致密/页岩油气储层损害机理与保护技术研究进展及发展建议

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,实现经济高效开发,是目前亟待解决的重大科学问题。为此,在分析致密/页岩油气储层损害特点的基础上,总结了钻井完井、增产改造与开发生产过程中致密/页岩油气储层损害的主要机理,介绍了物理颗粒暂堵、化学成膜暂堵、欠平衡钻井完井和界面修饰等储层保护技术的基本原理及研究进展,以典型案例阐述了储层保护技术对及时发现、准确评价和高效开发致密/页岩油气资源的重要作用,并指出储层损害预测与诊断系统、储层多尺度损害评价方法、智能型储层保护材料、液相圈闭损害防治措施和储层保护–漏失控制–增渗改造一体化技术是致密/页岩油气储层保护的重要发展方向。      

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。     

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。     

致密油水平井中低温可降解暂堵剂研发与性能评价

水平井分段多簇体积压裂推动了非常规油气藏开发的技术革命,暂堵压裂通过开启复杂缝网提高改造体积成为致密油提高单井产量的重要技术手段。鄂尔多斯盆地致密油资源丰富,具有低渗、低压、低丰度特点,目前使用的暂堵剂在致密油水平井储层改造过程中承压差、难降解、储层伤害大,实施效果不理想。根据该盆地致密油储层特征和工艺改造需求,通过生物可降解脂肪族聚内酯合成与生物小分子降解促进剂优选,开发了一种中低温可降解暂堵剂。室内性能评价表明,暂堵剂相对密度适中,具有良好的热稳定性、机械力学性能、封堵性能、降解性能。现场矿藏试验暂堵转向效果良好,改造体积明显提高,在致密油水平井分段多簇体积压裂中表现出良好的适用性,为非常规油气藏高效开发积累了宝贵经验。     

采用屏蔽暂堵技术保护油气层

在钻井过程中,为了减少钻井液对油层造成的损害,在宋芳屯油田芳407区块选择了50口井采用屏蔽暂堵技术保护油气层钻井。储层孔喉尺寸特征是涉及屏蔽式暂堵技术成败的关键,只有采用粒级分布与储层孔喉尺寸相匹配的暂堵剂才能达到保护油层的目的。因此通过取心井岩心室内实验研究,分析孔喉分布区间,确定油层保护重点对象。选择合适储层特征的暂堵剂,并对其屏蔽效果进行室内评价。完钻井后,通过加测表皮系数对其进行试验效果评价。     

页岩油高效开发钻井完井关键技术及发展方向

近年来美国的页岩油产量急剧增长,页岩油钻井完井技术也呈现出一些新的特点和动向。为了给我国页岩油高效勘探开发提供参考和借鉴,分析了国内外页岩油的勘探开发现状,介绍了实现页岩油经济高效开发所采用的关键钻井完井技术,包括储层甜点评价与识别技术、长水平段水平井技术、高密度分段压裂技术、物探–地质–工程一体化技术和大数据分析与工程优化技术等,并结合页岩油经济高效开发面临的挑战及我国页岩油的勘探开发现状,提出了适应我国页岩油储层高效开发的钻井完井关键技术及发展方向,以指导我国页岩油的经济高效开发,保障国家能源安全。      

保护微裂缝性油气层的钻井完井液

针对钻井完井液对裂缝性油气层的损害特点,建立了评价钻井完井液对裂缝性油气层损害程度的方法,并用该方法建立了保护微裂缝性油气层的钻井完井液体系的设计准则和新型屏蔽暂堵技术。结果表明,该评价方法较全面地考虑了裂缝性油气层的特点,并能对裂缝性油气层的损害程度进行系统评价。新型屏蔽暂堵技术对微裂缝性油气层具有很好的保护作用,暂堵剂种类在两种以上,暂堵剂颗粒粒径为平均裂缝宽度的0.9—1.0,分布范围较宽,加量一般在3.0％左右。     

裂缝漏失性碳酸盐岩气藏钻井完井损害模式

碳酸盐岩油气藏一直是我国油气勘探开发的重要领域,然而漏失造成的储层损害极大地阻碍了碳酸盐岩储层的及时发现、准确评价和高效开发。以川东北雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组、长兴组碳酸盐岩储层为研究对象, 对工区储层钻井完井液漏失储层损害模式进行了详尽探讨。工区碳酸盐岩储层多产层多压力系统、裂缝发育、高含硫化氢与二氧化碳,漏失时有发生,储层损害严重。漏失对储层的损害宏观上包括层内损害模式和层间损害模式,层内及层间损害模式可进一步细分为独立裂缝、裂缝网络、裂缝溶洞、溶洞裂缝复合等四种基本模式。针对储层地质特征及漏失损害模式,提出了屏蔽暂堵技术预防储层漏失和保护储层技术,室内实验和现场试验表明该技术有着较好的应用效果。     

