多级架桥暂堵储层保护技术及其应用效果评价——以四川盆地磨溪-高石梯构造龙王庙组储层为例

四川盆地磨溪-高石梯构造下寒武统龙王庙组储层具有巨大的开发潜力,属于裂隙-孔隙型储层,已有的研究成果表明,该类型储层容易受到碱敏、水锁及固相粒子的损害。为此,在对磨溪-高石梯构造龙王庙组储层特征分析基础上,评价了龙王庙组储层潜在损害因素：水敏、碱敏、速敏、应力敏感,并依据孔喉渗透率贡献率的多峰分布理论,提出了多级架桥屏蔽暂堵储层保护技术。通过室内实验优选出了多级架桥暂堵钻井完井液配方,评价了加入多级架桥暂堵剂前后对钻井液性能及对岩心渗透率恢复值的影响,并在该区20口井次进行了现场试验。结果表明：多级架桥暂堵材料对井浆性能影响小,所用的多级架桥暂堵钻井完井液室内岩心渗透率恢复值达80%以上,平均储层岩心渗透率恢复率由实施前的65%提高至84.5%,具有较好的储层保护效果。     

九龙山构造须家河组储层保护技术研究

目前采用的屏蔽暂堵技术适合于孔喉贡献率呈单峰状分布的储层.在对九龙山构造须家河组储层孔喉渗透率贡献率呈多峰状分布分析的基础上,提出多级架桥暂堵技术,形成以三级架桥粒子为主的九龙山构造须家河组储层保护技术方案.经龙113井的现场应用,多级架桥暂堵材料对原井浆性能影响小,所设计的多级架桥暂堵钻井完井液室内岩心渗透率恢复值达89％以上.     

多级架桥暂堵技术在安岳地区的应用

目前采用的屏蔽暂堵技术适合于孔喉贡献率呈单峰状分布的储层。在对川东安岳地区须家河储层敏感性分析的基础上,通过对储层孔喉渗透率贡献率呈多峰状分布的分析,提出多级架桥暂堵技术,形成以两级架桥粒子为主的安岳地区须家河储层保护技术方案。经三口井的现场试验,多级架桥暂堵材料对原井浆性能影响小,所设计的多级架桥暂堵钻井完井液室内岩心渗透率恢复值达85%以上,具有较好的储层保护效果。     

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。     

钻井液完井液屏蔽环重复形成的实验模拟

深探井及多目的层油气探井在进行中途测试、完井测试和起下钻作业中，不可避免地造成钻井完井液滤饼遭受多次形成与破坏，此时滤饼的性能发生了较大的变化并对测试结果产生重要的影响。选取四川盆地川东北区长兴组和飞仙关组碳酸盐岩储层不同渗透率级别的岩样及改性钻井完井液，利用高温高压动态损害评价仪进行了钻井完井液屏蔽环重复形成与返排的实验模拟。结果表明，多次形成于基块和裂缝岩样中的钻井完井液屏蔽环的暂堵率和强度都得到了提高。重复作业时滤饼不断地向裂缝深部推进并因应力敏感损害而难返排，致使裂缝岩样渗透率恢复率降低明显，相反基块岩样一般仍可得到满意的渗透率恢复率。适当增大返排压差可以提高岩样渗透率的恢复率。     

新型储层钻井完井一体化工作液设计及性能评价

钻井完井一体化工作液是对海洋油气传统裸眼钻井完井液技术的发展，该体系基于D90经验规则与膜屏蔽原理，引入低剪切速率黏度设计，通过暂堵剂的镶嵌、成膜作用在储层孔隙入口构造单向屏蔽环，不仅达到储层保护效果，还可直接返排，从而简化海洋钻井完井工序。阐述了钻井完井一体化工作液的设计思路，检测了关键组分微观结构及体系基本性能，并综合评价了体系储层保护效果。实验结果表明，钻井完井一体化工作液具有刚性和柔性2类暂堵剂粒子，可协同封堵孔隙入口，促进单向屏蔽环形成，其中刚性镶嵌粒子形貌不规则，中值粒径为9.5μm，大于孔隙尺寸；而柔性成膜粒子呈规则球形，平均粒径为25.4μm，粒径分布窄，有利于粒间填充及形变聚结。体系在5～130℃内具有良好流变性，其低剪切速率黏度平均值为30 802±1892 mPa·s，满足直接返排解堵设计要求；体系展示了良好的润滑性、防塌性及抗海水、抗岩屑侵污性，且单向封堵能力强，直接返排的渗透率恢复效果好。现场应用证明，新型钻井完井一体化工作液不仅能确保储层钻井过程顺利，而且满足了直接返排解堵要求，达到了简化完井工艺的目的。     

