碳酸盐岩储层高酸溶多级架桥暂堵型钻井完井液体系

以顺北二区碳酸盐岩储层为研究对象,通过岩心裂缝稳定性校正评价了储层敏感性,开展了现用钻井液伤害评价,明确了储层损害主控因素为应力敏感伤害和固相伤害,2种伤害因素累计占比达78.07%。采取“钻井可暂堵、完井可解堵”理念和保护微裂缝为主的储层保护思路,根据裂缝架桥封堵理论,研选了高酸溶固相封堵材料耦合可降解纤维关键材料。通过抗温、抗盐抗钙、沉降稳定性、配伍性及储层保护性能评价,形成了耐高温180℃多级架桥储层保护钻井完井液体系,其承压超过10 MPa,酸化后渗透率恢复率均值可达96.86%,相对常规不含酸溶暂堵材料体系提高了16.23%,具有强封堵、高返排的特点,有望减轻顺北二区碳酸盐岩储层的损害。

广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术的探讨

采用广谱型屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术,可以解决中高渗透率油气层和不均质储层的油气层保护技术难题,复配使用多种粒径的架桥粒子和多种粒径的充填粒子,有效封堵不均质油气层流动孔喉,在近井壁带形成渗透率接近零的屏蔽暂堵层,可以阻止钻井液固相和滤液侵入油气层,减少钻井液对油气层的损害。该技术要点为依据油气层流动孔喉直径变化规律、d流动50、dmax确定多种暂堵粒子的直径,按1/2～2/3储层的d流动50选择架桥粒子的d50,而且架桥粒子的d90应为1/2～2/3储层的dmax,其加量大干4％;按1/4储层的d流动50选择充填粒子的d50。,其加量大于1.5％。可变形粒子加量为2％,其软化点高于油气层井下温度10～50℃。

保护碳酸盐岩储层屏蔽暂堵技术研究进展

描述了深层碳酸盐岩储层工程地质特征及钻探该类储层对现有的储层保护技术提出的挑战,指出屏蔽暂堵技术是保护该类储层的有效措施。从暂堵材料、暂堵-解堵机理、暂堵预防储层漏失3个方面介绍了国内外屏蔽暂堵技术的发展及应用情况,认为一般低渗、中、高渗透孔隙型储层屏蔽暂堵技术已相当完善,而针对特低、超低渗透孔隙型及裂缝性碳酸盐岩储层的暂堵技术仍有相当大的发展空间。储层组系裂缝应力敏感性,多尺度裂缝动态宽度与暂堵剂理想匹配模型,高强度、高渗透率恢复率、具特殊功能的暂堵材料等方面的研究,将是屏蔽暂堵技术成功应用于裂缝性储层的基础。指出以屏蔽暂堵技术为指导思想的暂堵性防漏、堵漏和解除技术研究是储层保护技术发展的重要方向。

优选暂堵剂粒度分布的新方法

为了实现屏蔽暂堵式钻井完井液能在井壁上形成渗透率接近零的泥饼 ,就要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的最佳匹配关系 ,寻找出一种科学、合理的暂堵剂优选方法。阐述了优选暂堵方案的理想充填理论和d90 规则。依据连续颗粒堆积理论所提出的理想充填理论对提高钻井液的暂堵效果具有指导意义 ,颗粒堆积效率越高 ,越有利于形成致密的泥饼 ,对储层的暂堵效果也越好。在此基础上提出了一种优选暂堵剂颗粒尺寸及其分布的图解新方法。依据该方法开发的配套软件能够根据相关地层参数 ,快速、准确地对暂堵剂产品进行合理的选择。实验结果表明 ,根据理想充填理论和d90 规则建立的优选暂堵剂颗粒尺寸的图解新方法在原理上更加合理 ,优选出的复配暂堵方案能有效地形成致密泥饼 ,可达到十分理想的保护储层的效果 ,与传统方法相比 ,更有利于对中、高渗储层的保护。

广谱型屏蔽暂堵保护油层技术在大港油田的应用

广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术是对传统屏蔽暂堵保护油气层技术理论的继承与发展 ,该技术是依据储层的d流动 50 和最大流动孔喉直径来确定不同渗透率层段需要的暂堵剂粒子直径 ,使得屏蔽暂堵理论更具科学性。大港油田钻井泥浆技术服务公司依据该理论 ,在室内完成了系统的油层保护效果评价实验和油层保护添加剂与井浆的配伍性实验。室内实验表明 :广谱型屏蔽暂堵剂能在较短时间内有效地封堵地层孔隙喉道 ,形成高强度保护带 ,对油气层具有良好的保护效果 ;暂堵深度较浅 ,满足射孔解堵要求 ;暂堵剂与井浆配伍性强 ,现场易于维护处理。在港东、段六拨和枣 81× 1三个区块的现场试验证明 :适用于渗透性好而不均质的砂岩油藏 ,暂堵剂对钻井液性能基本无不良影响 ,提高钻井液抑制性 ,且对钻井液润滑性能有一定程度的改善 ,减少了复杂事故 ,缩短了油层浸泡时间。广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术的成功实施 ,会大大减少完井后期作业量 ,提高油井的产量。

