全尺寸封堵漏失地层新技术：自匹配绒囊封堵

为了在作业过程中有效封堵漏失层,研发了全尺寸自匹配绒囊封堵技术。自匹配绒囊工作液由发泡剂、稳泡剂、聚合物处理剂配制而成,起主要封堵作用的绒囊是由气核、表面张力降低膜、高黏水层、高黏水层固定膜、水溶性改善膜、聚合物高分子和表面活性剂的浓度过渡层组成的一种新型封堵材料。作业过程中,绒囊根据地层孔隙或裂缝的大小产生变形或改变性能,最大限度地占据储集层储渗空间或形成黏膜层,有效封堵大小不同的渗流通道。室内堵漏实验及现场钻井、完井、修井应用表明,绒囊工作液能够封堵不同类型的漏失地层,不需要考虑级配问题,承压能力强,适用范围广,使用时按常规水基工作液配制维护,且具有不影响其他作业的优点。图5表1参19     

渤海某油田绒囊暂堵流体修井工艺

两口井试用证明绒囊暂堵流体可以解决渤海某油田修井过程中漏失问题,但其性能和施工工艺需要进一步优化。实验表明封堵深度0.1 m,无需挤入地层更多流体以形成更深封堵带即可实现有效封堵;绒囊暂堵流体封堵能力与密度无关,塑性黏度20~30 m Pa·s、动塑比0.7~1.1 Pa/(m Pa·s)即可封堵低压漏失地层。绒囊暂堵流体封堵后用标准地层水试漏,承压能力达25.64 MPa,表明无需全井循环即可实现漏失地层封堵。陆上S181井气井全井筒段塞先导试验成功后,在渤海某油田A井储层段段塞封堵试用成功,表明绒囊暂堵流体在渤海某油田可以实施段塞封堵储层修井。     

绒囊钻井液处理煤层气钻井上漏下塌地层的施工工艺

煤层气钻井经常钻遇上漏下塌地层,通常采用调换或调整钻井液来防塌控漏,但常常会因目的不一致而难以奏效。为此,针对不同层段漏失与坍塌控制主要需求,通过室内实验优化不同钻井液性能范围及指导配方,配制封堵性能由弱到强5种配方的绒囊钻井液封堵0.1 mm、1.0 mm、2.0 mm宽的裂缝,有针对性地形成了现场新浆配制、老浆维护等工艺,并在多个区域现场完成了超过5井次的绒囊钻井液工艺应用。实验评价结果表明:(1)以封堵相同宽度裂缝至驱压20 MPa的升压周期表征体系封堵性能强弱,优选出随钻控漏、随钻堵漏、静止堵漏3套钻井液配方;(2)以饱和煤柱塞后单轴抗拉强度、三轴抗压强度增幅表征防塌性能强弱,优化出坍塌风险分别为低、中、高煤层适用的钻井液配方;(3)根据钻井液消耗速度优化新浆补充速度,以排量、表观黏度降幅及实验得到提升表观黏度等指标确定优化老浆维护工艺所需的处理剂用量;(4)现场应用效果表明,钻井流体在对付漏失、坍塌地层前,调整好性能,是取得成功的关键。结论认为,通过调节绒囊流体不同的配方可以实现煤层气井内封堵控制漏失、坍塌,该工艺为煤层以及类似破碎性地层稳定井壁提供了技术支撑。     

磨80-C1侧钻水平井绒囊钻井液实践

磨溪气田雷一段地层压力系数因开采多年降为0.8左右,修井漏失严重。针对磨80-C1侧钻水平井地层孔隙裂缝发育、地层压力系数低、钙侵、矿化度高,采用绒囊钻井液。现场应用表明,绒囊钻井液流变性能稳定,密度调节范围大,在0.70～1.20g/cm3之间,随钻封堵地层。现场利用现有设备加入专用处理剂即可配制完成绒囊钻井液且维护无需特殊处理,与原聚磺井浆混合后施工。钻进2564～2906m,钻井周期19d,增斜段机械钻速为1.95m/h,水平段机械钻速2.38m/h,全井无明显漏失。利用PPS28测压仪实测2500m井深处压力的当量钻井液密度1.05g/cm3。水平段钻进,密度1.05～1.07g/cm3,漏斗黏度48～55s,塑性黏度13～16mPa·s,动切力14～17Pa,API失水3.8～5mL,控制起下钻摩阻为40～100kN。     

