顺北一区裂缝性碳酸盐岩储层抗高温可酸溶暂堵技术

顺北油气田一区超深裂缝性碳酸盐岩储层具有高温、高压和天然裂缝发育的特点,钻井过程中易发生漏失。为了解决地层漏失及漏失后带来的储层损害问题,基于岩石矿物组成、微观结构特征和损害因素等研究,提出了“钻井液性能控制+可酸溶暂堵体系”的储层保护对策,研制了主要由可酸溶纤维、可酸溶填充材料及弹性石墨组成的抗高温可酸溶暂堵体系。试验结果表明,该暂堵体系抗温180 ℃,酸溶率大于85.0%,渗透率恢复率大于87.0%,适用于缝宽1.0 mm以下的裂缝性储层。SHB1-10H井的现场试验表明,其目的层钻进中采用抗高温可酸溶暂堵技术后,储层保护效果明显,投产后产油量达到90.0 m3/d,较邻井产油量大幅提高,实现了“堵得住、解得开”,为类似油田的裂缝性储层高效钻进提供了一种新的技术途径。      

塔河10区碳酸盐岩裂缝型储层承压堵漏技术

针对塔河油田10区奥陶系裂缝型储层裂隙发育、井漏多发的问题,设计了一种桥堵颗粒粒度级配方法,并通过酸溶性材料优选,研制了承压堵漏配方。粒度级配方法以裂缝尺寸为基础,采用漏失量为主要评价指标,借助曲面响应优化设计法确定了粒度级配。实验评价结果表明,采用该粒度级配混配的桥堵材料颗粒粒度分布曲线连续、跨度广,无论是封堵较大裂缝,还是封堵中等裂缝或小裂缝,都有充足的对应粒度的桥堵颗粒。以该粒度级配方法为基础,设计的3套针对不同裂缝宽度范围的承压堵漏体系,堵漏性能良好,承压大于8 MPa,3 mm裂缝漏失量低于200 mL,2 mm和1 mm裂缝漏失量低于50 mL。堵漏配方中堵漏材料酸溶率高,在99%以上,形成的封堵层酸溶率可达98.4%。      

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。     

川东北地区复合型储层保护技术研究

川东北地区海相储层多属低孔低渗、低孔致密型碳酸盐岩储层,存在地层温度高、压力高、高含硫化氢等难点,储层保护难度大。通过对非渗透处理剂、暂堵剂及复合储保剂相关参数的优选,结合压力返排解堵、酸化解堵等实验评价,形成了适合于川东北地区的"非渗透+暂堵"复合型储层保护技术。复合金属离子聚磺钻井液体系配合非渗透处理剂、屏蔽暂堵剂对储层进行封堵,形成屏蔽层,可阻止后续滤液和固相颗粒污染储层。实验结果表明,该复合储保剂具有良好的暂堵效果,其暂堵率达99%以上,压力返排解堵率达80%以上。复合型储层保护技术在川东北地区马1井、金溪1井现场应用后,储层表皮污染系数很低,起到了保护储层的作用。     

新型储层改造用暂堵转向剂研究及应用

针对现有暂堵转向剂突破压力低、耐温性差,部分暂堵转向剂存在纤维缠绕分散不均或因表面快速水化而聚结"成团"等问题,采用直链型聚合物细颗粒与粒径更小的水膨体复配,引入矿物油对其进行分散,使其表面具有一定疏水性,从而制备出了一种新型储层改造用暂堵转向剂。该暂堵转向剂利用不同粒径材料的堆砌、架桥作用,在基质和裂缝的端面以及裂缝内部形成堵剂层,并利用水膨体的吸水膨胀作用进一步填充颗粒间的空隙,提高了封堵率。室内实验表明,该暂堵转向剂耐140℃高温,可直接加入水基储层改造液体中注入地层,在储层温度下逐渐溶解/降解,对基质和裂缝均具有良好的封堵效果,封堵率99%,封堵后的正向突破压力≥60 MPa。该暂堵转向剂在四川页岩气储层体积压裂中开展了8段次的现场试验,均取得了良好的转向效果。     

DL－93堵剂的堵漏解堵效果

ＤＬ－９３堵剂是以石灰石粉为主体材料复配而成的一种灰白色纤维状酸溶性高失水暂堵剂，经室内评价和现场应用，该堵剂具有封堵效果好、使用方便、酸溶率高等特点，有减少储层损害之功效。     

