“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100％,煤油反排渗透率恢复率达90％以上。     

维北油气田昌68断块钻井完井液优化设计

维北油气田昌68断块属于低孔低渗储层,地层水矿化度高,储层极易发生损害,在对储层的基本特征及潜在损害因素进行分析的此基础上,优化设计了新型的广谱＂油膜＂及理想充填协同增效钻井完井液体系,通过室内评价,可知该体系具有良好的流变性、抑制性、抗污染能力,储层渗透率封堵率可达100%,渗透率恢复值可达到98.1%,初始流动压力明显下降,表明该体系在钻井过程中可有效封堵钻井液中的固相及液相侵入储层,而在开发过程中有助于油气反排,从而整体上提高储层保护效果。     

自适应广谱屏蔽暂堵剂ZPJ研究

屏蔽暂堵技术要求所使用的暂堵剂颗粒尺寸分布与油层孔喉直径大小相匹配,否则将不能起到有效的暂堵作用。由于油层非均质性强,油层孔喉半径分布范围较宽,往往导致屏蔽暂堵效果并不理想。自适应广谱屏蔽暂堵剂ZPJ能在无须明确预知孔喉直径的情况下,自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的油层具有很好的暂堵作用,有利于反排和渗透率恢复。室内评价表明,自适应广谱屏蔽暂堵剂ZPJ渗透率堵塞率近100％,暂堵带强度大于9MPa,反排渗透率恢复率达90％以上。     

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。      

国外保护油气层技术新进展--关于暂堵机理和方法的研究

针对近年来国外在钻井液、完井液中通过加入暂堵剂对储层进行有效保护的研究进展进行了综述，重点介绍了实施暂堵的原理和一些新的方法，即（1）碱溶性微米级纤维素暂堵技术，这种暂堵剂能够对井壁进行快速封堵，减少钻井液中的固相和滤液侵入储层；（2）固相颗粒多组分滤失模型，利用该模型，可分别预测储层岩心受钻井液污染和反排后的损害深度及对渗透率的损害程度，又可用于对钻井液中固相的粒度分布状况进行优化设计，减轻固相对储层的损害；（3）反排时泥饼的清除机理，用初始流动压力的数学模型计算，初始流动压力随渗透率下降而增大，并随损害深度增加而增大，同时初始流动压力与反排速度呈线形增长的关系；（4）孔喉网络模型，可用于模拟微粒运移、沉积及发生堵塞的过程，并可优选暂堵剂尺寸，虽天然的多孔介质并不具有规则的结构，但可通过一个网络结构代替；（5）高渗储层暂堵技术，高渗储层的主要损害因素是固相侵入，因此需使用暂堵剂来形成低渗透泥饼，以防止固相和滤液进一步侵入。总之，油气层保护技术还需要进一步向前发展。     

镶嵌屏蔽钻井液研究及应用

针对油层非均质性强及油层孔径难以准确预知等特点,提出了镶嵌屏蔽保护油气层技术,该技术利用镶嵌屏蔽剂具有弹性可变性和直径大于储层孔隙直径的特点,使镶嵌屏蔽剂颗粒部分镶在孔隙入口处(不进入孔隙),对较宽孔径分布的油层具有很好的暂堵作用,且有利于反排和渗透率恢复。室内评价结果表明,以镶嵌屏蔽剂为主剂研发的镶嵌屏蔽钻井液具有低侵入、单向封堵、防塌性能好、抗污染能力强及润滑性好等特点,满足了钻井过程中快速钻进及保护油气层的要求,现场应用4口井的平均井眼扩大率仅为6.2%,远低于同区块油井的平均井眼扩大率(12.3%)。     

低渗透储层多级架桥暂堵储层保护技术

水锁、水敏及碱敏等造成了低渗透砂岩储层渗透率难以恢复的伤害,成为了储层保护的技术瓶颈。为此,依据屏蔽暂堵技术原理,以岩心实验确定的对渗透率贡献最大的孔喉半径区间为依据,研制出了与储层孔喉渗透率贡献率分布相匹配的多级架桥暂堵油气层保护剂,它由多级架桥粒子FDPD和可变形粒子FEP组成,在钻井液中最佳加量分别为4%和2%～3%。室内对加入多级架桥暂堵油气层保护剂前后钻井液性能变化和岩心渗透率恢复值进行了实验评价。结果表明：①岩心渗透率恢复率达85%,能很好地保护低渗透储层;②多级桥架暂堵剂加入钻井液后,虽钻井液的黏度和切力有所上升,但波动不大,能够满足工程的要求;③中压滤失量和高温高压滤失量降低,更有利于储层保护。2口应用井与同区块其他井相比油气产量明显提高,起到了良好的储层保护作用。该技术具有低成本、施工方便等特点,是一种切实可行的低成本且安全可行的油气层保护方法。     