高密度低损害压井液体系

为了解决修井、射孔等作业过程中压井液的漏失、滤失问题 ,以及由此造成的水敏、水锁、固相堵塞、乳液堵塞等地层损害 ,提出并研制了一种含可溶性固相的暂堵型高密度压井液配方体系。该体系主要由XC聚合物和YDC -LN助剂以及可水溶性加重剂组成。通过配方筛选和室内模拟试验研究 ,结果表明该体系稳定性好 ,耐温超过 10 5℃ ,滤失量小 ,抑制性强 ,岩心损害率小于 2 0 %,而且具有密度可调、返排率高等特点 ;与自来水和油田污水的配伍性好 ,应用简单、方便。

镶嵌屏蔽钻井液研究及应用

针对油层非均质性强及油层孔径难以准确预知等特点,提出了镶嵌屏蔽保护油气层技术,该技术利用镶嵌屏蔽剂具有弹性可变性和直径大于储层孔隙直径的特点,使镶嵌屏蔽剂颗粒部分镶在孔隙入口处(不进入孔隙),对较宽孔径分布的油层具有很好的暂堵作用,且有利于反排和渗透率恢复。室内评价结果表明,以镶嵌屏蔽剂为主剂研发的镶嵌屏蔽钻井液具有低侵入、单向封堵、防塌性能好、抗污染能力强及润滑性好等特点,满足了钻井过程中快速钻进及保护油气层的要求,现场应用4口井的平均井眼扩大率仅为6.2%,远低于同区块油井的平均井眼扩大率(12.3%)。

长庆气区储气库超低压储层水平井钻井液完井液技术

鄂尔多斯盆地长庆气区储气库选择在榆林气田的山西组山23储层实施,由于该气层经过长期开采和储层压裂改造,导致水平段目的层压力极低(压力系数0.4～0.6),成为诱发水平井段发生钻井液压差漏失的地质因素;且采用筛管完井方式又要求钻井液完井液必须具有非常好的暂堵效果。针对上述技术难题,以室内预防井漏、储层保护研究为技术支撑,研制出了具有抑制性强、润滑性高、总固相少等特点的无土相复合盐低伤害暂堵钻井液完井液体系。现场应用两口井,其中Y37-2H完钻井深5 044m,水平段长1 819m,创长庆气田水平段215.9mm井眼的施工记录,139.7mm筛管一次性下到预定位置,并获得无阻流量100×104 m3/d的高产气流。应用效果表明:该体系较好地保护了山23储层,钻完井施工作业安全顺利。

DGZ油溶性暂堵剂的研究与应用

DGZ油溶性暂堵剂是根据屏蔽暂堵原理开发的一种新型多功能油层保护剂。该剂满足无荧光要求 ,粒度与软化点均可根据不同的油藏情况进行调节 ,油溶率在 90 %以上 ,软化点在 80～ 15 0℃范围内可调 ,用其暂堵的岩心渗透率恢复值在 90 %以上。在钻井过程中的应用表明 ,该剂能起到暂堵的作用 ,减少钻井完井过程中钻井液完井液对油层的损害 ,又能在油向井内流动时自动溶解解堵 ,从而减少后期作业工序 ,达到保护油层的目的。在采油过程中的应用表明 ,该剂不仅具有较好的冲砂效果 ,而且对防止地层漏失、减少对地层的污染 。

暂堵剂图解优化新方法在钻井液设计中的应用

为使钻井完井液在井壁上形成超低渗透的泥饼,需要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的匹配关系,寻找一种科学、合理的暂堵剂优选方法。国内外普遍采用的"1/3架桥规则"和屏蔽暂堵方法主要依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸,这对均质储层较为有效,但难以有效封堵非均质储层中较大尺寸的孔喉。在研究连续颗粒堆积效率最大值原理、理想充填理论和d90规则的基础上,提出了一种暂堵剂颗粒图解优化的新方法,研发的配套软件能够快速、准确地根据储层孔喉尺寸的分布对具有不同粒径分布的暂堵剂产品按一定比例进行合理的复配组合,得到最优的粒径分布,指导钻井液的暂堵优化设计。现场应用表明,利用该方法优选出的复配暂堵剂钻井完井液能有效形成致密泥饼,封堵非均质储层中不同粒径的孔喉,有效阻止钻井液中固相颗粒和滤液侵入油气层。与传统方法相比,对储层岩样的侵入深度较浅(<2 cm),具有更高的岩心渗透率恢复率(>83%)与更低的突破压力梯度(1.05 MPa/m),储层保护效果显著。

