转向压裂暂堵剂的研究与应用进展

将油田转向压裂用暂堵剂进行了梳理分类,运用统计方法分析了近年来暂堵剂研究成果,提出普适性较强的暂堵剂的评价指标。比较分析了各种暂堵剂的性能,介绍了暂堵剂的应用发展现状和各类暂堵剂的优缺点,并对暂堵剂的发展方向提出见解。     

暂堵转向压裂技术用暂堵剂研究新进展

暂堵转向压裂技术适用于不同地层条件下的储层改造,现已在国内取得广泛应用。根据不同作业地层的特点选择合适的暂堵剂暂封堵目的层内高渗孔道是该技术的关键,有必要加深对现有各类压裂用暂堵剂的认识以便在应用时能够做出正确选择,因此,结合压裂用暂堵剂的国内外研究现状,提出可从固体、液体、气体这三种不同的物质状态出发,根据压裂暂堵剂在实验条件下表观形态的不同将其分为固体暂堵剂、液体暂堵剂和泡沫暂堵剂,并分析了它们的暂堵机理、性能特点和适用范围,对其研究进展进行综述。     

水溶性暂堵剂的研究与应用

针对老油田开发中后期出现的高含水特征,研制了纤维状系列水溶性暂堵剂。其水溶率大于95%,暂堵率达95%以上,封堵压力大于10 MPa,解堵后渗透率恢复率可达95%以上。在现场与酸化联作,对地层进行暂堵酸化,保证非均质油层的酸化效果。     

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。      

钻井液暂堵剂颗粒粒径分布的最优化选择

叙述了自1977年Abrams发表著名的“1/3架桥规则”以来,钻井液暂堵剂颗粒粒径选择技术的发展:罗平亚等人提出的使用3%刚性粒子 1.5%可变形粒子 1%~2%软化粒子的屏蔽暂堵技术(1992);屏蔽暂堵技术的分形理论处理和最优化;各种粒径连续分布理论及其物理实验方法和计算机模拟方法求解;理想充填理论和d90规则。建立了暂堵剂颗粒粒径优化选择的图解法,开发了相应软件:实测、计算或估算储层最大孔径d90;测绘颗粒累计体积分数~颗粒直径平方根关系曲线,以d90点与原点间连线为基线,取曲线从右方最接近基线的暂堵剂粒径分布为最优化粒径分布,再稍加大大粒径颗粒的比例,得到理想充填最优化粒径分布。基于某储层岩心的实测孔喉数据和各种商品碳酸钙粉的粒度组成数据,采用所建立的方法求得,用作该储层钻井液中暂堵剂的300目、600目、1000目碳酸钙粉的理想充填最优化质量比为60∶30∶10。经这种钻井液污染的储层岩心,渗透率恢复率高达82.9%,而传统屏蔽暂堵、1/3架桥规则及空白的钻井液污染后的储层岩心,渗透率恢复率分别为65.5%,44.1%,39.2%。图3表3参9。     

一种复合暂堵剂在重复压裂中的应用

文章通过室内实验和现场应用,证实一种复合暂堵剂能够更加有效的提高重复压裂效果,其关键技术是复合暂堵剂以及组合使用方式。复合暂堵剂由纤维状暂堵剂和颗粒状暂堵剂组成,其暂堵机理是首先利用纤维状暂堵剂实现裂缝缝口或缝内架桥,再利用颗粒状暂堵剂的可自身膨胀性形成有效封堵,达到裂缝重定向的净
压力,从而形成不同于老裂缝方向的新裂缝,更大范围的沟通原裂缝未波及区域的油气,同时两种暂堵剂均为可控降解材料,不会对储层造成新的伤害,进而能最大限度的提高油气产量。室内实验结果表明,通过“架桥+封堵”的暂堵技术可有效实现封堵,其封堵强度可达38Mpa, 现场施工压力分析表明“架桥+封堵”暂堵工艺有效,新裂缝起裂明显,压后增产效果显著,这种复合暂堵剂为提高重复压裂转向的可控性提供了手段,并能有效提高重复压裂成功率和改造效果。     

化学转向暂堵技术的研究进展

介绍了化学转向暂堵技术分别应用于酸化、压裂及酸压施工中的工作原理以及它们之间的联系与区别。综述了暂堵剂的研究历史以及目前使用较为普遍的几类暂堵剂,包括纤维暂堵剂、颗粒暂堵剂、聚合物交联暂堵剂、吸水膨胀型暂堵剂、泡沫暂堵剂等。总结了各类暂堵剂在施工时封堵高渗透层的作用机理及存在的优缺点,并对暂堵剂的发展及应用进行了展望。     

屏蔽式暂堵保护油气层技术

1.屏蔽式暂堵技术的机理 屏蔽式暂堵技术是利用油气层被钻开时,钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差,迫使钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉,在井壁附近快速、浅层、有效地形成一个损害堵塞带。此损害堵塞带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续浸入油气层。对于射孔完井来讲,由于损害带很薄,通过射孔解堵,可以解决堵塞带对地层渗透率的影响。     

水溶性暂堵剂的研究及应用

针对胜利孤东油田油井漏失严重问题,研制了用有机硅改性处理的水溶性暂堵剂,室内实验表明,该堵剂可使岩心堵塞率达到９０％以上,用地层水长时间冲刷后,渗透率恢复值在８５％以上。１０口井的现场试验结果表明,该堵剂对漏失速率超过０．４ｍ＾３／ｍｉｎ含水量９８％以上的特高含水井有较好的防漏暂堵保护效果。     

