塔里木油田群库恰克地区井壁失稳机理研究

塔里木油田群库恰克地区井壁失稳是该区钻探过程中普遍遇到的技术难题,造成了多次钻井复杂事故,影响了钻井工程进度和增加了钻井成本。该文通过X-射线衍射等分析测试手段,对该地区失稳井段岩样进行了理化性能测试分析,研究了井壁失稳的机理,并分析了钻井液及工程因素对井壁失稳的影响,为该地区井壁稳定技术研究提供了依据。     

川东北地区陆相地层井眼失稳原因分析

川东北地区的勘探规模正在不断扩大,但施工时因陆相地层的失稳常造成重大经济损失,并延缓了勘探进度。室内试验结果表明,该地区陆相地层基本以泥岩为主,粘土矿物以伊利石为主,具有一定的膨胀能力,但表面水化作用非常显著,遇水后很短时间内即可达到最大水化程度,这有别于一般意义上的泥页岩地层。对该地区陆相地层基本资料进行了综合分析,并在此基础上归纳了陆相地层常见的失稳形式,分析总结了井壁失稳原因,以期对正确制定陆相地层井壁稳定技术方案提供参考。由于最终的分析结论均基于川东北地区近年来的相关技术资料,针对性强,与现场情况结合紧密,因此具有较好的可借鉴性。     

国外保护油气层技术新进展--关于油气层损害机理的研究

通过岩心分析和室内实验对油气层损害机理进行诊断。是实施保护油气层技术过程中必不可少的基础工作，对近年国外在固相侵入引起储层损害。粘土矿物水化膨胀和分散运移引起的损害。聚合物吸附引起的油气层损害。孔隙尺寸分布对损害剖面的影响，井壁应力状态导致的井壁失稳与储层损害的关系等方面的研究进展和技术成果进行了概括和总结，提出了近年来国外在油气层损害机理研究方面的一些新见解，如储层原始渗透率对损害程度的影响，蒙脱石，高龄石等粘土矿物的损害方式以及聚合物处理剂所引起的损害等。     

微观地质特征对硬脆性泥页岩井壁稳定性影响与对策研究

硬脆性泥页岩引起的井壁失稳是钻井过程中经常遇到的一个十分复杂的难题。利用扫描电镜、压汞、X-衍射、比表面分析仪等岩矿测试手段研究硬脆性泥页岩的微观地质特征,根据研究结果分析其对硬脆性泥页岩井壁失稳的影响,并提出保持硬脆性泥页岩井壁稳定的措施,为硬脆性泥页岩井壁稳定性研究提供一种新思路。研究结果表明,硬脆性泥页岩中发育的一部分微裂缝是导致井壁失稳的重要原因。在钻井过程中,钻井液滤液沿着泥页岩中的微裂缝进入到地层内部,导致粘土矿物的水化膨胀,使孔隙压力增加,泥页岩强度降低,最终发生井壁失稳。最后根据研究结果提出在钻井液中加入一部分和泥页岩孔喉相匹配的封堵粒子,期望它能降低或阻止钻井液滤液在泥页岩中的漏失,达到稳定井壁的目的。     

克深地区井壁稳定性评价及钻井工程应用

塔里木盆地克深地区裂缝性储层埋藏深,井壁失稳问题严重,建立该区考虑地层各向异性的井壁稳定性评价方法非常重要。通过对现场井壁失稳与地层弱面的相关性研究,发现弱面在强应力、高孔隙压力背景下,将先于岩石本体破坏,产生掉块、垮塌、卡钻现象。若裂缝渗透性较好,钻井液液柱压力大于孔隙压力时即有可能发生漏失,漏失压力不再由破裂压力和最小水平主应力控制,而是取决于裂缝产状和三轴应力状态之间的关系。因此对于强各向异性地层,其强度软弱面上的坍塌压力和漏失压力是钻井稳定性评价中的关键。在核定该区井壁失稳的主控地质因素是强应力背景下的裂缝弱面错动破坏的基础上,评价了克深区带横向各向异性岩体力学的稳定性,建立适用于强各向异性复杂条件下的井壁稳定性评价方法。结果表明克深裂缝性储层的安全泥浆密度窗口普遍较窄甚至无理论安全窗口,提出改善钻井液性能或者采用定向井钻探方案以减少井壁失稳的工程应对方案。现场实践应用表明,钻井液密度调整至合理范围后,井壁失稳明显减少,现场复杂问题得到有效解决。     