高渗砂岩油藏水平井储层保护钻井完井液

塔里木盆地三叠系储层为中孔中–高渗储层,孔隙结构呈强非均质性,潜在固相侵入、微粒运移、出砂、流体敏感性损害严重,水平井完井投产后自喷、气举困难,甚至没有产量。原井浆粒度分析、动态损害评价实验表明,原井浆对渗透率100 mD以上的储层保护能力不佳,返排恢复率低于50%。根据屏蔽暂堵原理对原井浆进行改性,并开展了改性浆粒度分析及动态损害评价;利用FEI Quanta 450环境扫描电镜观察了原井浆及改性浆的滤饼结构,借助分形几何理论分析了滤饼孔隙率、孔径和分形维数等结构参数。结果表明:改性钻井完井液能形成致密的滤饼,有效封堵储层孔喉,返排恢复率达90%以上。将改性配方应用到工区水平井钻井现场试验,投产后实现了开井高产自喷。

集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的新型钻井完井液

超低渗透钻井完井液缺乏架桥的刚性粒子,形成的滤饼强度值低,在裂缝宽度大于50μm时,滤饼强度不足5 MPa,且返排恢复率低,对裂缝性储层的保护具有一定局限性。选取四川盆地致密砂岩岩心,开展了集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的钻井完井液保护裂缝性储层能力的实验评价。结果表明,在3.5 MPa正压差下,该钻井完井液对500μm以内不同宽度级别的裂缝均有很好的封堵效果,且滤饼强度均可承受15 MPa的压差,返排恢复率也有所提高,特别是酸洗后返排恢复率在80%以上。该钻井完井液充分利用超低渗透钻井液动态降滤失剂的降滤失性和较宽的封堵范围,并具有屏蔽暂堵技术的高强度、高返排恢复率的优点,拓展了利用固相颗粒保护裂缝性储层的能力。

大庆外围油田钻井过程中的油层保护技术

为了优选钻井过程中成本低效果好的油层保护技术,在大庆外围油田4个区块开展了钻井液损害评价室内试验和油层保护技术筛选试验。根据不同体系的钻井液对岩心的固相损害程度、液相损害程度和总体损害程度试验结果,搞清了目前外围油田常用的3种体系的钻井液对油层的损害程度,试验结果表明,钻井液对低渗透油层的损害较大,损害程度最高达64.54%,且以液相损害为主,因此,对于外围低或特低渗透油田油层保护重点是降低外来流体的滤失量。通过油层保护技术筛选试验可知,加入液体抑制剂的改性钻井液可使岩心损害程度减少20.04个百分点,采用超细碳酸钙屏蔽暂堵技术可使岩心损害程度减少5个百分点左右,说明这2种技术达到了保护油层的目的。

压差的连续改变对钻井液储层损害程度的影响

在钻遇多压力系统地层和易坍塌地层时,需要适时调整钻井液密度以保证安全钻进,但因此会导致钻井压差发生连续改变,对储层造成损害。利用高温高压动态损害评价仪模拟钻井过程,评价了压差的连续改变对储层的损害程度,利用实验结果优化钻井设计,将钻井过程中的储层损害尽量降低。实验结果表明,相对于单一压差条件下,压差的连续改变导致对储层的损害程度增加;同种钻井液,压差的连续改变对高渗透岩心的影响大于低渗透岩心。通过分析,认为屏蔽暂堵层的质量至关重要,暂堵层质量越差,压差的改变对储层损害程度的影响越大。所以在钻井过程中要尽量避免压差的连续改变,在不得已的情况下应根据储层孔喉分布优化钻井液中的暂堵颗粒粒径,提高暂堵层质量,保护储层。

