非渗透性低失水水泥浆保护储层的机理研究

固井水泥浆会对储层造成损害已是不争的事实。实验分析和理论研究表明：①高pH值条件下水泥浆中的大量过饱和无机物离子与地层水作用将产生大量结晶物和沉淀物（诸如Ca(OH)₂、CaCO₃、CaSO₄等），它们进入储层必然会缩小裂缝和孔喉，导致储层导流能力下降而损害储层；②钻井液动态污染后，若去掉外滤饼，再经水泥浆污染后岩心的整段渗透率恢复值只有35%～45%，此时仅靠内滤饼作用，油层保护效果不是太好，固相颗粒侵入深度将超过5.5 cm；钻井液动态污染后，若不去掉外滤饼，再经水泥浆污染后岩心的整段渗透率恢复值高达60%～70%，此时内外滤饼共同作用，油气层保护效果较好，固相颗粒侵入深度将只有2.5 cm。这说明外滤饼的存在对水泥浆的固相和液相确有很大的阻渗作用，而以降失水剂RC800为主配出的非渗透性低失水水泥浆会在近井壁地带形成一层高分子薄膜，阻止了水泥浆固相和滤液侵入储层，它相当于恢复了因要提高固井质量而人为破坏了的外滤饼的作用，从而保护了油气储层。     

塔里木盆地深层中-高渗砂岩储层钻井完井损害评价

针对塔里木盆地A区块深层中孔中-高渗砂岩储层钻井完井过程中储层损害严重的问题,基于储层地质特征分析了潜在的储层损害因素,通过室内损害评价试验和钻井液侵入深度数值模拟评价了储层损害的程度,分析了储层损害的机理,探讨了储层损害控制原则。试验结果为:储层流体敏感性损害率为11%~34%,总体较弱;钻井液损害较严重,钻井液动态损害储层岩样的渗透率恢复率为35%~70%,钻井液滤液静态损害储层岩样的损害率为28%~47%;钻井周期内钻井液滤液侵入储层的深度可达几十米。研究结果表明,钻井液固相颗粒粒径偏小和深层高温下屏蔽暂堵材料的磨蚀粒度降级导致滤饼暂堵能力和承压能力不足,引发固相堵塞和钻井液与地层流体的不配伍反应,造成了A区块深层中-高渗砂岩储层损害。研究成果可为制定深层中孔中-高渗砂岩储层损害控制原则及配套技术措施提供依据。      

固井水泥浆对储层损害的再认识

固井作业是油气田开发过程中的重要一环,其对储层的损害主要由水泥浆滤液造成且是永久性的。储层损害程度与水泥浆滤液组分和侵入范围有关,射孔完井时孔眼长度是否大于滤液侵入深度,直接关系到水泥浆对储层的损害程度和油气井后续产量。通过分析水泥浆对储层的影响,提出了一种根据固井施工设计参数计算水泥浆滤液最大侵入深度的方法。该方法所需参数容易获得,计算简便,考虑了水泥浆动态和静态滤失阶段的极限滤失情况,可作为射孔完井时射孔深度设计的参考,对油气井储层保护和射孔完井参数设计具有重要意义。一般来说,采用密度1.9 g/cm~3的水泥浆对砂岩储层进行固井时,水泥浆滤液侵入储层深度在常规射孔范围内,水泥浆对储层的污染可以忽略不计。     

垦利10-1油田修井作业储层保护技术北大核心CSCD

垦利10-1油田沙三段渗透率8.2~839.1 mD,孔喉半径平均值7.84μm,泥质含量4.2%~32.8%,修井作业漏失修井液极易对储层造成损害。通过分析垦利10-1油田修井作业储层损害机理,得到该油田储层损害原因主要为外来固相颗粒堵塞、有机垢堵塞、无机垢堵塞和水锁。提出了快速过滤技术、加热车加热技术、防水锁技术、防垢技术和自生热解堵技术等“物理+化学”多种技术方法配合使用的储层保护技术。垦利10-1油田现场应用效果表明,本文所提出的储层保护技术可显著提升储层保护效果,使产量恢复期由20 d以上降低至3~6 d,为该类油田储层保护提供了新思路。     

