无机颗粒堵剂地层渗透率适应性定量评价新方法

受砾石充填防砂工艺中砾石尺寸设计方法的启发,将地层砂视为颗粒堵剂,而将砾石形成的多孔介质看作地层,得到了一种新的无机颗粒堵剂地层适应性评价方法。参照已有的颗粒堵剂物模研究结果,以粒度中值为0.056mm的QF颗粒堵剂的地层渗透率适应性评价为例,采用新方法进行评价得到:渗透率小于45D时堵剂不能进入地层;渗透率为45~191D时堵剂起调剖作用;渗透率大于191D时堵剂无任何封堵作用。对胜利油区的砂岩油层而言,粒度中值为0.056mm的QF颗粒堵剂仅适用于长期注水开发并已形成大孔道的砂岩油层。     

颗粒堵剂粒径与地层孔径的匹配关系研究

研究了不同形状（球形、片状、纤维状）颗粒堵剂粒径与地层孔径的匹配关系。研究结果表明：不同形状的颗粒,其粒径与地层孔径的匹配关系不尽相同。一般,当堵剂粒径为地层孔径的１／３－１／１０时,可产生较有效的封堵作用,因而实际应用时应根据地层的渗透率等选择合适粒径的堵剂。     

无机颗粒堵剂与地层孔隙喉道的匹配性实验

为满足无机颗粒堵剂注入不同径向深度地层的封堵需要,必须对无机颗粒堵剂与地层孔喉的匹配关系进行研究。考察了堵剂颗粒直径d50与地层孔隙喉道直径Dc的比值b以及堵剂固相含量C与地层孔喉的匹配关系。确定了粒径中值d50为25.1 μm的超细水泥作为堵剂颗粒,选择了3种不同粒径范围的油层出砂充填填砂管,换算出相应的孔喉直径Dc和b值。利用平流泵以稳定排量q将无机颗粒堵剂注入填砂管,模拟无机颗粒堵剂注入疏松砂岩地层的过程。通过测量不同（b,C）组合与相应平流泵注入压力pz的关系来表征超细水泥浆体系注入不同径向深度地层孔喉的匹配关系。应用该研究成果已实现了对近井壁疏松砂岩地层的封堵,并用于指导大港油田大孔道地层深部封堵试验。     

无机颗粒堵剂悬浮性及悬浮机理研究

针对无机颗粒堵剂在注入过程中悬浮性较差的问题,通过对4种添加不同悬浮剂的无机颗粒堵剂的析水体积、沉淀体积的分析来评价不同类型悬浮剂的无机颗粒堵剂的悬浮性,得出黄原胶(HJ)和Na_2SiO_3有较好的复配作用,HJ/Na_2SiO_3复合悬浮剂(0.48%)对无机颗粒堵剂的悬浮效果较好,体系的中部密度减小值仅为不加悬浮剂体系的三分之一,HJ/Na_2SiO_3复合悬浮剂体系可有效增强体系的悬浮稳定性。结合斯托克斯沉降公式和悬浮体系中部密度的变化研究了无机颗粒堵剂体系的悬浮机理。     

颗粒堵剂在多孔介质中运移性能研究

针对调剖用颗粒堵剂存在运移性能差、易堆积在近井地带的问题,通过室内物理模拟实验找出颗粒堵剂在多孔介质中能注入的渗透率界限。利用模型研究缓膨颗粒、粉煤灰等常见颗粒的注入性能、注入形态及封堵性能。结果表明,当砂管渗透率大于100μm~2时,缓膨颗粒(粒径5mm)能运移到砂管中部,并填充于砂管的大孔道之中。对30μm~2砂管,粉煤灰水驱后可运移至砂管中部。在渗透率大于60μm~2的砂管中,水驱后粉煤灰可以运移至整个砂管。实验结果对更好地制定施工工艺参数有指导意义。     

无机地质聚合物凝胶堵剂的性能评价

针对胶结疏松易形成大孔道的高温高矿化度油田,以渤海油藏储层和流体为研究对象,用增黏剂蒙脱土、交联剂氢氧化钠、缓凝剂柠檬酸和主剂粉煤灰等制得无机地质聚合物凝胶堵剂,研究了堵剂的成胶速度及影响因素、耐温耐盐性能、封堵效果、液流转向效果以及封堵后的调驱效果。结果表明,随着主剂与交联剂浓度和温度的增加,无机地质聚合物凝胶成胶速度增大。配液水矿化度对无机地质聚合物凝胶成胶效果基本无影响,配液水中较高浓度的碳酸根和碳酸氢根会延长聚合物胶液的交联时间。当岩心水测渗透率大于18800×10^-3μm²时,无机地质聚合物凝胶对岩心的封堵率随渗透率的增加而增大,且封堵率均大于90%。无机地质聚合物凝胶的耐冲刷能力和液流转向效果较好,可对高渗透层大孔道有效封堵,提高低渗岩心分流率。对于大孔道或特高渗透条带,封堵长度越大,增油降水效果越好。无机地质聚合物凝胶的封堵效果好于常规的聚合物凝胶和淀粉胶,可用于高温高矿化度油田大孔道的封堵。图5表5参19     

