度-低电阻率油藏,含油面积较大,可形成规模低电阻率油藏。经岩石物理成因机理研究发现,该区低电阻率油层的主要成因在于低幅度油藏背景造成其含油饱和度较低及淡水钻井液侵入对油层、水层双感应测井的不同影响。在此基础上,分别建立了淡水钻井液条件下分步骤的测井识别与定量评价方法。通过常规测井交会、基于侵入原理的侵入因子分析、多井对比等3个步骤对油、水层进行识别,提高了测井识别低电阻率油层的能力;通过淡水钻井液侵入影响正演建模、地质和油藏工程参数等约束的反演解释、定量评价结果检验等3个步骤开展油层定量评价,提高了低幅度油藏背景下低电阻率油层测井识别与定量评价的精度和可信度。此测井解释模式对低电阻率油气层勘探具有重要借鉴意义。

大斜度井钻井液侵入数值模拟

根据油水两相渗流理论,考虑重力以及渗透率各向异性的影响,运用三维有限差分法模拟了大斜度井环境中井筒周围压力、流体饱和度和电阻率的分布情况。模拟结果表明:斜井环境下,当井眼与原始储层存在明显压力差时,重力对钻井液滤液侵入影响不明显;当储层渗透率为各向异性时,钻井液侵入不仅受储层水平渗透率影响,同时受到储层垂向渗透率和井斜角度影响;淡水钻井液侵入造成井眼周围储层电阻率分布复杂,局部冲洗带电阻率可能要高于原状地层电阻率,从而出现低阻环带特征。

地层模块尺度钻井液侵入模拟与储集层电阻率剖面特征

针对钻井液动态侵入,基于钻井液侵入数值模拟,确定实验室模型参数,研制钻井液侵入物理模拟系统,模拟原状地层条件下钻井液侵入规律。首先开展了砂岩地层钻井液侵入实验,测量岩石模块径向电阻率变化,获取不同侵入时刻泥饼,并提出了泥饼孔隙度和渗透率随侵入时间变化模型;然后将物理模拟与数值模拟结果进行对比标定,开展地层条件下钻井液侵入规律分析。结果表明:钻井液侵入开始后泥饼快速形成,其孔隙度和渗透率迅速降低,一定时间后钻井液侵入主要受泥饼控制,泥饼参数随侵入时间变化模型可以很好地反映泥饼参数在侵入过程中的变化,钻井液侵入情况下储集层电阻率剖面特征受地层岩石物性、泥饼参数及地层水矿化度等多种因素共同影响。

地层模块尺度下的新型钻井液侵入物理模拟系统

在攻克大尺寸样品模块饱和加压、侵入室设计、钻井液侵入装置密封保压和钻井液侵入全过程动态监测等关键技术难题的基础上,设计并制造了地层模块尺度下的钻井液侵入多功能物理模拟系统,总结了钻井液侵入过程中砂岩地层模块的电阻率、压力和泥饼参数的变化规律。介绍了该系统的设计思路、组成和各部分的功能,实施了砂岩地层模块钻井液侵入实验,结果表明:盐水钻井液侵入过程中,地层模块径向电阻率向远离井筒方向依次开始减小;侵入初期泥饼逐渐形成,其厚度增加而孔隙度、渗透性降低,地层模块径向压力梯度迅速降低,侵入中后期泥饼性质、砂岩模块径向压力梯度趋于稳定。设计的系统仿真度高、利用率高、可操作性强,可用于揭示砂岩储集层钻井液侵入机理、分析钻井液侵入特征、完善测井响应钻井液侵入校正方法等。

基于随钻和电缆测井电阻率的钻井液侵入校正方法——以阿曼DLL油田高孔低渗碳酸盐岩油藏为例

基于阿曼DLL油田高孔低渗碳酸盐岩油藏的随钻测井（LWD）和电缆测井资料,综合研究了从钻开储集层到完井测井时间内钻井液侵入对高孔低渗碳酸盐岩储集层电阻率的影响。结果表明,钻井液侵入对储集层电阻率的影响程度与储集层的孔隙度、钻井液柱与地层压力差、含水饱和度、钻井液矿化度以及侵入时间相关,其与孔隙度增加呈指数增大关系,与钻井液柱和地层压力差呈对数增大关系,与含水饱和度以及侵入时间呈幂指数增大关系。根据DLL油田LWD测井资料和MDT压力资料,得出储集层电阻率受钻井液侵入影响的校正方程。由校正后电阻率计算的含油饱和度比电阻率校正前计算的含油饱和度增加了6.3%-20.0%,平均增加10.2%。

