暂堵型保护油气层钻井液技术研究进展与发展趋势

通常在勘探开发油气过程中会发生不同程度的油气层损害,导致产量下降、甚至"枪毙"油气层等,钻井液是第一个与油气层相接触的外来流体,引起的油气层损害程度往往较大。为减轻或避免钻井液导致的油气层损害、提高单井产量,国内外学者们进行了长达半个世纪以上的研究工作,先后建立了"屏蔽暂堵、精细暂堵、物理化学膜暂堵"三代暂堵型保护油气层钻井液技术,使保护油气层效果逐步提高,经济效益明显。但是,与石油工程师们追求的"超低"损害目标仍存在一定差距,特别是随着非常规、复杂、超深层、超深水等类型油气层勘探开发力度的加大,以前的保护技术难以满足要求。为此,将仿生学引入保护油气层钻井液理论中,发展了适合不同油气层渗透率大小的"超双疏、生物膜、协同增效"仿生技术,并在各大油田得到推广应用,达到了"超低"损害目标,标志着第四代暂堵型保护油气层钻井液技术的建立。对上述4代暂堵型保护油气层技术的理论基础、实施方案、室内评价、现场应用效果与优缺点等进行了论述,并通过梳理阐明了将来的研究方向与发展趋势,对现场技术人员和科技工作者具有较大指导意义。      

低渗天然气层的平衡压力钻井问题

对低渗天然气层的地层特性进行了描述，提出低渗气层的毛细管压力是地层损害主要因素，并把它作为平衡压力钻井设计和施工所应考虑的问题，以便在钻井过程中减轻钻井液对低渗气层的损害。     

压裂技术在东海低渗气田开发中的应用

随着开采工艺技术的进步、油价一直在高位运行,那些埋藏在东海海域过去被认为开发无经济效益的所谓"差气层、干层或致密层"进入了开发工作者的视野。通过对东海T气田A5井始新统平湖组低渗气藏进行压裂开发试验,取得了预期的效果,单井产量大幅提高,证明压裂可以成为有效动用低渗天然气储量的有效措施,是提高东海天然气储量动用率和采收率的有效途径。同时,也表明对东海低渗气层的认识应予以调整,重新确定气层判别标准。     

泌阳凹陷深层系油气层损伤因素及保护与改造技术

泌阳凹陷深层系主要指核桃园组三段下亚段V砂组至大仓房组,属于低孔低渗储层,油气层损伤因素较为复杂,其中以粘土物质分散运移及外力作用影响最大,在钻井、完井及射孔试油过程对油气层造成较大损害,使应该发现的油气层没被及时发现,同时低孔低渗油气层产能较低,必须通过有效的改造措施才能使单井产能提高。通过研究,形成了适合低孔低渗油气层保护的优质钻井液配方、合适的屏蔽暂堵及先进的聚合醇油保技术、优质射孔液及负压射孔油保技术等。改造方面,优选出耐温能力强、配伍性好、低摩阻、携砂能力强的压裂液,并推广应用先进的大型压裂工艺技术,在赵凹-安棚等地区起到十分显著的效果。     

超低渗广谱油层保护技术在板深51区块的应用

板深51区块存在压力敏感地层，在非目的层井段存在大段高渗低压砂岩，而目的层又属于高压低渗地层，属于难采油气田。室内进行的砂床滤失量、砂床封堵带承压能力、岩心封堵带的承压能力及油气层保护效果实验表明，在超低渗钻井液中增加固相含量，能够提高超低渗透膜结构强度，提高地层承压能力，降低砂床侵入深度，增强保护油气层效果，而且有选择性地增加有用固相效果更佳。基于这一理论，研究成功了超低渗广谱屏蔽暂堵油层保护技术，并在板深51区块长22—15井和长23—17K井进行了试验应用。该技术的关键是依据地层特性确定复配暂堵剂。长22-15井和长23-17K井射孔后未经过压裂、酸化、排液处理，获自喷高产，尤其是长22-15井形成自喷油流，创油田单井试采产量最高记录。应用结果表明，超低渗广谱保护油气层钻井液技术封堵隔层的承压能力强，很大程度地提高了漏失层的承压能力和破裂压力，较好地解决了含多套压力层系长裸眼段钻井过程中发生的漏失、井喷、卡钻、油气层保护等技术难题。     