高陡构造易坍塌地层防卡技术

通过分析易塌地层钻屑成分、粘土矿物含量和组成,摸索出适合该地区微裂缝的封堵材料及钻井液配方,对有效的中裂缝和微米级微裂缝起到了很好的封固效果。配套有针对性的钻井工艺措施,减少井壁坍塌80%,有效解决了井壁坍塌卡钻问题。     

粘土防膨剂性能评价的新方法研究

粘土矿物的水化膨胀是导致钻井井壁失稳和储层损害的根本原因,粘土矿物防膨评价方法对于正确使用粘土防膨剂具有重要意义;分析并综述了粘土防膨剂试验结果评价方法及其特点;提出用激光粒度仪法研究粘土防膨的新方法,其基本特点是粘土矿物在不同介质中作用后其粒径分布存在明显差别,粘土颗粒越小,防膨能力越强;研究表明：粘土矿物经粘土防膨剂作用后其粒径明显小于蒸馏水;有机阳离子防膨剂防膨效果要优于无机盐类防膨剂;试验结果证明：激光粒度仪法来评价粘土防膨剂效果的方法是可行的,且其速度快、直观,与离心膨胀法评价方法所得结果比较一致。     

中江地区井壁失稳机理及对策研究

川西中江构造地层情况复杂，该区块多口井在钻井过程中都出现了严重的井壁失稳，这制约了对该区块的油气勘探开发速度。针对这一情况，文章对中江构造泥页岩的稳定性进行了大量的研究，并从失稳机理入手进行适合该区块钻井液体系的研究，在室内实验的基础上优选出了适合该地区地层钻进的钻井液体系--钾钙基聚磺防塌钻井液。通过现场试验，证明该钻井液体系能有效控制该区的井壁失稳，大幅度降低井下复杂情况的发生。     

川东北地区陆相地层井壁稳定性测井分析

川东北地区的工程地质特征复杂,陆相地层井壁失稳现象严重,给钻井工程施工带来了很大困难。结合岩石力学理论,对该区岩心实验数据、测试资料、刻度测井数据进行研究。形成该地区井壁稳定性测井评价方法,建立岩石弹性参数、地层应力、三压力、钻井液密度安全窗计算模型及参数剖面。确定川东北地区影响井壁稳定性的地质因素主要为岩性复杂多变、裂缝发育和纵向多套压力系统等。研究成果在实钻井中获得较好应用效果,为解决该地区陆相地层的钻井井壁稳定性问题提供重要技术支撑。     

强封堵防塌剂XZ-OSD在准噶尔盆地南缘山前构造带的现场应用

为解决准噶尔盆地南缘山前构造带钻井过程中出现的井壁失稳及井漏问题,通过对目标地区的岩样和掉块进行实验分析,明确了目标地区的井壁失稳机理。根据实验结果知道,主要是地层破碎性、油相损害和强水敏性导致目的地区的井壁失稳。针对井壁失稳机理,采用油基钻井液避免地层强水敏性引起的井壁失稳,并研选了一种油基钻井液强封堵防塌剂XZ-OSD,XZ-OSD粒子通过封堵不同尺寸孔缝,胶结破碎性地层,在岩石表面形成疏油吸附层,避免地层破碎性、油相损害引起的井壁失稳。现场试验表明, 对比邻井,XZ-OSD降低GHW001三、四开阶段井径扩大率46%～49%;对比四开阶段,XZ-OSD降低呼探1井五开井段井径扩大率83.3%。解决了准噶尔盆地南缘地区井壁失稳难题,为该区域优质钻井提供了钻井液技术支撑。      