基于钻井液侵入特征的阵列感应测井响应校正

受盐水钻井液侵入影响,储集层电测井响应会偏离地层真电阻率。为了准确实现对阵列感应电测井响应的侵入校正,基于油水两相渗流理论和岩电理论,按照孔渗比范围分类,应用数值模拟方法得到了不同地层物性条件下盐水钻井液侵入动态演化过程及其对阵列感应测井响应的影响关系。钻井液侵入模拟结果表明:在低孔渗地层中,储层物性和钻井液侵入时间是影响侵入剖面特征的主要因素,而钻井液侵入时间和侵入深度是阵列感应测井响应特征及其变化规律的主控因素。据钻井液动态侵入规律,考虑侵入压差、地层孔渗比、侵入时间等影响因素,建立了时间推移模拟电阻率校正法。实际井的阵列感应电测井校正结果表明,通过时间推移模拟法校正后的电阻率值计算出的含水饱和度与密闭取心井测量的含水饱和度吻合较好,验证了该校正方法的可行性和准确性。

考虑地层伤害影响的钻井液侵入模拟研究

当前钻井液侵入模拟多集中于泥饼性质而忽略钻井液固相颗粒及其滤液侵入所造成的地层伤害对侵入规律的影响。为研究考虑地层伤害影响的钻井液侵入规律,基于两相渗流方程,结合泥饼形成机理,建立含泥饼动态生长的钻井液侵入数值模型,充分考虑钻井液固相颗粒及滤液侵入所造成的地层伤害程度,建立近井眼储层孔隙度渗透率模型,实现了考虑地层伤害影响的钻井液侵入数值模拟,模拟结果与实验结果吻合度较高。研究表明,当地层渗透率大于1mD时,考虑地层伤害影响的侵入深度与不考虑地层伤害影响的侵入深度一致;而当地层渗透率小于1mD时,考虑地层伤害影响的侵入深度比不考虑地层伤害影响的侵入深度更浅,且侵入时间越长,侵入深度差异越大。

盐水钻井液侵入条件下低幅度-低电阻油层的测井识别与评价

F区块白垩系AG组F4构造油气藏圈闭幅度低,多为低电阻油层。研究了盐水钻井液侵入条件下低电阻油层的成因,提出了低幅度-低电阻油层测井识别方法与定量评价方法。应用本文方法,有效地提高了研究区含油饱和度的计算精度和低电阻油气层识别与定量评价的可信度。

盐水钻井液侵入地层电阻率校正方法探讨——以埕岛油田馆上段为例

埕岛油田馆上段油藏为特高渗、高饱和、岩性构造层状油藏,馆上段储层在油田范围内迭合连片分布,具有埋藏浅、横向变化大、单层厚度小、局部油水关系复杂的特点。埕岛油田在钻井过程中均采用盐水钻井液,对电阻率测井的影响很大,从而影响到储层饱和度参数的正确求取。文中分析了盐水钻井液侵入的影响,进而探讨了电阻率校正方法,应用该项成果,对埕岛油田馆上段进行原始含油饱和度解释和储量计算均取得了较好的效果。

大斜度井钻井液侵入储层电测井模拟算法研究

大斜度井的钻井液侵入机理及电阻率特征是当今测井理论研究的一个重要课题。通过查阅近年来国内外有关这方面的文献,系统总结了该领域的研究现状及进展情况,并对大斜度井电阻率测井响应理论模型和大斜度井电阻率测井响应算法进行了分析与对比,认为目前大斜度井的电测井资料解释仍然以直井理论为基础,由此也限制了以电测井为主的储层评价及相关的地质研究。根据大斜度井电阻率测井响应模拟存在的问题,提出了改进的算法。

钻井液侵入情况下随钻电磁波电阻率测井的响应

钻井液侵入地层使得井周介质电阻率分布发生变化,从而影响了随钻电磁波电阻率测井的响应。文中基于渗流理论、对流扩散理论及电磁场理论,利用有限元数值模拟技术,定量分析了侵入时间、储层孔隙度等变化对钻井液侵入下随钻电磁波电阻率测井响应的影响。结果表明:钻井液侵入10 min后,随钻电磁波电阻率测井的响应明显受到钻井液侵入的影响;储层孔隙度大于15%时,相位差响应增长超过5%;储层含水饱和度小于60%时,相位差响应增长超过4%;钻井液与地层水的矿化度比值大于0.244时,相位差响应增长超过10%;储层渗透率和压差变化在钻井液侵入情况下对随钻电磁波电阻率测井相位差响应的影响基本固定。研究结果为随钻电磁波电阻率测井解释消除钻井液侵入的影响提供了一定理论基础,对探测深度的综合判断有助于相关仪器的研发和改进。

