川西地区深层致密砂岩气氮气钻完井试验及发展建议

深层低渗致密砂岩气藏基质黏土胶结物含量高、孔喉细小、低渗透率、低孔隙度、强亲水,采用常规水基工作液勘探开发易产生储层伤害,且伤害后渗透率难以恢复。氮气钻完井技术可从根本上避免钻井液中的固液相侵入引起储层损害,有效保护储层,提高单井产量。文章回顾了近年来氮气钻完井技术开发深层致密砂岩气的实践应用情况,从储层保护、及时发现气层、自然建产、提供地质甜点依据、为气藏富集规律确定提供辅助依据五个方面系统评价该项技术开发深层致密砂岩气的效果,同时针对井眼轨迹控制、井壁失稳及井下岩爆诱发卡钻、钻杆完井和井位及井段优选四个方面阐述了将来氮气钻完井技术的研究方向,以期为四川盆地须家河组致密砂岩气及国内外其他相似气藏的高效开发提供借鉴。     

致密砂岩气藏水基欠平衡钻井损害评价

致密砂岩气藏储层具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点，在作业过程中易于受到损害。采用水基钻井液欠平衡钻开致密砂岩气藏时，易发生逆流自吸效应及敏感性损害。这些损害究竟对致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护效果产生多大影响，目前还没有一套完整的实验方法来模拟其对气藏的损害程度。为解决致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护，设计了一套实验装置和实验方法来模拟水基欠平衡钻井。利用这套装置对川中某气田典型岩心进行了不同欠压值的储层损害程度评价，研究了水基欠平衡钻井的损害机理以及影响因素。实验结果表明：水基欠平衡钻井对储层损害程度弱，平均为11.8％，钻井液循环2 h滤液及固相侵入深度小于1 cm，侵入深度浅。为定量评价水基欠平衡钻井对储层损害程度提供了一套实用装置和方法。     

低渗透致密砂岩气藏保护技术研究与应用

分析了低渗致密气藏的损害机理与保护措施,认为低渗透致密砂岩气藏在钻井过程中的损害因素主要是水敏损害和水锁损害,其次为固相颗粒堵塞损害。为此,针对试验区块提出了“合理的屏蔽暂堵-强抑制-防水锁” 保护气层技术思路,进行了水锁损害机理与预防方法研究;以自行研制的气层专用保护剂为主剂,研制出了保护气层的钻井完井液配方,并进行了现场试验。实验表明,岩样被水侵之后,渗透率明显降低。因此,对于低渗透岩样,在钻井过程中,尽量避免滤液侵入储层;研制的保护气层钻井完井液配方抑制性强（页岩回收率为97.8%）,岩样气体渗透率恢复率高（大于80%）,能有效减小钻井液对气层的水敏和水锁损害。现场试验表明,该钻井完井液体系抑制能力强,气层保护效果较好。     

MRC井与UBD相结合的技术潜力研究

对于复杂的低渗透致密、多层、薄层、缝洞发育、气顶底水以及潜在损害严重的油气藏,采用传统直井开发单井产量普遍较低,水力压裂等增产措施效果往往不理想。MRC井通过水平井、多分支井等特殊轨迹井增加储层段井眼长度以获得尽可能大的储层接触面积,同时利用智能完井实现对各个分支井眼的独立生产控制以获得最大的单井产能,是高效开发该类油气藏的有效途径。若钻井过程中存在严重的储层损害,可导致MRC井在增加储层接触面积的同时增大储层损害范围,严重影响MRC井的开发效果。全过程欠平衡钻井可有效减轻钻井过程的固液相侵入损害,保护储层。MRC井与全过程欠平衡钻井技术的结合是高效开发复杂油气藏,获取最大单井产能的有效途径。     