自适应防漏堵漏钻井液技术研究

针对钻井液漏失地层非均质性强及漏失通道尺寸难以准确预知等问题,提出了自适应防漏堵漏钻井液技术。该技术无须明确预知漏失地层孔喉直径,能自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,适合于油层防漏、堵漏。室内评价表明,自适应防漏堵漏钻井液能在一定范围内对不同孔径分布的漏层产生良好的封堵作用。封堵率达到90%以上,封堵带压力强度大于9MPa,封堵厚度小于1cm,切片后渗透率恢复率达90%以上。现场应用证明,自适应防漏堵漏钻井液能有效提高地层的承压能力,并且有良好的防漏及堵漏效果。     

普光气田绒囊修井液结合固相堵剂暂堵深部低压气层

普光气田深部碳酸盐岩地层天然裂缝、溶洞与改造后人工裂缝结构共存,井筒液柱与地层形成压差时成为漏失通道,需实施暂堵。绒囊修井液封堵低压气层可行,但封堵大尺度通道用量过大,为此,引入固态堵剂辅助绒囊修井液降低流体用量。室内串联直径38 mm、长60 mm,含缝宽5.0 mm贯穿裂缝的人造岩心,模拟大尺度漏失通道。绒囊修井液复合质量分数0.1%~1.5%的碳酸钙颗粒和纤维,对比单一体系与复合体系注入裂缝至驱压达20 MPa时流体用量;封堵后,注入破胶液解除暂堵,重复测定清水流速恢复效果。实验结果表明,相同承压所需绒囊修井液体积随固态堵剂加量增大而下降12.3%~60.5%,与固态堵剂加量正比关系较明显;破胶后,裂缝中清水流速恢复率达98%,伤害程度较低。S-3X井、P-2Y井分别试验绒囊修井液与纤维、绒囊修井液与颗粒复合封堵技术,计算提高地层承压26 MPa、32 MPa,复合体系用量相对单一体系降幅超过30%。绒囊修井液复合固相堵剂满足普光气田深部气层大尺度漏失通道中封堵性与经济性双重要求,扩展了绒囊流体应用领域。     

沁平12-11-3H煤层气六分支水平井绒囊钻井液技术

沁水盆地3#高阶煤层,煤层气钻井过程中掉块、垮塌、漏失、卡钻,成功率很低。沁平12-11-3H井三开是由2个主支、6个分支组成的多分支水平井,使用绒囊钻井液13 d完成进尺4 189.49 m。根据不同井下情况、固控设备情况,加入成核剂、成膜剂、囊层剂和绒毛剂等4种绒囊钻井液主处理剂,调整钻井液性能:密度0.96~1.08 g/cm3,塑性黏度7~17 mPa·s,动切力4.0~10.22 Pa,煤层钻遇率达95%,完成地质要求且平均机械钻速12.65 m/h,较邻井提高11.55%。全井考验了绒囊钻井液高固相容纳能力、漏失地层封堵能力、井塌卡钻处理能力、气侵维持性能能力。建议加强固控设备配套,进一步提高钻井液性能。     

新型钻井液封堵剂FLD的研究及应用

渤海某些油田油层段为高孔高渗砂岩,钻井液大量漏失,并且对油层造成污染,研究开发了一种新型钻井液封堵剂FLD.实验结果表明,加入新型钻井液封堵剂FLD的PLUS/KCl钻井液体系,可以减小钻井液侵入深度,提高渗透率恢复值,具有良好的储层保护效果,能够满足微裂缝发育、高孔高渗等易产生漏失复杂地层钻井技术的要求.现场应用也取得了良好的效果.     