苏北边城地区储层屏蔽暂堵技术及应用

针对苏北边城地区低压低中渗储层的地质特征及油气层损害机理，储层孔隙喉道尺寸及温度情况，研究实施保护该储层的屏蔽暂堵技术。在优选的改性正电胶钻井液中加入暂堵剂后，在很短时间内形成薄而致密的滤饼，最大限度地对地层进行封堵，提高井壁承压能力，阻止滤液和固相进一步向地层侵入，保护油气层，而且能与体系很好地配伍。实验表明，ZD和EP系列暂堵剂在该地区具有很好的暂堵效果，暂堵率达99%，压力返排解堵率可达85%，酸化返排也具有90%以上的恢复率，可以对储层采用酸洗或酸化作业。     

“多级孔隙最优充填”暂堵方法与现场试验

为了提高对渗透率贡献较大孔隙孔径分布不集中储层的暂堵效率,提出了"多级孔隙最优充填"暂堵方法。该方法基于"隔层堆积"理论,将储层孔隙与暂堵微粒的连续分布进行离散处理及匹配,对储层多级孔隙进行"最优充填",即可得到架桥颗粒的标准粒度分布曲线。对岐口凹陷某区块储层岩心进行连续分布孔隙离散后,对其进行"多级孔隙最优充填",依据得到的标准粒度分布曲线对现有的暂堵剂颗粒分布进行了优选,1 000目碳酸钙的粒度分布最接近标准粒度分布曲线。储层保护试验结果表明,加入利用"多级孔隙最优充填"方法优选暂堵剂颗粒的钻井液具有良好的暂堵效果,其污染深度0.9 cm,污染端切去后其渗透率恢复率达97.29%。现场应用结果表明,加入优化暂堵剂颗粒的钻井液能形成封堵层,阻止钻井液滤液侵入地层。这表明"多级孔隙最优充填"方法可用于孔隙孔径分布不集中储层暂堵颗粒的优选,暂堵效果优良。      

稠油油藏钻井液储层保护技术

稠油油藏具有高孔高渗的地质特征,钻井过程中因钻井液滤失极易带来严重的储层伤害问题。认清储层孔隙结构特征设计合理的保护储层的钻井液体系是稠油油藏高效开发的前提。原钻井液室内实验研究结果表明,该钻井液存在滤饼形成不好,渗透率返排效果较差的缺点。针对钻井液储层损害特征,设计了保护储层的屏蔽暂堵钻井液体系,室内实验结果保护效果良好,钻井液污染岩心后泥滤饼在很短时间就可以形成,暂堵率在较短的时间就能达到99％,渗透率返排恢复率值可达到90％以上。该技术为设计具有高效封堵效率及高返排恢复率的储层保护钻井液液体系提供了依据。     

KCl-BPS聚合物钻井液体系

针对冀东油田高104-5区块高孔、高渗、疏松稠油油藏的特点,以黑色有机正电胶为油层保护主剂,按照屏蔽暂堵新原则选择不同类型的暂堵保护油层材料,并加入氯化钾和聚合物配制成一种保护油气层机理全面的新型广谱屏蔽暂堵保护油层钻井液体系KCl-BPS聚合物钻井液。室内研究和现场试验表明,该体系携岩能力强,抑制性好、润滑防塌效果显著,钻井液性能易于维护和调整,暂堵保护油层效果好。     

SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液技术

为满足老油田修井需求、并兼顾储层保护,以KCl溶液为基液,通过优化屏蔽暂堵主剂、胶体保护剂及屏蔽暂堵辅剂加量,形成了SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液。室内评价表明:该修井液具有良好的滤失性和堵漏性能,暂堵颗粒可迅速被油井产出液中的油和水分解,缩短修井后的排水周期;岩心渗透率恢复率大于88.0%,较常规修井液渗透率恢复率大幅提高。SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液在胜利油田GU249井和哈萨克斯坦KKM油田301井、190井等3口井进行了现场应用,其封堵效果良好,能够满足修井作业需要,排水复产期缩短40.0%以上。研究表明,SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液的封堵和储层保护效果良好,具有推广应用价值。      