沿着水平井钻井液侵入对储层污染评价

钻井液侵入会对油层造成不同程度的污染,一方面使油层孔隙堵塞,另一方面钻井液侵入后由于流体的饱和度发生变化后导致相对渗透率下降,都将导致油井产量降低。因此,必须对水平井井筒周围的污染区进行污染评价。运用有限元数值模拟方法计算两相渗流中沿水平井钻井液的侵入深度,将污染区含水饱和度和相对渗透率曲线相结合,计算出污染区平均渗透率及表皮系数。通过单因素分析的方法研究钻井液侵入对水平井近井筒油层的污染程度与泥浆粘度、正压差的关系。泥浆粘度和污染程度关系的研究表明,四个泥浆粘度方案中,随着泥浆粘度的增加,污染程度变弱。方案一较方案二的表皮系数高50.7%,方案二较方案三高48.2%,方案三较方案四高36.5%。正压差和污染程度关系的研究表明,随着正压差的增加,污染程度变强。正压差1、3 MPa对应的表皮系数分别为0.039、2.003,正压差3 MPa较正压差1 MPa表皮系数增加显著。

钻井液侵入条件下水淹层测井精细评价方法

油层在不同的水淹状况下会出现“L”型、“U”型、“S”型等复杂的岩电关系,水淹层测井精细评价的技术难点在于测井资料多解性和复杂性,导致没有统一的解释模型和解释标准。提出了能够更加真实地模拟油藏水驱油动态实时驱替过程的动态变倍数物质平衡法,利用该理论解释模型在准确计算地层混合液电阻率、含水饱和度、产水率等水淹层关键参数的基础上,结合两相渗流理论模型,分别计算储层在钻井液侵入校正前后的含水饱和度。结合动态变倍数物质平衡法和两相渗流理论的测井定量解释模型适合于不同水淹类型的测井精细评价,为建立统一的水淹层测井解释模型和解释标准奠定了理论基础。经研究区块60余口井实际测井资料的处理,水淹层测井精细解释符合率达86%以上,具有很好的推广应用前景。

水合物分解对钻井液侵入影响的一维数值模拟研究

海洋含水合物地层往往是具有渗透性的多孔介质体,钻井过程中钻井液不可避免地会与它发生能量和物质交换,水基钻井液驱替侵入水合物地层和温差下热传导导致的水合物分解这二者是耦合在一起的,其侵入可描述为一个包含相变的非等温非稳态渗流扩散过程。在综合分析钻井液侵入含水合物地层特性的基础上,结合水合物开采数值模拟以及常规油气藏钻井液侵入模型,建立了一维径向钻井液侵入含水合物地层的侵入模型。利用编程,分析了钻井液侵入水合物地层时地层压力、各相饱和度和温度的分布规律。

钻井液侵入对阵列感应电阻率的影响及电阻率特征分析——以廊固凹陷W10断块沙四下储层为例

廊固凹陷W10井区油气层段阵列感应电阻率特征表现复杂,不仅出现正差异,还出现高阻环带、低阻环带特征,单纯依靠正差异模式解释油气层很容易造成漏判。根据钻井液的侵入机理,通过利用阿尔奇公式对电阻率进行数值模拟,将电阻率变化归纳为钻井液滤液的驱替作用和扩散作用,认为驱替作用使电阻率降低,扩散作用使电阻率增大。通过分析钻井液侵入特点,建立高阻环带和低阻环带的形成模式图,认为钻井液滤液与地层水电阻率的相对大小及钻井液滤液与油水相渗透速度的相互关系是形成高阻环带和低阻环带的原因。最后用差异累计法识别不同阵列感应电阻率特征所代表的流体类型。实例应用表明,该方法应用效果较好。

基于大尺寸地层模型的砂岩储层油基钻井液侵入模拟

选用扇形砂岩地层模块作为大尺寸地层模型,以钻井液侵入多功能物理模拟系统为平台,实施了长时间油基钻井液侵入实验,总结了侵入过程中地层模块径向电阻率、油基钻井液滤液滤失流量和侵入深度的变化规律,获得了不同物性条件下的油基钻井液侵入特征;实现了地层条件下的砂岩储层油基钻井液侵入数值模拟。研究结果表明:油基钻井液侵入过程中,地层模块径向电阻率向远离井壁方向依次开始增大,且增大速度随径向深度增大而降低。侵入初期,滤液滤失流量迅速减小,累计滤失量增幅变缓,侵入深度较浅;侵入达到动态平衡后,滤液滤失流量趋于稳定,累计滤失量随侵入时间线性增加,侵入深度增大速度极慢。与高孔渗砂岩储层相比,低孔渗砂岩储层中的滤液滤失流量和累计滤失量更大,侵入更快、更深,径向电阻率率先增大且增大速度更快。