国外保护油气层技术新进展——关于暂堵机理和方法的研究

针对近年来国外在钻井液、完井液中通过加入暂堵剂对储层进行有效保护的研究进展进行了综述,重点介绍了实施暂堵的原理和一些新的方法,即①碱溶性微米级纤维素暂堵技术,这种暂堵剂能够对井壁进行快速封堵,减少钻井液中的固相和滤液侵入储层;②固相颗粒多组分滤失模型,利用该模型,可分别预测储层岩心受钻井液污染和反排后的损害深度及对渗透率的损害程度,又可用于对钻井液中固相的粒度分布状况进行优化设计,减轻固相对储层的损害;③反排时泥饼的清除机理,用初始流动压力的数学模型计算,初始流动压力随渗透率下降而增大,并随损害深度增加而增大,同时初始流动压力与反排速度呈线形增长的关系;④孔喉网络模型,可用于模拟微粒运移、沉积及发生堵塞的过程,并可优选暂堵剂尺寸,虽天然的多孔介质并不具有规则的结构,但可通过一个网络结构代替;⑤高渗储层暂堵技术,高渗储层的主要损害因素是固相侵入,因此需使用暂堵荆来形成低渗透泥饼,以防止固相和滤液进一步侵入。总之,油气层保护技术还需要进一步向前发展。

苏里格气田桃7井区水平井斜井段和水平段适用钻井液体系

鄂尔多斯盆地苏里格气田桃7井区钻探目的层为二叠系石盒子组盒7段,该区块内石千峰组和石盒子组地层(简称"双石层")极易吸水膨胀进而引起井壁失稳和钻头泥包等井下复杂情况。针对上述难题,以室内研究为技术支撑,主要考虑抑制性、润滑性能及流变性能,分别研制出了钾盐聚磺钻井液体系和强抑制低伤害暂堵钻井液体系。在该井区内一口水平井(桃7-17-19H井)所进行的实验结果表明:钻进该水平井斜井段所采用的钾盐聚磺钻井液体系具有良好的抑制性能和井眼净化能力,成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、坍塌掉块、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题;第三次开钻水平段所使用的强抑制低伤害暂堵钻井液体系同样表现出众多优点——性能稳定、失水量低、润滑防卡性能良好、暂堵效果显著、能有效保护储层。桃7-17-19H井完钻井深4 360 m,其中水平段长900 m,钻井周期39.25 d,并获得无阻流量108×104m3/d的高产气流。应用效果表明:上述钻井液体系适用于桃7-17-19H井,保证了钻井施工安全,大大提高了机械钻速,创造了苏里格气田水平井钻井周期最短的纪录,值得推广。

保护储层钻井液优化设计新方法及其应用

近年来,国内外均高度重视油气层保护技术的发展和领域的拓宽。暂堵技术是保护储层钻井完井技术的主要技术之一。针对中原油田特殊工艺井,开展了复杂地质条件下储层保护技术研究。采用一种理想充填新方法,对保护储层的钻井液暂堵方案进行了优化设计。实验结果表明,采用新方法可进一步提高储层岩心的渗透率恢复值,有利于更好的保护储层。

特低渗透砂岩储层盐敏实验及应用

以松辽盆地南部长岭凹陷腰英台区块储层岩心为研究对象,通过开展矿化度升高和降低的盐敏性实验,揭示了特低渗透储层的盐敏特性,探讨了盐敏损害机理。该区块储层岩性为岩屑长石砂岩,孔隙度为6%～16%,渗透率为0.01×10-3～10×10-3μm2,孔喉中值半径为0.01～0.54μm;粘土矿物含量为0.8%～6.5%,其中伊利石含量为20%～90%,伊/蒙间层含量为4%～36%。实验结果表明,矿化度升高和降低时,基块的盐敏程度均为弱到中等,裂缝的盐敏程度强。根据敏感性实验结果,优选出了矿化度范围适宜的两性离子聚合物甲酸钾钻井完井液,为更好地保护储层同时采用了屏蔽暂堵技术。现场应用结果表明,应用该储层保护技术的3口井,目的层井段平均井径扩大率为0.66%,比未采用该技术的邻井缩小了5.78%;表皮系数为1.75,低于没有应用该技术井的表皮系数平均值(4.54),证明以盐敏实验结果为依据设计并实施的钻井完井液技术,有效地控制了储层损害。

广谱暂堵技术在新疆陆9井区砂岩储层保护中的应用

针对新疆油田陆9井区的中、高渗砂岩油气藏的储层特点,在优选出钻井液基本配方的基础上,运用分形理论对储层孔喉和暂堵剂颗粒的尺寸与分布进行了分析,从而优选出颗粒尺寸及分布与储层孔喉尺寸及分布相匹配的暂堵剂,采用能起架桥作用和填充作用的颗粒状暂堵剂以及可变形的油溶性暂堵剂复配使用的广谱暂堵技术。实验结果表明,应用分形理论优选的暂堵配方具有较好的暂堵效果,可有效地避免储层受到严重损害;采用该优选方法能使岩心的渗透率恢复值明显提高,侵入深度明显降低,较好地解决了该地区高渗油气藏的储层保护问题;暂堵剂对钻井液性能有一定的影响,但只要加量适当,各项性能参数均能满足钻井工程的要求。