厄瓜多尔Parahuacu油田固井技术

厄瓜多尔Parahuacu油田固井时,二界面易发生边底水窜,水泥浆滤液及固相易侵入储层孔喉,采用常规密度水泥浆易发生漏失。针对这些问题,通过模拟冲洗试验,研制了酸性冲洗液、暂堵型隔离液和界面胶结增强剂,配成了多效固井前置液;通过选用空心玻璃微珠、确定液固比设计窗口、控制滤失量和增强防水窜性能,研制出一种防水窜胶乳低密度水泥浆。室内试验结果表明,多效固井前置液能清除井壁95.0%的结构性滤饼,使储层渗透率恢复率超过90.0%,水泥界面胶结强度提高5倍以上;防水窜胶乳水泥浆密度1.74 kg/L,浆体性能稳定,API滤失量不大于20 mL,静胶凝强度过渡时间短于10 min。由上述前置液、水泥浆和相关配套技术措施（如扶正器加放措施、注替方案设计）形成的固井技术,在Parahuacu油田5口井进行了应用,套管居中度达到85.8%,水泥浆环空顶替效率超过95.0%,储层区域未发生水泥浆漏失和边底水窜,固井质量优良。研究结果表明,Parahuacu油田固井技术现场应用效果显著,能解决该油田油层固井中存在的问题。      

文23储气库储层段钻井液及储层保护技术

针对中原油田文23储气库储层段施工过程中地层压力系数低、分布紊乱，水敏性强，储层保护要求高等特点，研发出抗温120℃、密度0.85～1.00 g/cm³的可调防漏型微泡钻井液，以及屏蔽暂堵和非渗透弹韧性水泥浆等关键技术，从而减少钻井液漏失，提高固井质量，保护油气层；同时，通过加强预封堵、强化微泡钻井液密度控制、做好固井前地层承压等工作，进一步完善了现场施工工艺。相关技术在文23储气库储层段应用66口井，漏失发生率仅为13.6%，储层段固井质量优良率达98.5%；后期注气作业中，单井平均注气速率达50×10⁴m³/d，超预测值15×10⁴～20×10⁴m³/d的1.5～2.0倍，且储层保护效果明显。     

沁水盆地在用煤层气钻井液伤害沁水3#煤岩室内评价

研究沁水3#煤岩储层钻井液储层伤害机理,对沁水煤层气开发至关重要。室内对比测定了清水、绒囊、膨润土聚合物等3类钻井液伤害端氏煤矿3#煤岩柱塞前后渗透率值。结果表明,清水、绒囊钻井液、膨润土聚合物钻井液伤害煤岩柱塞平均渗透率恢复值为70.88%、84.22%和49.26%。结合渗透率恢复实验数据、煤岩柱塞伤害时漏失情况,分析钻井液储层伤害的主要因素有钻井液滤液及颗粒伤害、煤岩自身煤粉及微粒运移、某些表面活性剂与地层不配伍等。建议钻井使用无固相控制煤粉运移的钻井液,适当使用处理剂封堵地层控制滤液与煤层接触机会,根据具体煤岩情况优选表面活性剂避免煤岩与表面活性剂不配伍造成储层渗透率降低。     

叙利亚Gbeibe油田储层敏感性实验分析

为了识别注入油藏中的流体对储层的伤害情况,根据储层敏感性流动实验评价方法,对叙利亚Gbeibe油田主要目的层Chilou储层进行敏感性实验评价,结果表明油藏地层具有一定程度的速敏、水敏、盐敏、碱敏及应力敏感性,无酸敏(15%HCL)。根据该实验结果,在Gbeibe油田开发中应注意保持地层压力在一定水平,以防地层上覆压力过度增加引起孔喉的压缩变形带来的渗透率降低;开展注水作业时注水速度不能高于临界流速,水的矿化度不能低于临界矿化度141 046 mg/L,防止黏土地层颗粒运移及黏土矿物水化膨胀造成渗透率降低;钻井、固井、作业中注意储层保护,防止碱性滤液对储层伤害。     

保护石炭系气层的固井技术

固井作业对地层的损害不仅同钻井液引起的损害有相似的原因和规律，也有其特殊的作用机理和损害。水泥浆对川东石炭系碳酸盐岩气层的损害主要表现为滤液和固相颗粒侵入地层，引起地层泥膜及化学反应，堵塞裂缝和孔隙，使油、气通道面积缩小。文章介绍了川东石炭系碳酸盐岩地层的特征及固井水泥浆对油气层造成的各种伤害，并介绍了适合川东保护油气层固井的水泥外加剂、水泥外加剂配方及保护产层的固井方法等。     

纤维水泥防漏实验研究

在孔隙型低压地层、渗漏型地层和诱导裂缝性地层固井时,水泥浆低返一直是影响固井质量的一大技术难题.室内实验评价了ZRF防漏增韧纤维水泥浆的常规固井施工性能和防漏性能,分析了其抗渗作用机理及堵漏机理.ZRF防漏增韧纤维材料具有一定辅助降失水功能,可提高水泥浆的沉降稳定性,使游离水降至很少,能够降低水泥石的渗透率和体积收缩率.评价结果表明,ZRF纤维防漏增韧水泥浆可以同时解决固井过程中的水泥浆漏失和改善水泥石脆性的技术难题,能封堵3 mm以下的裂缝性漏失和孔径小于0.45 mm的渗漏性漏失.     