仿生绒囊钻井液煤层气钻井应用现状与发展前景

仿照细菌结构开发了含仿生绒囊的钻井液。CLY-A井欠平衡钻井表明,无需附加设备,调整钻井液密度0.8~1.0 g/cm3即可循环;CLY-B井空气钻井表明,空气钻井过程中添加不同绒囊处理剂,可实现空气、雾、泡沫和绒囊不停钻转换钻井工作流体;DFS-C井防漏堵漏钻井表明,分压、耗压、撑压方式可控制钻井液漏失速度;FL-D分支井钻井表明,该钻井液具有低剪切速率下高黏度和高剪切速率下低黏度的特性,能够提高井眼清洁效率和机械钻速;J-E井不同压力系统共存于同一裸眼的井下复杂处理表明,该钻井液可以提高低压井段承压能力,满足动态窄密度窗口地层安全钻井。绒囊钻井液应加强绒囊结构微观研究、绒囊钻井液类型开发和低密度循环极限评价等,满足更多地层条件钻井需要。     

裂缝封堵层形成机理及堵漏颗粒优选规则

针对裂缝性地层封堵层形成机理和封堵规则尚不明晰的问题,基于封堵实验和颗粒物质力学方法研究了裂缝性地层封堵层的形成过程,分析了封堵层组成及颗粒配比,揭示了封堵层形成的本质及破坏的驱动能量,提出了钻井液防漏堵漏颗粒优选规则。研究表明封堵层的形成过程经历了从惯性流、弹性流到准静态流的流态变化过程。封堵层由封端颗粒、架桥颗粒和填充颗粒组成,3种堵漏颗粒的配比是设计堵漏体系的重要依据。封堵层形成的本质是体系发生非平衡性Jamming相态转变,封堵层颗粒体系对压力的响应由熵力驱动,熵越大封堵层越稳定。根据提出的规则优选了堵漏材料、优化了堵漏体系,封堵效果优于其他常用规则,可有效提高封堵层承压能力,为解决裂缝性地层漏失提供了理论和技术依据。     

哈南油田保护储层钻井完井液新技术

针对二连地区哈南油田储层特性和使用钾铵基钻井完井液体系特点,研究出一种新的保护油封堵剂L－RP,加入L－RP后的钻井液能在一定深度内彻底封堵储层孔喉,减少钻井液及后续流体进入储层的量,降低外来流体对储层的污染,该封堵层经射孔后解堵,所以封堵层深度必须小于射孔深度,以便射孔后井筒与储有较完善的连通,达到保护油层的目的。L－RP主要成分为磺化沥青和惰性粒子,与储层特性与钾铵基钻井完井液体系配伍性好,同时提出2项评价保护储层效果的参数,封堵效率和封堵深度。封堵效率应大于90％,封堵深度应小于1cm,在哈南油田现场应用表明,保护油层封堵剂L－RP的保护油层效果良好,完善井达到了100％。     

郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验

郑庄煤层气田郑X井欲实施绒囊暂堵流体重复压裂转向,既形成新裂缝又不影响原缝生产,增加供气体积以达到满意产量。室内先用绒囊流体暂堵直径38 mm煤岩柱塞的中间人工剖缝,后用活性水测试绒囊流体暂堵剖缝承压能力达20 MPa,超过地层18 MPa的破裂压力,满足转向要求;绒囊暂堵流体伤害郑庄煤岩柱塞渗透率恢复值85%,满足原缝继续生产要求;现场利用混砂车和水罐建立循环,通过剪切漏斗配制密度为0.94～0.98 g/cm3、表观黏度为30～34 mPa·s的绒囊暂堵流体。先用活性水顶替检测原缝是否存在后,用排量为3.0～3.5 m3/h注入绒囊暂堵流体60 m3,停泵30 min油压稳定在12 MPa,表明绒囊封堵原缝成功。用活性水压裂液压裂,油管压力上升至18 MPa时出现破裂。微地震监测新缝方位为N13°W,相对于原缝N42°E转向55°。压后间抽2 h产气200 m3,是压裂前产量的2倍以上。采用微地震监测和对比压裂前后产量证明,绒囊可迫使压裂液转向压开新缝,且不伤害原裂缝,适用于煤层气老井重复压裂恢复生产。      

