裂缝性地层充氮气钻井防漏治漏技术

论述了裂缝性地层的漏失特点、漏失形式及常规堵漏技术应用于裂缝性地层处理漏失的不足之处。如何有效处理此类地层的漏失问题,提出了应用充氮气欠平衡钻井技术应用于裂缝性地层堵漏的技术思路,并就充氮气欠平衡钻井防漏、制漏的机理进行了阐释。文中,对实施充氮气欠平衡钻井的工艺方法进行了介绍。最后,对充氮气欠平衡钻井在新疆油田百泉1井的应用情况、取得的效果进行了分析。     

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

反循环钻井避免损害低压气层

反循环中间返出钻井技术 (RC CD)使用双壁钻杆 ,钻屑和钻井液从双壁钻杆的内层内径返出 ,避免了地层损害 ,且砂样滞后时间短、钻屑无污染、及时发现地层气体。RCCD系统特别适合低压储层钻井。在北美的低压弓岛层采用常规钻井没有发现油气显示 ,而RCCD系统却获得了工业气流。     

裂缝性地层堵漏技术

针对裂缝性地层漏失的特征,研制出了一种由硬质刚性颗粒、柔性粒子、超细填充材料(超细碳酸钙)及特种膨胀聚合物(部分水溶的合成有机物)等组成的堵漏剂DLCM,其中的硬质刚性颗粒具有高强度、不水化、抗压、抗拉、不变形等特点,按粒径大小分为5个等级;柔性粒子由天然鳞片石墨经过插层处理、加热膨化后形成,具备高温稳定性、柔性、可压缩性、回弹性和韧性好的特点。采用长孔、立缝和异型3种模块分别模拟裂缝性、直缝性、长缝性漏层,测定了DLCM在上述3种漏层的堵漏效果,并探讨了堵漏材料协同封堵裂缝的作用机理。结果表明,该堵漏剂DLCM适用于不同密度的钻井液,且对钻井液流变性影响较小,能有效封堵1～6mm宽的裂缝,抗温、承压能力分别达150℃、7MPa。     

裂缝性碳酸盐岩油气层钻井完井保护技术

碳酸盐岩储层天然裂缝不同程度发育，表现出宏观一微观多尺度结构复杂性，钻完井作业时油气层极易发生固相堵塞、水相圈闭、应力敏感。笔者分析认为此类储层应以保护裂缝为重点，兼顾基块。裂缝宽度小于100μm油气层，采用屏蔽暂堵及屏蔽暂堵与水平井结合等保护技术；裂缝宽度大于100μm的油气层，采用欠平衡钻井和大斜度井技术，同时与屏蔽暂堵技术结合并做足气层的防喷防漏堵漏工作。高含H2S气层，还需要深化其地质、工程和开发系列技术研究，从技术上确保勘探开发的安全，就目前钻井而言，可尽量使用高pH值并加入清除剂的钻井液。     

国外礁灰岩漏失地层钻井技术

礁灰岩漏失地层是一类结构脆弱,并含有大量孔洞和气体的特殊地层,常常是严重井漏与天然气的井喷井涌并存.解决这类地层的漏失问题对中国海相地层各种严重漏失地层钻井技术的发展有借鉴怍用.讨论了礁灰岩漏失地层的特点,综述了国外4个油田的礁灰岩漏失地层的钻井技术.礁灰岩漏失地层的流体通道是孔洞和岩石碎裂的裂缝,流体易出易进,渗透率极高,气体上窜速度快;岩石本体强度低,易碎裂,可钻性好;采用普通的堵漏工艺无法制服礁灰岩漏失地层的井漏.采用浮动钻井液帽(floating mudcap)技术钻礁灰岩漏失地层,能够快速穿过漏失地层,降低钻井成本.该技术的工艺要点为:用清水作钻井液、高粘度钻井液稠浆作清扫液,边漏边钻,将钻屑带入漏失地层;在钻井、起下钻、电测和下套管等全部现场作业中连续不断地灌入具有适当密度的高粘度稠浆作为环空压井液.运用float-ing mud cap技术的关键是井控技术的可靠性和水源、环空高粘度钻井液的储备.     