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固井作业对地层的损害不同钻井液引起的损害有相似的原因和规律，也有其特殊的作用机理和损害。水泥浆对川东石炭系碳酸盐岩气层的损害主要表现为滤液和固相颗粒侵入地层，引起地层泥膜及化学反应，堵塞裂缝和孔隙，使油，气通道面积缩小。文章介绍了种东石炭系碳酸盐岩地层的特片及固进水泥浆对油气层造成的各种伤害，并介绍了适合川东保护油气层固井的水泥外加剂，水泥外加剂配方及保护产层的固井方法等。     

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆（MTC）固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca²⁺的质量分数远远大于MTC固井液中Ca²⁺的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂,而MTC固井液中Na⁺的质量分数则大于油井水泥浆中Na⁺的质量分数;Na⁺可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。     

垦利10-1油田修井作业储层保护技术

垦利10-1油田沙三段渗透率8.2～839.1 mD,孔喉半径平均值7.84μm,泥质含量4.2%～32.8%,修井作业漏失修井液极易对储层造成损害。通过分析垦利10-1油田修井作业储层损害机理,得到该油田储层损害原因主要为外来固相颗粒堵塞、有机垢堵塞、无机垢堵塞和水锁。提出了快速过滤技术、加热车加热技术、防水锁技术、防垢技术和自生热解堵技术等"物理+化学"多种技术方法配合使用的储层保护技术。垦利10-1油田现场应用效果表明,本文所提出的储层保护技术可显著提升储层保护效果,使产量恢复期由20 d以上降低至3～6 d,为该类油田储层保护提供了新思路。     

准噶尔盆地西北缘二叠系储层特征及分类

准噶尔盆地西北缘二叠系储层包括了砂砾岩、火山碎屑岩和火山岩两大类,总体上属于低-中孔渗储层,但孔隙度、渗透率的分布较为分散,显示了二叠系储层物性的非均质特征.碎屑岩储层中主要的储集空间为剩余粒间孔隙以及在此基础上扩大溶蚀的孔隙;火山岩储层中则以火山岩基质溶蚀孔为主,构造缝、溶蚀缝次之.次生溶蚀孔隙是形成高质量储层的重要组成部分.研究发现,次生孔隙发育带与地层沉积间断密切相关.通过对储层物性和孔隙结构等8个参数变量采用Q型因子分析后,确定了孔隙度下限为9%,碎屑岩储层的渗透率下限为0.2×10^-3μm²,火山岩储层的渗透率下限为0.2×10^-3μm².以此为标准可将二叠系碎屑岩储层和火山岩储层划分为类.     

改善水泥浆与CO2污染钻井液的相容性技术措施

水泥浆与钻井液之间的接触污染对固井顶替效率和施工安全影响巨大,其原因之一是来自于地层的CO₂对钻井液的污染导致水泥浆与钻井液相容性恶化。为此,选择了四川盆地川东地区3口井的水泥浆与CO₂污染的钻井液进行相容性实验,结果表明,水泥浆与CO₂污染的钻井液混合后,浆体的流动性变差,稠化时间快速下降,仅靠简单的对钻井液降黏度切力、调整pH值技术措施已不能满足固井施工作业的要求。按改善水泥浆与CO₂污染钻井液相容性的技术路线,研究总结出了固井前处理受CO₂污染钻井液的4个技术对策,包括部分或全部置换井筒受污染钻井液、对污染的钻井液进行过饱和Ca²⁺处理、加入钻井液抗污染处理剂和合理设计前置液用量,满足了钻井液与水泥浆的相容性实验及生产要求,可有效地指导固井注水泥的安全施工。在目前国内外缺乏统一规范的相容性实验方法情况下,川东地区固井前所采用的处理CO₂污染钻井液的技术做法对于进一步完善天然气井固井准备的技术措施具有参考价值。     