大牛地气田保护储层钻井液技术

大牛地气田为低孔低渗砂岩气藏,自产能力低,如不采取全面系统的油气层保护技术,完井后气层基本无自然产能,压裂改造后,单井产气量也普遍较低.通过对储层特征和钻井过程中造成地层伤害的主要因素进行研究,探索出了一套针对大牛地气田的钻井液保护技术,主要包括:屏暂暂堵技术、钾铵基钻井液、两性离子钻井液、聚醚多元醇钻井液、改性天然高分子钻井液等.保护气层钻井液技术的应用,提高了机械钻速和井身质量,减少了钻井液对气层的浸泡时间,解决了井壁失稳、气层伤害问题,提高了气产量.其中,屏蔽暂堵技术对于裂缝性气层具有较好的保护能力;钾铵基钻井液对基质渗透率损害非常小,适合于裂缝不发育的开发井施工,在裂缝发育的区块应结合屏蔽暂堵技术对气层进行全面的保护;聚醚多元醇和改性天然高分子钻井液可以进一步推广应用.     

裂缝性低渗砂岩气藏水基钻井液欠平衡钻井储层保护

采用水基钻井液欠平衡钻进裂缝性低渗砂岩气层时,裂缝面和基质孔隙内同时存在指向地层的毛细管力,欠平衡压差并不能完全抵消该力,因而为钻井液侵入提供了驱动力。评价水基钻井液欠平衡钻井是否对裂缝性低渗砂岩储层造成损害的相关研究较少,为此,设计了一套试验装置模拟水基钻井液欠平衡钻井条件,研究了裂缝性低渗砂岩气藏在水基钻井液欠平衡钻井过程中的损害情况及其机理。研究结果表明:水基钻井液欠平衡钻井过程中逆流自吸效应以及伴随的钻井液吸附是造成储层损害的主要原因,但损害程度低,侵入深度浅;如果欠压状态不稳定,钻井液会迅速侵入裂缝,影响其渗流能力,并且这种影响随裂缝宽度的增大而增强。     

低孔低渗气田长水平段水平井钻井技术

通过理论研究和现场试验,以国内现有钻井装备条件为基础,形成了包括井眼轨迹控制技术、电磁波随钻测量技术、无固相钻井液技术和欠平衡钻井技术的长水平段水平井钻井配套技术,并在大牛地气田DP4、DP5、DP6等3口井进行了应用.实践表明,充气全过程欠平衡钻井技术提高了大牛地气田机械钻速,达到了在钻井过程中保护油气层、及时发现油气层和提高单井产量的目的.总结了长水平段水平井井眼轨迹控制的基本方法,提出了其他相关技术的发展建议,对于高效开发低孔低渗油气田具有重要的指导作用.     

利用灰色关联法分析低渗气藏压裂影响因素

水力压裂工艺是低渗透气田的一项主要增产措施。影响气层压后效果的因素有很多,分析各影响因素对压裂后无阻流量的影响程度,时改善压裂开发效果和提高单井产量具有重要意义,文中利用灰色关联法,对鄂尔多斯盆地盒8低渗透气层的29口压裂井进行分析,研究结果表明：影响压后产量的主要因素依次为储层渗透率、砂量、排量和气层厚度;在其他条件相同的情况下,优选渗透率高、气层厚度大的压裂井,在合理的范围内采用较大的排量和砂量进行压裂施工,能获取较高的产能,文中研究方法为压裂效果影响因素的量化分析提供了新的思路,所得结论为低渗透气层的压裂设计和效果评价提供了可靠的依据。     

水平井钻、完井保护措施研究

近年来由于部署目标储量品位在不断降低,直井开发经济效益较差,必须采用水平井、复杂结构井等新技术才能开发动用这类储量,而在水平井钻井、完井施工中,钻井液和完井液的长时间的侵泡会直接造成水平井的储层损害从而影响油井试油及生产效果。因此降低油气层损害是保护油气层系统工程的第一个工程环节。本文对钻井完井过程中油气层损害原因以及相应的油气层保护技术特点进行了简单的总结。     