复合屏蔽暂堵技术在低渗储层的现场应用

宝侧1井是宝浪油田老井改造上产的重要工程。宝1井区储层属于典型低孔一特低孔、低渗～特低渗储层,存在中等程度水敏、碱敏,毛细管效应以及固相污染等储层损害的主要因素。室内筛选了非渗透处理剂,并对屏蔽暂堵方式进行了岩心渗透率恢复实验,优选出了复合屏蔽暂堵剂。在宝侧1井施工中,通过严格控制滤失量、改善滤液表面活性以及采用有效地屏蔽暂堵等技术,较好的解决了储层污染、煤层垮塌、硬质泥岩分散等问题。本井的施工对低渗储层的保护机理有了一定认识,复合屏蔽暂堵技术与强抑制钻井液体系的复合应用见到了效果。     

KCl有机正电胶钻井液在G104-5P1井的应用

冀东油G104-5区块Ng油藏属于普通稠油油藏,油层粘土矿物含量较高,渗透率在空间分布很不均匀,流动孔喉分布较宽,钻井液固相和滤液对油层伤害较严重.针对该区块Ng的油层特点,在室内试验的基础上,选用了复配暂堵剂配制成的KCl有机正电胶钻井液,并配合屏蔽暂堵技术进行了油层保护.在G104-5P1井的应用结果表明,KCl有机正电胶钻井液能在近井壁处形成滞流带,防止了流体对井眼的冲蚀,利于井壁稳定.KCl有机正电胶钻井液以高密度的正电荷、特殊的钻井液结构、独特的流变性、适宜的滤液矿化度更适合该区块的勘探与开发.     

双层结构协同增效保护油气层技术及其室内实验评价

针对屏蔽暂堵保护油气层技术存在的问题,提出了双层结构协同增效保护油气层技术,即通过镶嵌屏蔽剂与膜屏蔽剂复配使用,在封堵较大孔隙或微裂缝基础上形成有效聚合物胶束屏蔽膜,从而有效降低钻井液侵入地层。室内实验评价表明:镶嵌屏蔽剂与膜屏蔽剂的复配使用可产生较好的协同增效保护油气层作用,对钻井液流变性影响不大,具有降滤失作用明显、渗透率封堵率高、封堵强度大、易返排等特点。     

TB-O型低伤害修井液的研制与应用

采用无固相、低固相修井液修井时,修井液漏失量大、储层伤害大、修井效益低。针对这一问题,研究出了 1种TB -O型低伤害修井液,该修井液暂堵效果好,解堵彻底。配方选用YR -O1油溶性暂堵剂、HR水溶性非离子表面活性剂为分散剂和XT - 2 0羟乙基纤维素为增粘剂作为主要原料。室内试验表明:屏蔽带形成迅速,漏失量急速降低,解堵后渗透率恢复值达 99.2%以上。现场应用 10余口井表明:该体系针对性强,漏失量小,对储层损害小,修井效益高。     

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。     

无荧光干扰油溶性暂堵剂的研究与应用

采用屏蔽暂堵技术来改变钻井液的性能以保护储层在生产实践中被广泛运用。其中油溶性暂堵剂具有可油溶解堵、在一定温度和压力下可变形等特点,但目前国内的产品由于普遍存在较高的荧光,影响地质录井和油层识别,因此不适用于探井。研制出 1种新型无荧光干扰油溶性暂堵剂YD - 2,经室内评价和现场 2口探井应用表明:YD - 2无荧光干扰油溶性暂堵剂荧光级别小于 2级,软化点可调,与钻井液配伍性良好,油层渗透率恢复值均达到 80%以上,是一种极具有应用价值的油层保护剂。     

川西裂缝气藏储层保护研究新进展

川西深层致密砂岩储层裂缝具有形态各异、尺度分布广等特点,其井下缝宽难以准确预测。在孔隙性储层中推广的屏蔽暂堵和无渗透技术,由于存在封堵尺寸小、屏蔽强度有限、压力返排率低的局限性,在裂缝性储层中运用就效果差。通过对裂缝工程与地质特征的描述,确立了“保护裂缝为主、兼顾基块”原则,提出了针对裂缝性储层采用高酸溶性、高效、高抗压,快速防漏堵漏保护思路,研制了针对1 mm以下缝宽的防漏钻井液和5 mm以下缝宽的堵漏浆配方。现场应用表明堵漏一次成功率高,抗压强度可达10 MPa,压力返排渗透率恢复速度快,储层保护效果好。