无机颗粒型堵剂试验研究——复合段塞控水封窜技术之二

孤岛油田注聚区层内或层间非均质性严重,注聚过程中聚合物易沿高渗孔道窜进,使得部分注入井油压低,对应油井高见聚,严重影响聚合物驱开发效果。针对这一问题,研究应用了复合段塞控水封窜技术之无机颗粒型堵剂。堵剂具有较好的悬浮性,注入性能优良,强度较高,有较好的封堵效果。     

新型无机硅酸盐固砂剂的研究

制备了新型无机硅酸盐固砂剂,确定了最佳配方:m(无机硅酸盐)∶m(孔隙连通剂)∶m(增孔剂)∶m(增强剂)=(75～85)∶(6～8)∶(6～12)∶3.其制备的无机硅酸盐固砂剂的抗压强度达5.0 MPa,水相渗透率达1.12 μm2,具有固结强度高、成本低廉、适用温度范围宽等优点.     

钻井液暂堵颗粒粒径优化软件开发及室内评价

暂堵颗粒粒径分布的优化是保护储层暂堵技术的关键。为方便井场施工操作,以Alfred模型为基础,构建了钻井液暂堵颗粒理想充填分布模型,并以VB.NET为平台开发了颗粒粒径优化软件。根据输入的目标地层参数,软件自动给出相应的暂堵颗粒级配方案。室内通过PPT实验考察了二元及三元颗粒级配匹配度与滤失量的关系,验证了2者的反相关性。采用0.38~0.42μm2人造岩心进行了储层保护实验,进一步验证了匹配度与渗透率恢复值的正相关性。室内验证实验表明,暂堵颗粒粒径经软件优化后能有效降低储层伤害,可应用于完井、修井作业的施工方案设计。     

耐高温高强度堵剂室内研究

针对稠油注汽井蒸汽不均匀推进和热采井多轮次吞吐后形成汽窜大通道现象,室内研制了有机无机复合颗粒堵剂。有机无机复合颗粒堵剂可进入近井地带大孔道,在一定的温度下固结成块,封堵大孔道。颗粒堵剂在树脂和无机颗粒质量比为2:8时,堵剂固结体的抗压强度可以达到3.9MPa,并可以根据地层状况和作业要求选择合适的有机无机粉末质量比以达到不同的强度要求。该堵剂均有较好的耐高温性能和稳定性,可用于稠油热采井堵水和注汽井封窜。     

针对易漏砂岩地层防井漏材料粒径优化设计

为解决易漏失砂岩地层频发的井漏问题,采用巴西劈裂试验研究方法,测试不同粒径组合方式下防井漏材料对于井壁抗拉强度的强化效果。通过对比岩样孔喉尺寸和钻井液中防井漏材料的颗粒粒径,分析砂岩经不同粒径防井漏材料钻井液处理后的岩样抗拉强度测试结果,得到以下结论:相较于水润岩样的抗拉强度,防井漏材料明显起到强化井壁的效果,从而提高地层承压能力;未经粒径优化设计的防井漏材料有可能无法强化井壁,从而造成井漏问题无法缓解和钻井材料资源浪费等问题;钻井液中防井漏材料颗粒粒径范围越广,井壁强化效果越明显;若要达到最佳防井漏效果,使得地层承压能力最高,建议钻井液在进行防井漏材料粒径组合优化设计时,应考虑将防井漏材料的平均颗粒粒径约等于岩样平均孔喉尺寸。研究结果可为维持易漏失砂岩地层的井壁稳定、缩短非生产时间和安全高效钻井提供参考。     

涩北气田砂岩气藏新型堵剂研究与应用

针对涩北气田目前采用的堵剂性能不能满足现场封堵需要的问题,研制出了适合于涩北气田气井封堵的以超细水泥为主剂的封堵剂。现场施工结果表明,该堵剂具有良好的综合性能,在多种外加剂的调节下,初凝时间可按施工作业需要任意调节,72h的抗压强度大于20MPa,现场施工5井次,封堵成功率100%,打破了现场封堵成功率低、封堵效果差、成本高的尴尬局面。     