中国石化石油工程技术现状及发展建议

石油工程技术是实现油气勘探开发的手段,是推进油气发展的重要动力。为了实现复杂油气藏的高效勘探开发和剩余油气的挖潜增效,满足勘探开发日益迫切的石油工程技术需求,中国石化近几年重点开展了优快钻井完井技术、复杂地层测井录井技术、特殊储层改造技术等技术攻关和相关装备的研制工作,有力支撑了中国石化70多个盆地、500多个区块的油气勘探开发和海外5大区域近40个国家油田技术服务市场的开拓。综述了中国石化石油工程技术的发展现状,着重介绍了钻井完井、测井录井和储层改造方面取得的技术突破;结合中国石化石油工程技术的发展目标和新的技术需求提出了发展建议,即加快发展关键核心技术,进一步完善适用于超深油气藏、页岩油气藏、致密油气藏、东部老油田等的集成配套技术,并重视非常规能源、深水油气开发技术的研究,全力打造一体化服务能力。      

微生物技术在页岩油气开发中的研究与应用

通过对国外微生物技术在页岩油气开发中的研究与应用进行调研,详细介绍了页岩油气藏内源微生物解堵技术、页岩地层地下DNA诊断技术的原理、工艺、应用情况,以及微生物提高页岩油气采收率、微生物改造页岩储层岩石等的原理和研究进展。研究表明,页岩油气藏中存在微生物,基于油藏微生物对大分子有机物的降解和对油藏特定微生物DNA的检测分析建立的页岩油气藏内源微生物解堵技术、页岩地层地下DNA诊断技术已经进入现场应用,并在提高页岩油气产能和高效储层描述方面取得良好效果。基于油藏微生物对原油渗流能力和储层岩石性质的改善而开展的微生物提高页岩油气采收率研究和微生物改造页岩储层岩石研究都展现了非常好的应用前景。中国页岩油气开发目前处于快速增长阶段,需要借鉴国外经验,探索符合中国页岩油气特色的微生物开发技术。     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井完井液体系统损害评价

目前国内外对碳酸盐岩裂缝性油气藏的损害机理和保护方法的研究，大多集中在对裂缝性储层损害机理的认识，裂缝性储层的应力敏感，水锁效应以及纤维状暂堵剂在裂缝性储层中的屏蔽暂堵方法等方面，由于碳酸盐岩裂缝性储层本身的复杂性和特殊性，使得较孔隙型砂岩储层的损害机理和评价方法相差甚远，因而对钻井完井液体系的评价也发生了很大变化，在阐明碳酸盐岩裂缝性储层损害评价新方法的基础上，对四川在用的11种钻井完进液体系作了评价，并对损害机理进行分析。     

低孔低渗高压砂岩储层损害机理及保护技术研究

根据低渗高压致密砂岩储层的构造特征、岩性特征、孔渗特征及矿物组成,分析储层主要的潜在损害机理为敏感性、液锁及应力敏感性损害,资料表明,该储层液锁损害程度可达70%～90%,应力敏感损害程度可达25%～60%.室内研发了高效防液锁表面活性剂、架桥粒子与可变形粒子组成的复配暂堵剂及聚醚多元醇等组成的防液锁、强包被、强抑制、强封堵的广谱暂堵钾盐聚磺钻井完井液,经高压深探井应用表明,广谱暂堵钾盐聚磺钻井完井液具有流变性参数合理,暂堵效果好,与储层岩性、流体配伍好,保护储层效果好的特点;并具有防液锁、强包被、强抑制、强封堵的特点,渗透率恢复值高,防塌性能好,较好地解决了在高陡构造和存在大量煤层的致密砂岩储层中稳定井壁和有效保护储层的技术难题.     

北美页岩油气重复压裂关键技术及建议

在国际油价持续处于低位震荡的背景下,为应对页岩油气井单井产量递减快、加密井钻井作业成本高的难题,北美页岩油气公司开始利用重复压裂技术对部分具有潜力的老井进行增产改造,提高页岩油气开发效益。论述了北美页岩油气重复压裂现状,分析了提高页岩油气重复压裂成功率所采用的关键技术,包括重复压裂选井原则、候选井压裂时机选择、暂堵转向技术、机械封隔技术和连续管重复压裂技术等。结合重复压裂技术面临的挑战和国内页岩油气开发现状,提出了重复压裂关键技术攻关建议。围绕这些关键技术进行研究,尽快形成适应于我国页岩油气区的重复压裂技术,对于经济高效开发页岩油气具有重要意义。     