中国致密砂岩气藏勘探开发关键工程技术现状与展望

中国致密砂岩气藏具有低孔低渗、裂缝发育、局部超低含水饱和度、高毛管压力、地层压力异常、高损害潜力等工程地质特征。经过10多年持续攻关，已经形成了裂缝性致密砂岩气藏保护屏蔽暂堵技术系列、气体钻井及全过程欠平衡完井保护技术系列，成功试验了CO2泡沫压裂液体系、N2增能压裂液体系和低摩阻高黏度瓜胶有机硼冻胶压裂液大排量套管注入的大型压裂工艺。实践证明，贯彻储集层保护与改造并举的方针，实现全过程储集层保护是致密砂岩气藏及时发现、准确评价和经济开发的重要保证。建议加强致密砂岩岩石物理学基础研究，重视水平井及特殊工艺井的钻井及完井储集层保护配套技术应用，大力提高增产改造技术的适应性，形成针对不同类型致密砂岩气藏的配套技术系列。参42     

有机盐强抑制可降解钻(完)井液在胜利油田的应用

胜利油田低渗油藏储量丰富,目前多采用水平井开发方式,但常规钻井液往往会对储集层造成伤害,降低油气井产量。因此,有必要选择一种适合的钻井液体系。对有机盐强抑制可降解钻、完井液技术进行了筛选,并在胜利油田多个区块进行了现场应用,取得了较为理想的效果,有机盐强抑制可降解钻、完井液体系对胜利油田低渗储集层有较好的保护作用,能显著提高油气产量,提高勘探开发效益。     

成膜剂HN-1研制及其在钻井液中的应用

在复杂地区石油勘探开发过程中,井壁失稳和储层伤害已成为国际性技术难题。钻井液中的水相进入井壁地层和油气储层是造成井壁失稳和储层损害的主要原因,为了阻止钻井液中的水相进入井壁地层和油气储层,近年来国内外学者提出了超低渗透钻井液技术,其中成膜剂是超低渗透钻井液的关键处理剂。着重介绍为恩平24-2油田所研制的一种不影响钻井液其他性能并能降低钻井液滤失量的成膜剂HN-1以及由此而构建的恩平24-2油田超低渗透钻井液体系。同时,根据超低渗透钻井液性能测试方法,评价了其侵入砂床深度、高温高压砂床滤失量、岩心承压能力和储层保护能力。评价结果表明,HN-1成膜剂阻止了钻井液中固相和液相进入储层,降低了钻井液侵入砂床深度和钻井液高温高压砂床滤失量,提高了岩心承压能力和储层保护能力,为开发恩平24-2油田提供了有效保障。     

我国储层保护技术实现跨越式发展

“七五”国家重点科技攻关项目的开展，使我国储层保护技术整体面貌发生了根本性的变化，取得了一批具有20世纪80年代末国际先进水平的成果，此后的大规模技术培训和推广应用更新了技术观念，使各项作业的技术水平上升至一个新高度。文章总结了“九五”以来我国在探井保护油气层技术、欠平衡钻井储层保护技术、裂缝性致密砂岩气层保护技术、增产改造储层保护技术、开发生产及EOR保护技术等领域的重要新进展，其科技进步标志着我国储层保护技术已经实现了从孔隙型向裂缝性储层、从常规中低渗油气藏向非常规油气藏、从油气开发井向探井、从钻井完井过程为主向以增产改造和开发生产及EOR过程为主的跨越。文章还分析了目前储层保护技术需求，指出了非常规、复杂油气藏的勘探开发应以最大程度地减小储层损害为基本目标，以储层保护的思路统领各项工程作业，不断完善优化，并形成系列配套技术。     