非均相聚合物驱油藏防砂井近井挡砂介质堵塞机理实验研究

针对非均相复合驱油田开发出现的聚合物堵塞问题,利用非均相复合驱介质堵塞模拟实验装置,使用粒径中值0.15 mm地层砂和粒径0.6～1.2 mm砾石,分别采用清水、增黏基液、聚合物与PPG复配液等3种流体以及防砂油井中的聚合物堵塞物样品,开展了聚合物堵塞物对近井挡砂介质的堵塞模拟实验。结果发现:砾石层内聚合物堵塞物明显趋向于沿高渗透带运移,受液体剪切携带会剥落小尺寸黏团,挤入深部砾石层孔喉中,阻碍了地层砂运移,从而加剧了砾石层的堵塞程度,导致总体渗透率下降,且堵塞程度与堵塞物含量呈正相关。研究结果表明,非均相复合驱砾石充填防砂井近井地带堵塞是聚合物原液、聚合物堵塞物及固相颗粒的物理化学复合堵塞的结果,需尽早采取解堵措施,防止堵塞程度进一步加剧。      

长庆油田多层系精准堵漏技术研究与应用

为保证油气当量的稳步增加,钻井区域在逐年拓展,井漏问题日益凸显,已严重制约着钻井提速增效。单一漏失层位堵漏难题已形成高效的治理手段,但针对长裸眼井段多套易漏层位治理目前无有效手段,因此文章通过对长庆油田漏失层位分析,明确易漏层位的漏失机理;发生漏失后采用以井温法和流量法为主的“多参数”测漏工具,进行长裸眼井段漏失层位识别,明确漏失位置;最后应用研发的高效疏水堵漏工作液进行专项堵漏,形成了一套长庆油田长裸眼多层系精准堵漏技术。多参数测漏工具漏层识别精度±30 m,测漏时间4 ~ 6 h,为后续堵漏提供数据支撑;高效疏水堵漏工作液由胶凝材料和惰性材料进行配伍,2 mm缝板承压可达12 MPa,满足高承压堵漏需求。该技术现场应用三口井,均实现一次堵漏成功,为我国非常规油气井钻井勘探中遇到的堵漏难题提供技术借鉴,助力钻井提速增效。     

LXC-005井胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏技术

LXC-005井在钻井、固井过程中陆续发生井漏,主要漏层为处于断裂带的煤层和漏失压力很低的砂层,先后用复合堵漏材料配成的复合堵漏钻井液和水泥堵漏11次无效。针对砂层、煤层裂缝的严重漏失情况采用了混合法堵漏技术,先用复合堵漏钻井液堵漏架桥,然后应用复合堵漏钻井液与水泥混配而成的水泥浆即胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏。该井应用胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏技术堵漏2次,取得了堵漏作业成功,为下套管、固井提供了一个稳定的井眼。下套管固井过程中未发生任何复杂情况,固井质量全优。实践证明,胶质复合堵漏材料(大颗粒)水泥浆适合于孔隙大的砂层和裂缝性煤层的堵漏作业。     