一种抗高温凝胶封堵剂

凝胶类封堵剂具有自适应强的特点,但钻井液用凝胶封堵剂普遍存在抗温性较差的问题。以聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）为反应单体,N,N-二甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,过硫酸铵为引发剂制备了一种新型凝胶封堵剂（PPAA）,该封堵剂抗温可达180 ℃。PPAA膨胀倍数低,对钻井液流变性影响小,能降低钻井液滤失量。180 ℃老化后,含2%PPAA的钻井液对80～100目砂床的侵入深度为2.6 cm,较常规封堵剂封堵率提高60.6%,在6%NaCl条件下封堵率提高48.6%,且高温高压砂盘滤失量降低69.7%。      

一种高强度成塞暂堵剂

注水泥塞施工设备多、成本高,深井、高温井注水泥塞安全风险较为突出,因此研究一种强度高、配制简单、泵送方便、风险较小的高强度成塞暂堵剂具有较大的价值。开展了高效成塞暂堵剂核心材料胶凝剂、悬浮剂的优选和活性剂研制,通过对文献查阅研究,进行了大量室内实验,研究形成了高强度成塞暂堵剂GQ-1体系。该体系密度可调节范围大（1.50～1.90 g/cm3）、浆体稳定性好,流动度、流性指数、稠度均在合理范围内,与钻井液相容性好,成塞强度高。该体系可用钻井液循环系统、加重装置配制,钻井液泵注替。研究成果在洋渡-H2等2井次进行了试验,施工顺利,试验井回接固井后分别试压63.3、64.3 MPa合格。试验的成功为该体系推广应用提供了技术支撑。      

贝壳粉基自适应性封堵剂

以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为聚合单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂、甲基丙烯酸十二烷酯（DM）为功能单体、过硫酸铵（APS）-亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,形成的凝胶聚合物将贝壳粉包裹形成多核无定形微囊。通过研究封堵剂吸水性能和形貌确定了AA∶AM质量比为1∶3时效果最佳。该封堵剂有良好的自适应性,封堵性能优异,对钻井液流变性影响较小,抗温抗盐性能良好,单剂180 ℃老化16 h后,结构保持完整,加入1%封堵剂的4%膨润土浆在150 ℃老化16 h后的API滤失量为11.4 mL,环保体系加入1%该封堵剂在150 ℃老化16 h后,中压砂床测试侵入程度为28.74%;1%30～50目封堵剂可封堵宽0.5 mm、深5 mm的模拟裂缝,且承压至4 MPa。      

JSR增稠堵漏剂实验研究

介绍了JSR堵剂的堵漏机理，给出了其制备方法及基本配方,通过室内试验分析了影响JSR堵剂稳定性的因素，并对其封堵能力进行了室内评价。     

一种延迟凝胶硅酸类堵水剂的研究

针对孤岛油田中高渗透率的情况,在油田污水中以水玻璃和甲基硅酸钠为主剂,加入磷酸和缓释酸(A酸),研制了一种可延迟凝胶的硅酸类堵水剂。在常压和模拟地层温度(60℃)下,考察各组分用量对堵剂性能的影响。结果表明,甲基硅酸钠改善了硅酸凝胶的性能,使凝胶具有更好的强度和弹性。A酸缓慢释放H+,达到延迟凝胶的目的。堵剂的凝胶时间随水玻璃和A酸用量的增加而缩短,随甲基硅酸钠用量的增加而延长,在磷酸用量为0.3 mL时出现极大值。堵剂总体积为100 mL,当水玻璃10 mL,甲基硅酸钠5 mL,磷酸0.3 mL,A酸20 mL,油田污水64.7 mL时,可以形成具有良好强度的凝胶,凝胶时间最长为13.5 h。     

CTM型调驱剂的研制及应用

在聚合物驱规模不断扩大的过程中,由于聚合物溶液粘度较高,具有一定的携砂能力,使地层的非均质性有进一步加剧的趋势,聚合物溶液沿高渗透层或高渗条带窜流,很快从生产井产出,既造成聚合物在地层内无效循环,又增加了产出液的处理难度。为了解决上述问题,增加聚合物在地层中的滞留时间,提高聚合物的驱油效率,研制筛选出了CTM型调驱剂。文中主要介绍了CTM型调驱剂的室内研究及现场应用。室内及现场试验表明：该调驱剂具有调驱双重功效,可改善聚合物驱过程中的指进现象,具有良好的应用前景。