吐哈西部油田井壁失稳机理实验研究

在勘探开发过程当中,吐哈油田西部的葡北、神泉和雁木西区块存在着严重的井壁不稳定等原因导致的划眼、卡钻、电测遇阻遇卡、固井留塞等问题.利用X射线衍射、电镜扫描、电动电位分析和泥页岩压力传递实验研究新技术,以及比亲水量测试等实验手段,对吐哈西部油田岩样的结构及理化性能进行了系统分析,论述了该地区复杂地层井壁失稳机理.依据“多元协同”防塌理论,通过单剂优选和配方优化实验,研制出了适合吐哈西部油田地层特性的钾-钙-醇强化防塌钻井液体系.现场试验结果表明,该钻井液体系能满足现场使用的要求.     

涠洲12-1北油田涠二段井壁稳定性技术

控制井壁失稳是北部湾涠西南油田群钻井过程中遇到的一个难题。在钻井过程中往往出现地层垮塌、井漏、卡钻等井下复杂事故,钻井时效低、报废钻具多,作业成本居高不下,该问题近年来一直未能得到根本的解决。在涠西南油田群第1批井的钻井作业中,出现了较多的复杂情况及井下事故,作业进度严重滞后。而在进行第2批井作业之前,通过对前面已钻井的现场资料分析总结,同时开展了大量的室内实验和理论研究,进一步摸清了造成该地区井壁失稳的主要机理,并提出了具体的技术措施。通过研究成果的现场应用,该油田后期的钻井过程中井下复杂事故发生率大幅度地降低,从而解决了十多年困扰本地区钻井的井壁失稳难题。以涠二段井壁为例,介绍了井壁稳定技术的研究与应用,为同类油田控制井壁失稳提供了经验。     

高泥质疏松砂岩防塌保护油气层钻井液技术

胜利油区王庄油田沙河街组地层为高泥质疏松砂岩,钻井过程中出现的主要问题是井壁坍塌和油气层损害严重。根据地层特点和测井的要求,优选出以非离子处理剂为主的聚醚多元醇钻井液,对该钻井液的流变性能、滤失造壁性能、防塌性能、抗污染性能和保护油层性能进行了评价。试验结果证明,该钻井液具有良好的流变性和滤失造壁性,页岩滚动回收率大于90%,岩心渗透率恢复率大于80%,电阻率大于1.5Ω·m。现场应用表明,聚醚多元醇钻井液有效地解决了王庄油田高泥质疏松砂岩钻井过程中出现的井壁失稳问题,保护了油气层,满足了测井要求,具有良好的综合性能。     

环保型多羟基聚合物海水钻井液研制及应用

以天然海水为分散介质,以多功能多羟基聚合物为主剂,研制了一种新型的多羟基聚合物海水钻井液。实验结果证明,该钻井液具有优良的防塌性、润滑性和滤失造壁性,能有效地抑制黏土水化膨胀与分散,起到稳定井壁、保护油气层及显著降低摩阻系数的作用,具有很好的推广应用价值。     

井壁稳定技术在涠洲11-1油田的应用

涠洲11-1油田地处南海西部北部湾盆地,该油田在钻井过程中极易发生井壁失稳问题,给钻井工程带来很大的风险,因此针对该油田进行井壁稳定机理研究显得十分必要。借助涠西南油田群井壁稳定性研究的成果,系统综述了与涠洲11-1油田有关的井壁稳定性机理及一些具体结论,包括微裂缝状况、地应力大小和方向、沿井眼轨迹的地层坍塌压力剖面,并提出了相应的实用技术对策,主要有确定合理的安全钻井液密度、强力防塌油基钻井液的应用、优化井眼轨迹及降低裸眼井段暴露时间等。将这些技术应用于涠洲11-1油田复杂地层的钻进过程中,实践证明取得了较好效果,涠洲11-1油田未出现因井壁失稳问题导致井下复杂情况或事故。     