水平井投球暂堵压裂炮眼封堵的有效性及影响因素研究

水平井投球暂堵压裂封堵炮眼技术是油气增产的重要技术之一,可有效地提高非常规油气资源开发效率。水平井中暂堵球运动和封堵炮眼过程较为复杂,存在井下暂堵位置不确定、暂堵球易脱落等问题。文章采用DEM—CFD耦合方法建立水平井投球暂堵数值模型,分析了水平井筒流场特性及暂堵球封堵炮眼的过程,以及不同工况参数对暂堵球封堵炮眼有效性的影响。结果表明：水平井压裂中射孔分流能力具有差异性,改变压裂液排量、黏度对改善簇内射孔分流均匀性不明显;当暂堵球在炮眼处满足封堵临界力学条件,可有效封堵炮眼,反之则脱离炮眼;只增加注入排量对封堵炮眼效率提高不明显,进入射孔簇前减小暂堵球与炮眼垂直距离,有利于暂堵球封堵炮眼;通过增大直径比、投放浮力球或悬浮球可以有效提高暂堵球封堵炮眼效率。该研究对认识水平井投球暂堵压裂工艺过程具有指导意义,为优化水平井炮眼封堵工艺提供理论和技术支撑。     

硬脆性泥页岩钻井液封堵性评价方法

调研了钻井液封堵性评价方法,并针对硬脆性泥页岩的特点,筛选出4种方法进行对比实验。研究发现:高温高压滤失量能表征钻井液泥饼渗透性;高温高压砂床、渗透性封堵（PPT）等评价方法,能评价钻井液对泥页岩微米级固定裂缝或孔喉的封堵效果,但不能够准确地评价纳米级封堵剂的封堵效果,也不能反映钻井液与泥页岩相互作用过程中,岩石裂缝或孔喉发生变化情况下封堵剂的封堵效果;而压力传递实验能够评价各种类型封堵剂对硬脆性泥页岩裂缝或孔喉的封堵效果,还能反映不同类型的封堵剂在钻井液与泥页岩相互作用过程中,发生裂缝或孔喉尺寸变化情况下的封堵效果。      

钻井液致密承压封堵裂缝机理与优化设计

针对钻井液防漏堵漏技术难题,借鉴微观颗粒物质力学“强力链”基本原理,提出了评价防漏堵漏材料的颗粒强度、颗粒弹性、颗粒表面摩擦等主要精细化技术指标,建立了相应的实验表征方法,揭示了基于微纳米尺度的钻井液致密承压封堵机理,给出了钻井液强化致密承压封堵优化设计方法,即通过合理的颗粒类型、粒度级配与浓度控制,刚性颗粒、弹性颗粒、纤维材料等协同封堵裂缝,可形成具有“强力链网络”的致密承压封堵层,显著提高地层承压能力。研制了钻井液封堵特性评价动态模拟实验装置,可模拟不同地层温度、压力条件下不同开度裂缝的漏失与封堵过程,为致密承压封堵机理及钻井液防漏堵漏效果评价提供了实验方法。采用所研制的封堵动态模拟实验装置,优化了不同开度楔形裂缝的强化致密承压封堵钻井液配方。实验结果表明,其具有良好的自适应裂缝开度致密封堵特性,承压能力达8 MPa以上,可显著提高地层承压能力。     

油溶性暂堵剂YDJ-1的制备及性能评价

随着油田注水开采的日益增加,储层非均质性增加、综合含水上升,严重制约着原油产量。堵水酸化作业能有效封堵高渗透层,提高低渗透层的可动用储量,使酸液均匀分布在地层,有效缓解层间矛盾。通过优选堵水不堵油的材料,制备得到具有选择性封堵的YDJ-1油溶性暂堵剂,其配方为:70%C9石油树脂+15%改性沥青+7%黄原胶+8%纳米纤维。考察了YDJ-1的溶解能力,并评价了YDJ-1在不同渗透率岩心中的阻力系数、突破压力梯度以及封堵率。结果表明,YDJ-1油溶性暂堵剂在原油中的溶解率在98%以上,对岩心堵水率在95%以上,封堵层的突破压力梯度最大能够达到50 MPa/m以上,具有良好的注入性、封堵性和选择性。