普光气田碳酸盐岩储层暂堵转向酸压技术

普光气田主体气藏属超深层、高含硫、中孔、低渗透构造-岩性气藏,主要含气层为三叠系飞仙关组、二叠系长兴组,产出剖面显示部分层段未动用或动用率低。暂堵转向酸压技术可改善产气剖面,提高储层动用程度,普光气田拟采用该技术。目前微地震监测技术虽对暂堵压裂裂缝转向及其扩展规律进行了定量分析,但受信号干扰误差较大。本文应用真三轴模拟实验装置,采用与储层物性类似的露头岩心,加载与实际储层对应的三向应力,采用自主研发的可降解酸压暂堵剂和高温清洁转向酸体系进行酸压暂堵转向实验。由露头暂堵酸压实验可知,转向酸作为压裂液明显有利于复杂裂缝的形成,加入暂堵剂后,起裂压力增加了5~10 MPa,且明显有新裂缝出现,表明暂堵剂暂堵效果显著。由暂堵酸压现场试验可知:在暂堵剂进入储层阶段,暂堵剂最高暂堵压力为66.13 MPa,比未注入暂堵剂的最高施工压力高了近20 MPa,表明暂堵剂在不断压实并封堵高渗层;在转向酸进入储层阶段,施工压力波动明显,表明转向酸向低渗层转移并不断开启新裂缝,与前期露头岩心暂堵酸压实验结果类似,验证了暂堵转向酸压技术的可靠性。     

应用新型粘性暂堵酸化技术提高气藏产能研究

新型粘性暂堵技术是采用一种粘性酸液体系作为暂堵剂来封堵高渗透层,使酸液转向低渗透层.这种粘性酸液体系在高温下能保持较高的粘度,耐温性能良好,酸化后其粘度能很快降低,对储层伤害小.室内并联岩心实验模拟暂堵酸化,结果表明,暂堵效果较好,由此建立了非均质储层粘性暂堵酸化的数学模型.粘性暂堵技术解决了常规颗粒暂堵剂耐温性能较差的问题,适用于非均质性较强、小层较薄的气藏.采用这项技术在大北气藏进行了暂堵酸化施工,获得了显著的增产效果,采气指数增加了2.2～19倍,对开发类似气藏具有重要的推广价值.     

合水油田长2油藏暂堵转向剂的性能评价及现场应用

基于连续粒度分布的紧密堆积理论模型,计算并测试了在颗粒分布指数为0.40时复合暂堵剂的封堵压力达到最大值,封堵压力为18.6 MPa,同时分析了暂堵剂的溶解性、分散性和封堵能力。结果表明：在40℃条件下暂堵剂的水溶解率<8%,油溶解率大于93%,属于油溶水不溶型暂堵剂;暂堵剂颗粒在0.30%瓜胶压裂液中的沉降速率<4.8 mm/min,能够满足暂堵压裂施工要求;暂堵剂颗粒在封堵过程中会形成多的封堵层,最大耐压能力即为封堵压力为18.0 MPa,优选出适应于宁1*8区域暂堵转向压裂工艺的油溶性暂堵剂配方。结合现场的选井选层方法筛选出重复压裂潜力井,暂堵剂的封堵压力可达28.5 MPa,暂堵后较暂堵前施工压力增大16.0 MPa,压后日产油量为1.70 t/d,日增油量为1.58 t/d。     

塔河油田水平井三层暂堵酸压工艺设计

针对塔河油田碳酸盐岩储层非均质性强,机械式封隔改造难度大、效率低,导致裸眼水平井笼统酸压过程中酸液的利用效率较低、储层改造波及范围难以控制等问题。暂堵酸压是一种有效解决该问题的工艺方法。文章通过室内实验,筛选出适合塔河油田酸压施工时发挥复合暂堵作用的纤维和暂堵颗粒。在研究测试了不同量纤维和不同量暂堵颗粒组合下承压能力的基础上,结合塔河油田地质特征,提出了转向酸预暂堵、暂堵颗粒和纤维架桥形成主暂堵层、高浓度纤维填封堵缝口的三层暂堵技术,可实现复合暂堵承压能力9～10 MPa。该类暂堵材料在施工后可实现完全降解,对储层无伤害。现场应用表明,三层暂堵技术封堵效果明显,酸压改造增产效果显著。     

新型水溶性暂堵剂在重复压裂中的暂堵转向效果

重复压裂是恢复油井产能、提高最终采收率的重要方式之一,目前最有效的重复压裂方式是暂堵剂的转向压裂改造。采用可生物降解材料、高分子量聚合物、膨胀剂和固化剂合成了一种环保型水溶性暂堵转向剂,该暂堵剂颗粒尺寸可根据裂缝宽度定制,水溶性良好,压裂施工结束后4 h可水溶降解;岩心实验表明,该水溶性暂堵剂岩心封堵效率可达99%以上,承压40 MPa以上,且水溶降解后对岩心的伤害较小,满足重复压裂施工各项指标的要求。现场试验1口井,施工过程中加入暂堵剂后施工压力上升3 MPa,起到了良好的暂堵效果,压后增油量为1.1 t/d,含水率下降5%,说明该压裂模式能够起到恢复油井产能、降低含水的目的。      