钻井完井液损害对致密砂岩应力敏感性的强化作用

致密砂岩储层在钻井完井作业过程中易遭受应力敏感，许多学者对基质岩样或裂缝岩样进行大量实验研究工作，然而对钻井完井液损害裂缝性致密砂岩储层后的应力敏感性研究较少。文章以四川盆地某典型致密砂岩气藏为研究对象，选取工作液侵入损害后的裂缝岩样和未损害裂缝岩样，再利用SCMS－I型高温高压岩心多参数测量系统对两类岩样进行加压、降压应力敏感实验。结果表明，常规裂缝岩样应力敏感系数平均为0.43，应力敏感程度为中等；工作液损害裂缝岩样应力敏感系数平均为0.66，应力敏感程度为中偏强。建立岩样受力模型，分析认为，随有效应力增加，侵入裂缝的固相颗粒在裂缝中充当胶结物，极大地降低了裂缝的渗流能力，导致储层产能降低。     

致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害实验评价——以南堡凹陷5号构造沙河街组为例

致密火山岩气藏通常与致密砂岩气藏呈互层分布,尽管储层岩石物性与致密砂岩气藏类似,但致密火山岩气藏水相圈闭和油相圈闭损害却未能引起关注。为了揭示致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害潜力,选取南堡凹陷沙河街组致密火山岩气藏储层岩心,开展了水相和油相毛管自吸与液相返排实验评价,并与沙河街组致密砂岩气藏液相圈闭损害进行对比。结果表明：①致密火山岩气藏储层岩石水相和油相毛管自吸能力弱于致密砂岩,致密砂岩既亲水又亲油,致密火山岩亲油性更强;②沙河街组致密火山岩气藏液相圈闭损害呈现“三低”特点,即毛管自吸进液量低、液相返排率低和渗透率损害率低;③沙河街组致密火山岩气藏水相圈闭损害比油相圈闭损害更严重。孔喉呈多峰分布、裂缝发育、存在大量溶蚀孔等孔喉结构差异是造成致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害显著区别于致密砂岩气藏的重要原因。致密火山岩气藏钻井过程中,需控制裂缝性漏失,避免水基或油基工作液滤液进入裂缝侧面储层深处;控制压裂等增产改造措施规模,以防沟通底水诱发水相圈闭损害;在开发生产过程中要制定合理工作制度,预防凝析油析出引起的油相圈闭损害。     

气体钻井应用于致密砂岩气藏开发的思索

致密砂岩气藏是非常重要的非常规油气资源,其储层致密、孔喉细小、黏土改造作用强、强亲水且原始水饱和度低;采用钻井液钻开储层可能造成较为严重损害,且难以解除,严重影响气井产能。气体钻井是保护该类储气层的最有效技术,可以获得高的产能。我国在应用该技术开发致密砂岩气藏中取得较好的效果,但是部分井的效果差,甚至发生井下复杂情况。由于断层、透镜体和裂缝的作用使得气藏非均质性强,为充分发挥气体钻井的优势,应开展气藏精细描述,综合分析储层发育的主控因素,建立高渗富集区分布模式,优选井位和井身轨迹,这是气井高产稳产的物质基础。由于气体钻井与常规钻井有较大差异,需要做好气体钻井的工程可行性论证,气体钻井和完井一体化设计来实现有效保护气层且投产快;并根据其技术特点加强现场组织实施工作,以达到在安全顺利条件下获得高产气量。     

应力敏感性致密气藏压裂井动态反演新方法

针对致密砂岩气藏的储层特征及渗流机理,建立并求解了考虑储层应力敏感性和裂缝导流能力的致密砂岩气藏压裂井不稳定渗流数学模型,进一步开发出应力敏感性致密砂岩气藏压裂井产能递减典型曲线图版,利用图版拟合可以求取致密砂岩气藏应力敏感储层参数及压裂工艺参数,形成一套快速有效的致密砂岩气藏压裂井动态反演技术及动态产能确定方法。通过苏里格气藏压裂井实例分析,验证了该应力敏感性致密砂岩气藏压裂井动态反演技术方法的可靠性,有助于致密砂岩气藏的高效开发。     