钾盐成膜封堵低侵入钻井液在南堡油田的应用

南堡油田各层系储层纵横向渗透率和孔隙度分布严重不均质,且储层物性、泥质含量纵横向变化较大。针对以上地层特性,优选出了加有KCOOH或KCl、高温高压降滤失剂、低荧光沥青、成膜剂、特种封堵剂等处理剂的钾盐成膜封堵低侵入钻井液。该钻井液能在极短时间内,在坍塌层、油层近井壁形成钻井液动滤失速率接近零、厚度小于1 cm的成膜封堵环带,并利用钾离子的强抑制性能抑制黏土膨胀,通过双重作用实现稳定井壁,保护储层的目的。分析了该钻井液的作用机理,提出了适用于南堡油田馆陶组、东一段储层的钾盐成膜封堵低侵入钻井液配方及现场施工措施。经现场使用证实,该钻井液能有效保护油气层,防止地层坍塌。

特低渗透砂岩油层钻井液侵入程度及影响

根据地质录井、实验分析、压裂试采等资料,基于动态分析、渗流理论及物质平衡原理,动、静态分析相结合,对特低渗透砂岩油层钻井液(泥浆滤液)侵入程度及其影响的评价方法进行了研究。利用压裂试采曲线特征将特低渗透油层的生产动态划分为初产与稳产2个阶段:①初产阶段主要表现为大量外来流体沿人工及天然裂缝系统的快速返排,产水量及含水率变化迅猛;②稳产阶段主要表现为地层原始流体在饱和度控制下的相对渗流,产水量及含水率变化处于低稳状态。正常油层具孔隙型单孔介质,通常无明显的钻井液侵入,其初产阶段的地层吞吐水量大致相当。低阻油层具微裂缝-孔隙型双孔介质,具有显著的钻井液侵入特征,其初产阶段的地层吞吐水量差异大致等于钻井液的侵入体积。利用地层初始吞吐液量差异确定了特低渗透砂岩油层的钻井液侵入程度,并以地层吞吐液量、钻井液侵入深度、结合压裂曲线特征,量化判断油层属性。建立了油层电阻率与钻井液侵入深度关系图版,定量评价了钻井液侵入的影响,分析了低阻油层成因。结果表明,钻井液侵入深度越大,则油层电阻率越小,低阻油层是钻井液超深侵入的结果;由于双孔介质及其微裂缝的发育,低阻油层的钻井液侵入深度通常超过了感应系列的径向探测半径,因此导致了'低阻'的发生。

钻井液对层理性页岩强度影响研究

页岩储层钻井过程中,页岩强度劣化很容易造成井壁坍塌失稳事故,而明确层理性页岩劣化机理及劣化规律是研究层理性页岩井壁稳定的基础和重点。首先基于页岩的理化性质及孔缝特征总结分析了页岩强度的劣化机理,发现层理性页岩矿物水化反应和层理面与页岩基质孔隙尺寸差异过大是其强度劣化的重要机理;然后从实验和数值模拟两个方面综述了钻井液侵入造成页岩强度劣化研究现状,探讨了层理性页岩强度劣化规律,指出了层理性页岩强度劣化的适宜研究思路和方法,为建立层理性页岩井壁坍塌模型、确定失稳条件及失稳周期等井壁稳定性研究奠定了基础。

井液侵入水合物储层井壁力学稳定性分析

海洋天然气水合物储层钻井过程中,钻井液易侵入天然气水合物井壁,引起井壁坍塌失稳。天然气水合物地层的坍塌压力与低温下的水合物相平衡压力的耦合作用是引起井壁失稳的重要因素。因此,开展低温钻井液体系作用下水合物储层井壁稳定性评价实验,研究钻井液侵入造成天然气水合物井壁失稳的机理,对于海洋天然气水合物顺利开采具有极大意义。通过模拟海洋环境下的温度、压力,制备水合物岩芯,并注入不同体系的钻井液,监测天然气水合物岩芯内的温度、压力、力学特征参数及水合物质量丰度的变化,从水合物岩芯物性变化出发研究钻井液体系对井壁稳定性的影响。研究表明,温度较高的钻井液体系,在侵入后会使近井壁峰值强度大幅降低,更易引起井壁坍塌;较大的水合物质量丰度也会引起水合物岩芯参数的波动变化。与未入侵岩芯相比,当钻井液入侵5 min后,岩芯应力峰值点平均下降了13.95%,更易发生井壁失稳。