新型屏蔽暂堵剂ZDJ室内性能评价

针对传统保护油气层技术和弹性体屏蔽剂的不足,合成了一种具有壳核结构的新型屏蔽暂堵剂ZDJ,该屏蔽暂堵剂利用其可变形特点嵌入孔喉表面,起到保护油气层作用,不需要其粒径与地层孔喉直径及分布准确匹配。新型屏蔽暂堵剂由一定量的AM、AMPS、DMC、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和无机试剂A,通过自由基聚合法合成,中间黑色部分为刚性核,边缘透明部分为弹性体。其性能评价结果表明,当无机试剂A质量分数为50%时,ZDJ封堵性能最佳;0.5% ZDJ的砂层侵入深度为2.3~5.9 cm,API滤失量为8.5 mL;将ZDJ、磺化沥青和LV-CMC进行复配,当3者比例为4.5:1.5:1.0时,钻井液封堵性和降滤失性达到最佳,1.0%复配体系的砂层侵入深度为0.6~2.7 cm,API滤失量为6.1mL,200×10-3~300×10-3 μm2人造岩心渗透率暂堵率为99.2%,渗透率恢复率为99.3%;说明ZDJ、磺化沥青和LV-CMC具有较好的协同增效作用,能有效阻止钻井液流体和固相颗粒侵入油气储层孔隙,到达保护油气储层目的。      

裂缝性储层渗透率返排恢复率的影响因素

在裂缝性低渗透储层钻井完井过程中,工作液滤液及固相侵入会对储层造成损害。采用屏蔽暂堵技术形成致密封堵层,可对储层进行有效保护,而渗透率返排恢复率是衡量屏蔽暂堵技术质量的重要指标。使用同一工作液并调整其粒度分布,分别对低渗砂岩裂缝岩样进行了封堵层形成与返排试验,探讨了工作液粒度分布及压力梯度对返排恢复率的影响。试验表明,随着压力梯度增大,返排恢复率呈先增大后减小的趋势。固相粒度与缝宽最优匹配原则不是固定不变的,而是受缝面微凸体高度与缝宽比值的影响。固相侵入浅,返排恢复率高;固相侵入深,返排恢复率低。对于水力学宽度为20~70 μm的细砂岩裂缝岩样,最优返排压力梯度为7.8~24.2 MPa/m,最优匹配原则为1/3~2/3架桥,且接近于2/3架桥。裂缝性储层返排过程中存在最优返排压力梯度,固相粒度与缝宽匹配程度直接影响固相侵入深度,进而影响渗透率的返排恢复程度。      

毫米级宽度裂缝封堵层优化设计

毫米级裂缝漏失一直是钻井堵漏的一大难题,封堵层的低承压问题不仅增大了堵漏材料的消耗量,而且还延长了钻井时间。为此,以封堵承压能力、累计漏失量、成封时间为指标,开展了2mm宽的裂缝封堵室内实验,评价了刚性颗粒、弹性粒子以及纤维3种封堵材料协同堵漏效果,并结合实验结果分析了不同材料协同封堵的机理。结果表明,刚性颗粒与弹性粒子组合形成的封堵层累计漏失量普遍大于400mL;弹性粒子与纤维材料组合形成的封堵层承压能力普遍小于6 MPa。3种材料协同组合封堵后承压能力提高到13 MPa,累计漏失量降为75mL。协同封堵过程中,刚性颗粒在裂缝狭窄处形成具有较高承压能力的骨架;弹性粒子在裂缝内发生弹性变形,弹性力作用于裂缝面并增强了裂缝面与封堵层之间的摩擦力,使封堵层更加稳定;纤维材料充填于颗粒之间并形成网络,增强了封堵层的致密性及整体强度。该成果为生产现场堵漏浆配方的优化提供了依据。     