油田作业液储层损害机理试验研究

为了研究油田作业液对储层的损害机理,以涠12-1油田天然岩心和人造岩心为研究对象,开展了多种作业液污染储层的试验研究。结果表明,油基钻井液滤液、原油和油基钻井液滤液分别污染岩心后用注入水驱替时,岩心渗透率显著降低,而用煤油驱替时,渗透率变化不大。油基钻井液固相、原油、完井液分别污染岩心后用注入水驱替时,岩心渗透率严重降低。各作业液间及其与地层水之间不配伍是使岩心渗透率降低,造成储层损害的重要原因。     

B-A8井储层特征及损害因素分析

为了解决B-A8井投产后出现油气产量的变化和油嘴尺寸变化不吻合的问题，同时为N区块后期的开发提出建议。该文以B-A8井所用的流体和储层岩心为对象，通过孔渗分析、X衍射分析、扫描电镜分析等实验技术获得B-A8井的储层特征，进一步结合储层温压情况和流体性质，分析储层损害的主控因素。结果表明储层为低孔低渗特征，黏土矿物以高岭石和伊利石为主，另有少量绿泥石。孔喉属于微细喉道。B-A8井表现为强盐敏，中等偏弱水敏，弱速敏，同时存在形成无机垢CaCO₃和MgCO₃的风险。建议后期在N区块开发时尤其注意钻完井以及其他作业工艺中的工艺流程，如工作液类型、速度等条件，避免储层受到严重的敏感性伤害。     

理想充填堵漏工艺在温储6井的应用

温储6井是吐哈油田XX储气库的一口先导试验井,该井三开储层段西山窑组属于超低压枯竭地层,地层压力系数只有0.25~0.27,并且受邻井井下压裂影响,砂岩裂缝明显,在钻进过程中极易发生钻井液失返性恶性漏失。为了实现在三开储层漏失井段的顺利取心,同时保证固井质量,根据储层裂缝宽度,基于理想充填理论优化架桥颗粒粒级分布,结合延迟水化膨胀颗粒、弹性石墨和高效刚性架桥颗粒等特殊堵漏材料,应用该套堵漏工艺在该井三开取心和固井前承压堵漏过程中开展了多次成功堵漏作业,在易漏地层累计取心4桶,长度为32.2 m,收获率为100%;三开固井前,筛除堵漏材料后,最高承压为5.8 MPa,常规密度水泥浆固井期间无漏失发生。理想充填堵漏工艺的成功,为解决类似砂岩低压裂缝漏失难题提供了新的思路,为后续该储气库的有效开发提供了技术保障。      

孔喉结构对CO2驱储层伤害程度的影响

在CO₂驱提高采收率的过程中,CO₂与原油、基质矿物的相互作用会对储层孔喉结构造成一定的伤害。为了揭示孔喉结构对CO₂驱储层伤害程度的影响,利用高压压汞、扫描电镜结合核磁共振技术,通过室内物理模拟实验确定岩心样品的孔喉堵塞程度,评价了不同孔喉结构的岩心样品在CO₂驱过程中的伤害程度,明确了CO₂驱储层伤害机理。实验结果表明：CO₂驱过程中产生的沥青质沉积及酸化作用对储层孔隙度的影响很小,实验岩心样品的孔隙度降幅为1%左右,而渗透率受到的伤害程度较高,Ⅲ类孔隙结构岩心的渗透率降幅达20.55%,且渗透率越低、孔喉结构越差,渗透率受到伤害的程度越高;孔喉堵塞程度与孔喉结构参数成正相关关系,孔喉结构越差,中值半径越小,越容易发生孔喉堵塞;Ⅰ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度较低,Ⅲ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度明显增高,最高可达到34.32%。该研究结果可为CO₂驱现场高效应用提供依据。     

元坝气田抗高温耐腐蚀水泥浆体系研究及应用

针对四川盆地元坝气田在固井过程中面临的高温、高压及高含H₂S、CO₂酸性气体等难题,通过对防腐机理研究和实验对比方法,成功研制了抗高温防气窜防腐蚀胶乳水泥浆体系。室内实验结果表明：优选的高温缓凝剂可抗高温150 ℃;加入胶乳和稳定剂能降低水泥石渗透率和孔隙度,可显著提高水泥石防腐防气窜性能;通过颗粒级配原理,优选水泥加重材料,可保证高密度条件下水泥浆沉降稳定性、流变性、强度三者之间平衡协调。现场应用表明,所研制的水泥浆的固井质量得到明显提高,固井质量平均优良率达到72%,元坝酸性气田固井满足了后期开采要求,适宜进一步推广应用。