非常规储层压裂暂堵剂应用进展

非常规储层渗透率极低,采用常规压裂工艺仅能形成单一的对称裂缝,难以实现非常规油气资源的经济高效开发,必须强制扩大压裂改造体积,提高裂缝的发育程度,提高单井产量。暂堵是提高裂缝复杂程度的有效方法,为此,总结了国内外页岩等非常规储层压裂改造过程中暂堵球、常规类暂堵剂、纤维类暂堵剂以及其他新型合成暂堵剂的研究现状及应用效果,阐述了各类型暂堵剂的适用条件、优缺点等,指出了暂堵剂的发展方向。研究成果对未来非常规储层压裂改造暂堵剂的相关研究具有重要参考价值和指导意义。     

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。     

气体钻井高效开发致密砂岩气藏

致密砂岩气是一类非常重要的非常规油气资源，但该类气藏岩石致密、孔喉细小、孔渗低、黏土矿物改造作用强、强亲水并且原始水饱和度低。钻井完井过程中该类气藏易受损害并难以解除，主要的储层损害类型包括固相堵塞、与液相侵入相关的敏感性损害和水锁损害、应力敏感性损害，其中液相损害的影响要大于固相侵入堵塞。采用常规的过平衡和欠平衡钻井技术由于严重的储层损害而普遍效率低，难以形成对该类气藏的有效勘探开发。理论和现场试验均表明，气体钻井技术是一种高效开发致密砂岩气藏的钻井技术，它不仅从根本上避免了钻井液钻井中由固、液相侵入引起的储层损害，有效保护了储层；还极大地提高了钻速，减少了钻井事故，缩短了建井周期。     

深水高孔高渗储层免破胶钻井完井液技术

深水钻完井工程成本高、作业条件苛刻、安全风险大,一旦发生严重的储层损害就有可能导致油气产能大幅度降低,造成巨大的经济损失。为了给深水油气钻探开发中制定和实施储层保护技术措施提供支撑,借助X射线衍射、压汞、扫描电镜、水化膨胀分散实验以及储层敏感性流动实验等手段,分析了中国南海某深水气田储层损害的机理,提出了储层保护技术对策,构建了适合该深水气田储层保护的钻井完井液。研究结果表明:(1)该深水气田储层为高孔高渗砂岩储层,黏土含量平均为12.38%,存在着强速敏性和中等程度的水敏性;(2)储层损害的主要原因是钻完井工作液中的固相侵入以及工作储层岩石不配伍;(3)通过理想充填暂堵方法对宽尺寸孔喉有效暂堵是保护储层的关键技术措施;(4)所构建的水基钻井完井液在2～75℃深水井筒温度下具有稳定的流变性,直接返排解堵岩心渗透率恢复值介于74.5%～92.24%,与隐形酸完井液顺序污染岩心后渗透率恢复值大于86%。现场应用于4口深水井的效果表明,4口井均未发生井下复杂情况,作业结束后直接返排解堵,节约了完井作业时间。结论认为,该钻井完井液可以满足深水高孔高渗储层钻井技术的要求,实现了免破胶作业,储层保护效果优良。     

广谱暂堵保护油气层钻井完井液体系研究

在钻井过程中为了达到保护储层的目的,通常根据储层的平均孔喉半径,在上部钻井液中加入合适粒经的暂堵剂,再配合胶体填充粒子等,将上部钻井液改造为完井液;但往往在实际井中,储层孔喉半径分布范围较宽,导致经改造后的钻井完井液仅对某井段具有较好的屏蔽暂堵效果,而对另外的井段则不能起到较好的保护储层作用。研究针对储层孔径分布范围较大的特点,根据室内岩样污染评价结果,提出了采用广谱暂堵剂GPJ-08进行广谱暂堵,通过室内评价表明,该钻井完井液体系对储层具有很好的保护效果。     

组合裂缝储层保护暂堵评价新技术

通过对常规岩心流动仪的技术改造,新组建了一种裂缝岩样应力敏感性及其暂堵评价实验装置,并利用该装置对组合裂缝岩样进行暂堵评价,形成一套裂缝储层保护广谱暂堵型工作液评价新技术,该技术同样可用于深探井广谱型保护油气层钻井完井液研究     

适合鄯善油田J2S储层保护的钻井完井液

从鄯善油田Ｊ２Ｓ储层特性出发，评价了该油田实际使用的原有钻井液对储层的损害。通过分析这种钻井液中固相粒子大小，分布与储层孔喉大小，分布的配伍性，利用屏蔽暂堵技术将这种钻井液改造为适合鄯善油田Ｊ２Ｓ储层保护的钻井完井液。