新型自降解堵漏剂封堵裂缝与保护储层特性评价

在裂缝性储层钻进过程中,既要封堵储层裂缝,还要兼顾完井后可解堵。针对常用暂堵类材料无法自降解,且封堵储层承压不足等问题,分析了一种新型环保自降解堵漏剂SDPF,并借助承压强度实验、傅里叶红外光谱仪、热重分析和扫描电镜（SEM）观测等方法,探讨了新型自降解堵漏剂SDPF的降解作用机理、承压堵漏和自解堵保护储层效果。实验结果表明,新型自降解堵漏剂SDPF在25 MPa下的承压破碎率小于5%;随温度升高其自降解率增大,酸性和碱性环境可促进其自降解作用,无机盐不影响其自降解作用。以SDPF为架桥颗粒,协同其它可酸溶堵漏材料,实验优化出适用于微米级和毫米级裂缝的自降解堵漏体系,该体系的封堵承压能力可达7.5 MPa ;泥饼清除和岩心返排恢复实验表明,自解堵后的岩心渗透率恢复值为85%以上,具有较好的承压堵漏与自解堵保护储层效果,可望解决裂缝堵漏与储层保护难以兼顾的技术难题。      

“多级孔隙最优充填”暂堵方法与现场试验

为了提高对渗透率贡献较大孔隙孔径分布不集中储层的暂堵效率,提出了"多级孔隙最优充填"暂堵方法。该方法基于"隔层堆积"理论,将储层孔隙与暂堵微粒的连续分布进行离散处理及匹配,对储层多级孔隙进行"最优充填",即可得到架桥颗粒的标准粒度分布曲线。对岐口凹陷某区块储层岩心进行连续分布孔隙离散后,对其进行"多级孔隙最优充填",依据得到的标准粒度分布曲线对现有的暂堵剂颗粒分布进行了优选,1 000目碳酸钙的粒度分布最接近标准粒度分布曲线。储层保护试验结果表明,加入利用"多级孔隙最优充填"方法优选暂堵剂颗粒的钻井液具有良好的暂堵效果,其污染深度0.9 cm,污染端切去后其渗透率恢复率达97.29%。现场应用结果表明,加入优化暂堵剂颗粒的钻井液能形成封堵层,阻止钻井液滤液侵入地层。这表明"多级孔隙最优充填"方法可用于孔隙孔径分布不集中储层暂堵颗粒的优选,暂堵效果优良。      

新型纳米材料在页岩气水基钻井液中的应用研究

针对页岩气钻探中水基钻井液携岩、封堵纳米孔径、抑制页岩分散等方面需求,研制了一种直径约为30 nm的纳米层状材料LDP。在流变方面,120℃老化后,2% LDP悬浮液比6%钠膨润土具有更高的弹性模量、屈服应力和剪切稀释性,与0.5% PAC-LV溶液复配实验表明,1% LDP的增黏提切性能优于4%钠膨润土;同时,周期震荡应变扫描实验表明,LDP悬浮液在高低应变转换时具有更好的凝胶结构恢复和拆散性能;粒径分析、透射电镜分析表明,LDP比钠膨润土在水溶液和PAC-LV溶液中更容易形成明显的网状结构;在封堵方面,利用N₂吸附分析了页岩在不同溶液浸泡后的孔隙,结果表明,LDP比纳米二氧化硅、钠膨润土具有更明显的封堵效果,扫描电镜分析揭示了LDP材料能够封堵页岩狭长纳米孔道。在页岩抑制方面,2% LDP抑制黏土线性膨胀率较清水降低45%,优于7% KCl,100℃页岩滚动回收率约为59.6%,与7% KCl基本一致,土块浸泡在2% LDP溶液96 h形貌完整。整体而言,LDP纳米材料在增黏提切、纳米孔隙封堵和页岩抑制方面有良好的效果,在页岩气高性能水基钻井液中有一定的应用前景。      

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。      

塔河油田碳酸盐岩油藏水平井暂堵分段酸压技术

针对塔河油田裸眼水平井“封隔器+滑套”分段酸压费用高、作业周期长、分段工艺复杂、分段工具可靠性低、工具留井后处理难度大等问题,通过“纤维+颗粒”复合暂堵代替“封隔器+滑套”分段,完成单段酸压后注入“纤维+颗粒”复合段塞,在裂缝端口架桥形成具有一定封堵强度的暂堵层,迫使裂缝从下一段起裂,实现无工具分段酸压。通过室内试验优选出耐温120℃的暂堵纤维,120℃下其在清水及盐酸中2 h的溶解率小于40%,可保证持续暂堵效果,最终溶解率100%,不伤害储层;优化了纤维和颗粒的尺寸及质量分数,质量分数为1.0%～2.0%、长度为6～8 mm的纤维+质量分数为0.5%、直径为1.0 mm的颗粒其暂堵压力大于9 MPa。该技术在塔河油田应用8井次,施工暂堵压力6.6～9.0 MPa,单井改造后产能大幅度提高,施工费用降低,累计增油5.6×104 t。研究结果表明,水平井暂堵分段酸压技术无需分段工具,解决了塔河油田碳酸盐岩水平井酸压工具下入和后期处理困难等问题。