保护油气层技术发展趋势

对油气层损害机理、深井及深水域井的温度敏感性、完井液新技术、解除储集层损害酸化途径及有效提高油气井产量的欠平衡钻井技术等的发展趋势进行综述。水平井、大位移井的主要损害来源是微粒运移、固相堵塞;较宽裂缝和灰岩为主的碳酸盐岩的损害因素也主要是固相侵入与堵塞;致密天然气层主要因液相（水与原油）聚集而损害渗透率,损害程度与储集层渗透率、界面张力、表面润湿性、初始含水饱和度的关系极为密切;深井和深水域井温度敏感性会导致矿物向水敏性转化、矿物溶解沉淀、润湿性转化及乳化堵塞。介绍了滤饼清除和井眼溶解清理的完井液新技术,通过清理将预防与治理相结合,储集层渗透率可比原始渗透率提高40%。酸化技术成本低、效果好,介绍了各类砂岩及碳酸盐岩相应的配方。欠平衡钻井核心技术是选用合理的井眼流体和恰当的负压差,介绍了加拿大100口欠平衡钻井在后期提高产量的经验。图1表2参47（樊世忠摘）     

腰英台地区钻井完井液保护油气层效果评价

腰英台区块地处松辽盆地南部长岭凹陷东北部,储层属低孔特低渗油气藏,具有中等偏弱速敏、弱水敏、中等偏强酸敏等特点,水锁损害程度属中等偏弱.为了保护油气层,减小储层伤害,选用了两种钻井完井液体系:两性离子聚合物钻井液体系和聚合物腐钾聚合物钻井液体系.实验表明:两种聚合物体系的各种处理剂与地层水的配伍性好,储层岩心的动态渗透率恢复值在80%以上.现场测试也表明,这两种钻井完井液体系对腰英台区块复杂油气层保护效果较好.     

纳米微球保护储层钻井液研究及应用

致密砂岩气藏具有特殊的储层特性,在钻井施工中极易受到损害,且损害难以解除。临兴区块是典型的低孔渗-致密、低丰度、不含硫干气气藏。为防止储层损害,在该区块钻井完井液中引入了封堵剂Micro-ball和CARB,API滤失量降至5mL以下,防塌、封堵性能优良,对易坍塌地层的岩屑回收率大于93%。纳米微球聚合物封堵剂Micro-ball是一种纳米级高分子聚合物,能对储层的微小喉道形成暂堵,可形成超低渗透率的内泥饼;多级惰性封堵剂CARB是一种粒径多级分布的可酸溶的惰性处理剂,其粒径范围一般大于储层孔喉,其在井壁表面可快速形成薄而脆的外泥饼,封堵效果好,泥饼易于清除。LX-xx5-1H井水平段采用裸眼-压裂方式完井,施工中该体系保持了良好的润滑性能,有效解决了钻进托压问题,未出现任何黏附钻具的情况;有良好的抗污染能力,性能稳定,维护简单;具有良好的流型和强抑制性,未发生坍塌掉块情况,多次起下钻十分顺利;压裂试气产量达到预期效果。      

胜利油田保护储层的水平井钻、完井液技术

胜利油田的水平井钻、完井液开发应用已经有20余年历史,形成多项具有胜利特色的保护油气层的钻、完井液技术.从低密度钻井液、全油基钻井液完井液、保护低渗储层钻井液完井液、非渗透钻井液完井液和特殊的分支井钻井液完井液技术等5个方面进行了阐述.研究发现,在水平井钻、完井液技术中,最重要的是要保持钻井液具有强润滑性能、携岩性和储层保护性.在特强水敏性地层,需要采用全油基钻、完井液体系;在将来的水平井钻、完井液技术中,要特别注意采用全过程欠平衡钻井结合使用低(无)伤害体系;在储层钻进中建议使用专门的储层钻开液,以最大程度保护储层;钻完井后,需要实施高效解堵技术,特别是无伤害解堵技术(免酸洗和自解堵技术).实施以上技术可以建立有效的储层-油气井通道,实现油气产量最大化.     

裂缝性储层保护技术与钻井完井液

综述了裂缝性储层保护技术与钻井完井液方面国内外的研究进展,论题包括裂缝性油气藏分类,应力敏感性评价、裂缝宽度预测、损害机理、暂堵机理、钻井完井液。指出许多问题有待探索：①应力敏感性和闭合滞后效应评价方法;②有效应力条件下裂缝宽度的实用性预测模型;③损害机理和保护机理;④保护裂缝性储层的切实可行的钻井完井液体系。参51。