致密砂岩气藏损害特征及评价技术

致密砂岩气藏具有孔喉细小、 裂缝发育、 超低初始含水饱和度等特点, 在勘探开发过程中易受到损害, 其中水锁和应力敏感是最致命的损害方式。利用毛细管力自吸 －离心法、 Ｄ Ｐ Ｔ指数法和自研实验装置评价了致密砂岩气藏在过平衡和欠平衡条件下的水锁损害程度; 利用毛细管流动孔隙结构仪、 Ｃ Ｔ扫描等手段评价了致密砂岩气藏的应力敏感性。结果表明, 致密砂岩气藏有很强的水锁损害潜力, 即使在欠平衡条件下水相自吸对气藏仍然有一定程度的损害, 过低的欠压值不能达到有效保护储层的目的。随着有效应力的增加, 致密砂岩储层基块孔径明显减小, 裂缝渗透率大幅度降低; 在应力加载初期裂缝闭合程度较大, 后期减缓。在水基欠平衡钻井过程中,水锁和应力敏感的叠加效应使储层损害程度大幅度地增加。储层原始地层条件的真实模拟以及将室内评价实验结果与现场工程设计紧密结合是下步研究工作的重点。     

致密砂岩气藏水相圈闭损害实验研究及应用

致密砂岩气藏已成为当前油气勘探开发的重点，但水相圈闭损害严重影响其勘探开发效益。鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏具有低孔低渗、低压、高毛管力、高有效应力、低初始含水饱和度、天然裂缝一定程度发育和粘土矿物丰富多样等特征。对塔巴庙致密砂岩气藏地质特征和水相圈闭损害机理的研究表明，致密砂岩气藏潜在水相圈闭损害严重，并通过典型致密砂岩岩样的毛管自吸实验和水相圈闭指数APt实验评价证实水相圈闭损害的严重性。毛管自吸实验揭示出，物性越好、初始含水饱和度越低的储层更易发生自吸诱发的水相圈闭损害。综合地质特征和实验结果，分析了塔巴庙地区应用屏蔽暂堵钻井完井液防止水相圈闭损害而促使盒2＋3段高产气藏及时发现的原因。     

低渗透致密气藏水基欠平衡钻井损害评价技术

低渗致密砂岩气藏具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点,在作业过程中易于受到损害,即使在欠平衡条件下,仍然具有一定的损害可能.在水基欠平衡钻井条件下,低渗致密砂岩气藏主要的损害方式为水锁和应力敏感.利用裂缝可视化测试系统、毛管流动孔隙结构仪等分析测试手段评价了低渗致密气藏的水锁和应力敏感损害.研究表明,低渗致密气藏在欠平衡条件下仍有很强的水锁损害可能,初始渗透率越低,水锁损害程度越大;有效应力一定时,欠压值越小,水锁损害程度越大,过小的欠压值不能起到保护储集层的作用;欠压值一定时,有效应力越大,水锁损害程度越大.目前对欠平衡条件下的水锁损害评价还处于摸索阶段,下一步工作的重点是储集层原地作业条件的真实模拟以及将室内实验结果应用于现场工程设计.图7表6参13     

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。     

临兴区块致密砂岩气储层损害机理及钻井液优化

致密砂岩气储层钻井过程中,钻井液入侵将造成严重的储层伤害难题。通过岩心分析技术、岩心流动实验等系统分析了临兴区块致密砂岩气储层主要损害机理,统计并分析了现场钻井液存在的技术难题,并优化出具有良好性能的致密砂岩气储层保护钻井液。研究结果表明,临兴区块致密砂岩气储层岩石具有中-粗砂状结构,胶结致密,孔喉细小,含敏感性黏土矿物,储层潜在严重的水锁伤害与中等偏强的水敏性及应力敏感性损害（临界压力为7.0 MPa）,潜在中等偏弱的速敏性（临界流速为0.75 mL/min）、盐敏性（临界矿化度为7500 mg/L）、碱敏性（临界pH值为10.0）及土酸敏感性损害;临兴区块主要存在储层损害、钻井液漏失、井眼垮塌、摩阻扭矩大与井眼清洁等钻井液技术难题。优化出的钻井液封堵性能良好,滤液表面张力低（23.3 mN·m-1）,能减少固相侵入,削弱水锁效应,提高岩石渗透率恢复值至91.3%,具有良好的储层保护性能。现场应用结果表明,该储层保护钻井液完全满足复杂井段或水平井段钻进的钻井液技术要求。      

鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩气层应力敏感性综合研究

致密砂岩气藏开发过程中有效应力增加所带来的渗透率应力敏感损害是导致气井产量快速递减的根本原因,故对应力敏感性损害机理研究能够为气层保护工作提供合理依据。在考虑岩石组分、裂缝、温度、含水饱和度和施压次数等因素的同时,对大牛地气田致密砂岩应力敏感性进行了评价,指出随岩屑含量增加和温度升高,致密砂岩应力敏感性增强,温度与有效应力联合作用使致密砂岩应力敏感性更强,水的存在对致密砂岩应力敏感性具强化作用;重复施压过程造成致密砂岩渗透率不断降低,裂缝岩样的渗透率应力敏感程度远大于基块;采用屏蔽暂堵储层保护工作液技术能够减轻致密砂岩气层的应力敏感性损害。     

应用屏蔽暂堵技术提高致密砂岩气层测井识别能力

致密砂岩气层低孔低渗、低初始水饱和度和裂缝发育等特征使其极易受到钻井完井液损害。钻井完井液侵入诱发的水相圈闭损害将使测井数据不能反映地层真实情况,导致气层测井响应弱或无,错判漏失气层。屏蔽暂堵技术在井壁形成薄、韧和渗透率近于0的滤饼,能减少和防止固相侵入和水相圈闭损害。以鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏为研究对象,通过屏蔽暂堵钻井完井液室内评价和现场应用前后常规测井资料分析指出,屏蔽暂堵技术改善滤饼质量、井径和井壁粗糙度,为测井数据提供良好的采集环境,提高气层测井响应和测井解释含气饱和度,促使了高产气层发现。通过毛细管自吸实验揭示出水相圈闭损害是暂堵技术前未发现盒2+3高产气层的原因。     

基于等效毛细管的低渗透气藏液相侵入模型

为了从微观尺度上探讨低渗透气藏液相侵入微观流动机理,采用激光刻蚀技术建立了致密砂岩孔隙网络模型,开展了液相侵入微观可视化流动实验,分析了液相侵入和流体返排过程孔隙网络内水相的动态分布;建立了基于等效毛细管束的低渗透气藏液相侵入微观流动模型,采用致密砂岩水相自吸侵入实验验证了模型的可行性。实验发现,孔隙网络内水相侵入与毛细管力侵入规律类似,初期液相主要沿着较大孔隙流动,液相通过与孔隙连通的喉道逐渐推进;较小喉道中的水相难以返排,阻碍气相的流动。研究结果表明,黏滞阻力对致密砂岩水相侵入起主导作用,但在负压差条件下,液相仍能侵入岩心,且岩石越致密,水相最大侵入深度越大。建立的液相侵入模型为低渗透气藏液相侵入损害及保护机理研究提供了理论参考。      

致密砂岩气藏损害机理及低损害钻井液优化

针对塔里木盆地B区块致密砂岩气藏储层孔喉细小、渗透性差、束缚水饱和度高、非均质性严重、微裂缝发育、极易受到损害且损害难以解除的难题,模拟地层条件,开展了高温敏感性与水锁损害测试,分析了储层固相损害,系统揭示了致密砂岩气藏损害机理:应力敏感损害、水锁损害、微裂缝固相损害是该储层的主要损害类型。在该区块使用的磺化防塌、钾聚磺钻井液基础上,优选出暂堵剂及可有效降低表面张力的表面活性剂,运用理想充填技术与表面活性剂两者相结合,优化设计“协同增效”型保护致密砂岩气藏的低损害钻井液。通过配伍性测试、动态污染实验对优化钻井液的储层保护性能进行评价发现,优化钻井液与研究区块地层水配伍,岩心渗透率恢复值在85%以上,储层保护效果明显。优化钻井液在B区块B2井巴什基奇克组储层中取得成功应用,钻井后储层表皮系数极大降低,钻井液对储层的污染明显减少。