强应力敏感裂缝性致密砂岩屏蔽暂堵钻井完井液

传统的保护裂缝性储层的钻井完井液设计以裂缝的静态宽度为依据,极少关注由应力敏感性引发的裂缝动态宽度变化行为,导致暂堵材料粒径小于储层动态缝宽,无法有效控制漏失而严重损害储层。以泌阳凹陷深层典型致密砂岩储层为研究对象,基于岩心观察和测井资料获取静态缝宽,并开展应力敏感实验,研究应力变化对静态缝宽的影响;通过有限元法模拟确定应力扰动下动态缝宽变化,进而优选屏蔽暂堵钻井完井液配方。实验表明,根据动态缝宽优选的屏蔽暂堵完井液封堵时间不超过5 min,返排恢复率达80%,滤饼承压能力达15 MPa,高质量滤饼可以快速封堵裂缝,有效预防井漏发生。钻井作业过程中储层保护试验成功与失败的案例说明,强应力敏感裂缝性储层保护必须考虑动态缝宽参数,且暂堵粒子粒径上限应随着钻井完井液密度的增加而适度放大,才能覆盖最大动态缝宽范围。      

陕北富县探区天然气藏钻井液屏蔽暂堵技术

陕北富县探区上古生界储层属低孔、低渗的致密储层,下古生界主要储集空间为溶蚀孔洞和裂缝,孔洞多为1～3 mm的小孔,裂缝宽度为0.2～7.0 mm,油气主要聚集在裂缝中.优选出了由复合暂堵剂CXD、憎水性屏蔽剂DYC和表面活性剂ABA组成的屏蔽暂堵配方,其中CXD具有架桥作用并对裂缝性储层有独特暂堵效果,DYC有浊点效应、能在井壁上快速形成阻止滤液侵入的油膜,ABA能减少水锁损害.加入暂堵剂后的钻井完井液,抑制性增强,页岩回收率在90%以上;高温高压滤失量降低,滤饼薄而韧、光滑;岩心静态渗透率恢复值大于90%;滤饼摩阻系数降低.富古6井通过使用该完井液,堵塞比和表皮系数都在轻微污染范围内,井径扩大率比其它井有不同程度的降低,表明优选出的屏蔽暂堵钻井完井液,能很好地保护陕北探区天然气藏.     

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.     

LF13-1油田PRD钻完井液体系储层保护效果优化研究

LF13-1油田主力储层以中孔高渗为主,孔喉粗大、连通性好、敏感性矿物含量低,油田开发时采用无固相PRD钻完井液体系保护储层。动态损害评价实验结果表明,PRD钻完井液体系对高渗透储层保护效果欠佳。出于重点保护高渗透储层又不影响中低渗储层保护的目的,提出选择性暂堵技术对PRD钻井液体系进行优化。通过优选,建议在PRD钻井液体系中加入5%150~300目刚性暂堵颗粒。优化后的PRD钻井液体系具有封堵快、泥饼致密、滤失量低的特点,对高渗透储层的保护效果大幅度提升,而对中低渗储层保护影响不大。     

鄂尔多斯盆地长北气田储层保护技术

为了评价钻井过程中钻井液对鄂尔多斯盆地长北气田储层的伤害程度并评选低伤害完井液,实验中应用先进的AC-FDS-800~10000地层伤害系统,在模拟正常钻井和储层参数条件下成功地完成了3套钻井完井液体系对长北气田储层的伤害程度评价。实验结果表明：逆乳化油钻井液对该储层伤害率高达73.91%,因伤害发生在整个岩心而不易解除;油基钻井液对气层岩心几乎100%伤害,但油基钻井液滤失很小,浸入井壁的深度浅,在完井后储层开展射孔或压裂,则伤害很容易解除;相比之下,无黏土低伤害暂堵钻井完井液体系对气层平均伤害率为11.11%,暂堵性好,完钻后可以采取裸眼完井,井壁上形成的暂堵滤饼通过气层压裂完成解堵,并直接气举投产,很大程度上简化了完井、投产作业,值得推广应用。     

秦皇岛大位移井水基钻井液屏蔽式暂堵技术研究

秦皇岛油田储层为明化镇组、馆陶组和东营组。其中以明化镇组为主力油层。明化镇组又分为明一、明二和明四共3个油层。明上部主要以泥岩、粉砂岩、砂岩互层为主，明下部以泥岩为主，夹有粉砂岩。该储层为高渗透率、高孔隙度、大孔喉半径的储层，且储层存在比较严重的非均质性。常规水基钻井完井液易污染储层且难以恢复其渗透率，严重损害油气层，为了更好地保护油气层，提高采收率，必须优化钻井完井液，对储层进行屏蔽暂堵。     