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。     

压裂施工中暂堵剂用量计算方法研究

压裂施工中暂堵剂用量合理与否,是决定选择性压裂和多裂缝压裂工艺成败的技术关键,同时也直接影响压裂井改造效果。针对目前现场中应用的计算方法、存在问题等进行了客观分析,并提出了新的计算方法,解决了原计算方法求出的暂堵剂用量普遍偏大的问题。新的计算方法达到既能堵注预暂堵层、压开新缝,又不浪费暂堵剂、节约成本,对指导压裂施工具有重要意义。     

注水井酸化暂堵剂ZDJ-J的研究及应用

水溶性暂堵剂ZDJ—J主要用5％0丙烯酸树脂一Ⅱ按20％的增重比包裹无机盐而成。ZDJ—J暂堵剂在水中能溶解且速度慢,在酸中溶解率较低,且在50℃经过24h后在水中的溶解率能达到70％以上。酸化解堵后,其渗透率恢复率超过90％,对地层无伤害。暂堵剂ZDJ—J最佳用量为10％,增粘剂加量为5‰时可以达到多层酸化的目的,有效地改善水井的吸水剖面,缓解同层和层间矛盾。     

反相悬浮聚合制备淀粉-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物暂堵剂

以淀粉、丙烯酰胺、丙烯酸为共聚单体,硝酸铝为交联剂,过硫酸钾为引发剂,Span-60/Tween-60为复合乳化剂,采用反相悬浮聚合法合成了一种新型暂堵剂淀粉-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物,并采用SEM和FTIR技术对共聚物进行了表面形貌分析和结构表征;考察了硝酸铝用量、丙烯酸中和度和淀粉用量对暂堵剂吸水性能的影响。实验结果表明,暂堵剂的最佳合成条件:丙烯酰胺5.00 g、环己烷60 mL、0.80 g Span-60、0.40 g Tween-60、丙烯酸中和度80%、淀粉1.50 g、硝酸铝0.02 g、70℃、3 h;在该条件下合成的暂堵剂的吸水倍率最大,且具有适中的强度。     

钻井液屏蔽暂堵技术在陕北探区的应用试验

针对陕北探区储层地质特性，认为实施钻井液屏蔽暂堵技术有利于保护储层，为此开展了有关应用试验研究。首先在室内进行了屏蔽暂堵剂和储层保护剂的筛选和性能试验，然后将选定的保护剂应用于富古4井的现场试验中，取到了保护储层的良好效果。     

天然气井作业屏蔽暂堵技术的研究与应用

在天然气井进行井下作业前，将暂堵剂挤入生产层位附近，以暂时封堵生产层，使地层压力不被释放，井筒内的压井液不污染地层，待施工作业结束后，及时进行解堵，确保天然气井不受伤害或少伤害，从而恢复天然气井的生产能力。针对天然气井大修作业时，经常补充压井液，由于作业时间长，大量压井液进入地层，造成严重污染，导致天然气井恢复生产困难的问题，研制出一种新型气井作业的屏蔽暂堵剂，具有污染小，易解堵等特点，有效解决了大修污染问题，现场应用取得良好效果。     

聚合物纳米微球封堵剂CQ-NSA性能研究

针对页岩储层纳米级孔缝封堵的问题,研究了水基钻井液聚合物纳米微球封堵剂CQ-NSA的分散性、封堵性与配伍性。通过超声分散,其粒度中径为82.14;采用常规高速搅拌,17.5%的颗粒仍保持纳米级分布。将CQ-NSA加入膨润土浆中,总颗粒中仍有 6%的颗粒呈纳米级分布。CQ-NSA加量在1.0之间可以显著降 低滤饼渗透率!有效降低膨润土浆与体系配方的高温高压渗透封堵仪滤失量,表明CQ-NSA具有良好的封堵性能。流变性能分析结果表明,CQ-NSA加量不超1.5%,对膨润土浆与水基钻井液体系的流变性能影响不大,具有较好的配伍性能。该研究为页岩气水基钻井液用纳米封堵剂提供了理论与实验依据。     

适于孤东油田稠油注汽井的调剖封窜剂研制

针对孤东油田稠油注汽井开发中存在的矛盾,开发了稠油注汽井高温调剖封窜剂.在室内对这种调剖封窜剂的基本配方、封堵率、封堵强度和粒径选择进行了试验研究.现场应用效果良好.     

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。     

ZD-1暂堵剂的研究及应用

大庆油田二、三次加密井主要开采非主力油层中薄差层及表外层，层间渗透率差异较大，酸化解堵施工过程中，酸液优先进入高渗透层，而低渗透层难以得到处理。为此，研究了ZD—1暂堵剂。该暂堵剂是一种由主剂、增强剂和调速剂组成的桥塞暂堵剂，具有承压强度高、水溶性好以及便于携带液携带的特点。室内实验表明，该暂堵剂在地层温度条件下，可承压20MPa以上，24h的水溶率达98％以上。通过大庆各树岗油田ll口酸化井的应用，证明该暂堵剂能有效控制不同硬化层位的吸酸强度，提高低渗透层位的酸化强度，从而为提高地层吸水比例以及地层均匀吸水提供技术保征。采用ZD—1暂堵剂进行酸化解堵，措施施工成功率较高、有效期较长，可以满足大庆油田注水开发的需要。     

缓速酸增注剂的试验研究

通过大量的试验,优选出以及机酸和ＮＨ４Ｆ为主要成分的有机缓速土酸,室内试验结果表明,缓速酸增注剂ＩＡ－３有较强的溶蚀能力和缓速性能,８５℃时它与地层有效作用时间可达１０ｈ以上,酸化液对油管的腐蚀性小,耐Ｆｅ＾３＋能力强,适合于高温地层的酸雇仍有优异的增注性能,对重复酸化井增注效果也稻明显。