新型封堵剂FDJ-EF封堵特性及其作用机理

封堵近井壁微裂缝是避免硬脆性泥页岩地层井壁失稳的有效手段之一。在分析各类型水基钻井液防塌封堵剂的基础上,优化研制出一种新型热塑性聚酯类封堵剂FDJ-EF;通过具有模拟微裂缝金属缝板的高温高压封堵仪,评价FDJ-EF的封堵效果,证明其在较宽的温度范围(80～140℃)内具有优异的封堵性能,且其封堵能力强于目前常用的防塌封堵剂(聚乙二醇、乳化石蜡、乳化沥青);通过荧光光度计分析,FDJ-EF无荧光显示;通过封堵特征微观观察及粒度分布测量等实验手段,探讨了FDJ-EF的封堵机理。结果表明,其封堵机理主要为:在软化温度范围内,FDJ-EF封堵粒子在压差作用下软化变形,与其他固相颗粒一同挤入微裂缝内,在短时间内形成致密的封堵层,一方面阻碍了压力和滤液传递,一方面增强了黏土矿物的胶结强度。     

川南龙马溪组深层页岩井壁失稳原因分析及对策

川南龙马溪组深层页岩储层在钻井过程中井壁失稳严重,井下遇阻现象频发,增加了施工成本与后期作业难度.为此,开展井下岩心水理化及力学性能实验研究,结合实验结果综合分析龙马溪组地层动、静态井壁失稳原因,并制订井壁稳定技术对策.结果表明:川南地区龙马溪组地层页岩脆性矿物含量高,岩性整体致密,力学强度高;垮塌井段内小层交替变化频...     

杭锦旗区块锦58井区钻井液技术实践与认识

杭锦旗区块锦58井区钻井过程中普遍存在严重漏失及井壁失稳问题,为此,开展了该井区钻井液技术研究。在深入分析井漏和井壁垮塌原因及主要技术难点的基础上,从"预防为主"出发,优选钻井液处理剂、优化钻井液配方和性能,确定了随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术,以达到兼顾防漏防塌、确保安全钻进的目的。该技术在锦58井区的JPH351井、JPH393井和JPH404井等3口水平井进行了现场应用,大大减少甚至避免了漏失和井壁失稳问题,取得了显著效果。其中,JPH351井钻井过程中顺利钻穿刘家沟组易漏地层,堵漏时间缩短40%以上,减少了漏失次数,缩短了处理时间;石千峰组和石盒子组地层井壁稳定,平均井径扩大率仅为4.73%;水平段累计钻遇长泥岩段11段513.00 m,泥岩占比达35.92%;3 200.00~3 292.00 m泥岩井段揭开52 d后仍未出现井壁垮塌失稳问题。应用结果表明,随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术能够解决该井区的井漏与井壁失稳问题,保障高效安全钻井,具有推广应用价值。      

渤中沙河街水平井安全钻井及储层保护

针对下第三系储层开发的水平井，依靠现有的弱凝胶钻井液技术无法满足安全钻井和储层保护的要求, 根据沙河街地层特点，通过改变配方中甲酸钾与KCl 的加放比例，降低钻井液活度，促使储层段钻井液与沙河街地层活度相匹配。利用甲酸钾离子压缩黏土胶体颗粒双电层的能力，提高了对泥页岩的抑制性；储层保护方面采用逐级拟合填充技术，即通过优选CaCO3 粒径的大小与地层孔喉粒径相匹配达到封堵作用；完井期间使用隐形酸作为破胶剂，达到解堵效果，从而解决沙河街地层易发生井壁失稳和深部地层储层保护难度大等技术难题。该技术在BZ34-7-A2H 井中成功应用，实现了安全钻井与储层保护的目的。