苏里格低渗砂岩气藏水锁损害防治技术探索

针对苏里格气田砂岩储层的水锁损害，提出通过尽量减少滤液进入或通过改变滤液性质使进入的滤液能抑制地层膨胀并易于返排等来解决这一问题的技术思路。据此，研制出了油溶屏蔽暂堵型完井液和滤液易于返排的润湿反转型完井液，并分别在该气田进行了现场应用。结果表明，无固相润湿反转型完井液用于该气田的开发中使钻速得到了提高，成本降低，并保护了气层，提高了产量；油溶屏蔽暂堵型完井液在现场应用后，侵入储层的滤液显著减少，试验井与邻井相比明显增产，平均渗透率恢复率达90％以上，岩心束缚水饱和度接近原始地层束缚水饱和度。     

镶嵌剂与成膜剂协同增效保护储层钻井液室内研究

在钻井过程中,为了减少钻井液对油气储层的损害,通常采用储层暂堵技术,而该技术的关键是要求暂堵粒子尺寸与地层孔喉合理匹配,这种匹配关系很难把握,从而影响保护油气层效果。针对传统暂堵技术在应用中的不足,提出了镶嵌剂与成膜剂协同增效保护储层技术。采用钻井液传统评价与砂心试片评价相结合的方法,筛选出了保护油气层的镶嵌剂XQ-3和成膜剂DL-7,室内试验结果表明,将两者复配后加入钻井液中,岩心渗透率暂堵率达到99.6%,岩心切片渗透率恢复率达到99.4%,与传统的暂堵剂相比分别提高了20.6%和15.3%,表现出良好的协同增效暂堵效果及对不同孔喉更好的适应性能。因此,XQ-3和DL-7是保护油气储层的理想钻井液添加剂。      

保护储层钻井液优化设计新方法及其应用

近年来,国内外均高度重视油气层保护技术的发展和领域的拓宽。暂堵技术是保护储层钻井完井技术的主要技术之一。针对中原油田特殊工艺井,开展了复杂地质条件下储层保护技术研究。采用一种理想充填新方法,对保护储层的钻井液暂堵方案进行了优化设计。实验结果表明,采用新方法可进一步提高储层岩心的渗透率恢复值,有利于更好的保护储层。     

集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的新型钻井完井液

超低渗透钻井完井液缺乏架桥的刚性粒子,形成的滤饼强度值低,在裂缝宽度大于50 μm时,滤饼强度不足5 MPa,且返排恢复率低,对裂缝性储层的保护具有一定局限性.选取四川盆地致密砂岩岩心,开展了集成超低渗透与屏蔽暂堵优势的钻井完井液保护裂缝性储层能力的实验评价.结果表明,在3.5 MPa正压差下,该钻井完井液对500 μm以内不同宽度级别的裂缝均有很好的封堵效果,且滤饼强度均可承受15 MPa的压差,返排恢复率也有所提高,特别是酸洗后返排恢复率在80%以上.该钻井完井液充分利用超低渗透钻井液动态降滤失剂的降滤失性和较宽的封堵范围,并具有屏蔽暂堵技术的高强度、高返排恢复率的优点,拓展了利用固相颗粒保护裂缝性储层的能力.     

“超广谱”屏蔽暂堵钻井完井液新技术室内研究

突破传统屏蔽暂堵技术观念 ,针对层间差异较大的高孔、高渗储层 ,将不同类型的油层保护剂加入黑色正电胶体系 ,研制出一种广谱暂堵型保护油气层钻井完井液体系。该体系能够对不同渗透特性的储层进行瞬时镶嵌式封堵与纤维架桥作用 ,减少粘土颗粒的侵入污染 ,抑制油气层中的粘土水化膨胀 ,减少了处理剂对油气层的污染 ,有利于反排和渗透率恢复。试验结果表明 ,该体系封堵率达 10 0 % ,煤油反排渗透率恢复率达 90 %以上。     

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。     

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。     

东方1-1气田络合水水凝胶暂堵修井液技术研究与应用

通过对东方1-1气田待修井储层损害因素分析,该储层具有非均质性强、强水敏等特点,在修井过程中不仅要注重低渗防水锁损害、高渗防漏失损害,而且要防止水敏损害。针对以上储层保护要求,推荐以防水锁性(20.6mN/m)好、抑制性(防膨率99.5%)强和储层保护性(渗透率恢复值96.5%)好的络合水作为基液,构建络合水水凝胶暂堵修井液;该修井液不仅具有较好的封堵性能,而且本身具有较好的返排能力,在储层改造破胶液的作用下,渗透率恢复值均大于98%,能满足修井增产的目的。该体系在DF1-1-B2h井修井作业中取得了成功的应用。