裂缝性恶性井漏地层堵漏技术研究进展与展望

通过系统论述裂缝性地层钻井液漏失和堵漏机理,对不同类型堵漏材料及其在裂缝性恶性漏失地层中的适用性及作用机理进行了分类归纳,同时基于所用堵漏材料分析了不同类型堵漏工艺的优缺点及应用效果,明确了目前国内外恶性漏失地层堵漏技术存在的关键问题,进而提出未来恶性井漏堵漏技术发展方向.未来应综合地质、工程、材料等学科,实现恶性井漏...     

裂缝性地层漏失模拟试验研究

裂缝性地层在油气田中普遍发育,由此导致漏失现象也经常发生,如何有效模拟裂缝性地层漏失是个普遍性难题。采用粒径3～5cm具有一定高度的砾石层来模拟地下裂缝性地层;试验结果表明,砾石层可以有效模拟1～2cm的裂缝。同时,利用该方法评价并优选了裂缝性地层堵漏材料,认为单一的刚性材料、纤维材料或片状材料对于裂缝性地层堵漏效果均不理想,刚性材料和纤维状材料以及片状材料复合堵漏效果比较明显。3%粗粒石灰石+3%核桃壳+3%锯末+1%云母,对1～2cm裂缝可以有效堵漏。     

裂缝网络地层钻井液漏失模拟

针对复杂裂缝性地层的钻井液漏失问题,基于蒙特卡罗随机建模理论,构建了三维离散裂缝网络地层模型。采用宾汉模式钻井液,建立了考虑裂缝线性变形的裂缝网络地层钻井液漏失模型,并利用有限元法求解该模型,对钻井液漏失行为进行模拟。研究表明,该模型可以进行裂缝内流速、漏失速率及漏失量等动态模拟;近井筒附近裂缝内钻井液流速较高,远离井筒处裂缝内流速较低;经过对数变换后,钻井液漏失速率曲线具有明显的无规律波动现象,与单条裂缝的漏失存在明显区别,可以用于识别裂缝网络地层;裂缝应力敏感性对漏失影响较大,考虑应力敏感性后,钻井液漏失量增加;数值模拟得到的漏失量与理论漏失量十分接近,证实模型可靠度高。现场应用表明,研究成果可有效识别出裂缝网络漏失,并以此采取了合理的堵漏技术方案,堵漏一次成功。      

相国寺地下储气库低压裂缝性地层钻井防漏堵漏技术

相国寺储气库是川渝地区第1座地下储气库,由枯竭型碳酸盐岩气藏改建。因构造运动和剥蚀作用,地表已出露下三叠统嘉陵江组和下二叠统茅口组石灰岩,加之二叠系和石炭系气藏已枯竭,压力系数极低,纵向上压力系统极为复杂,钻井过程中十分突出的问题就是如何控制井漏。为此,针对相国寺储气库试验井纵向上地层裂缝发育、低压的井漏难点,结合国内外防漏堵漏工艺技术,提出了如下的技术措施:①采用优化井身结构分隔不同的低压层段,以保证不同的防漏治漏措施的效果;②应用气体钻井技术快速钻过上部低压裂缝发育段;③在长兴组—茅口组钻井液井段采用HHH堵漏、雷特纤维承压堵漏来确保油层套管固井施工作业对地层承压能力的要求。实践表明,采用这些防漏堵漏技术措施不仅解决了相国寺地下储气库试验井的钻井井漏问题,而且大幅度提高了机械钻速和缩短了钻井周期,将为后续储气井防漏堵漏提供了有效的技术支撑。     

低压低渗气藏钻探过程中的保护方案

针对鄂尔多斯塔巴庙区块低压低渗气藏物理特性复杂的情况，推荐一套切实可行的气层保护方案。即实行全面钻井液监控；采用欠平衡钻井技术；储层保护前期研究；采用与地层流体配伍性好的阳离子钻井液体系；降低钻井完井液的滤失量，API滤失量小于5mL、高温高压滤失量小于15mL、固相含量小于8％、含砂量小于0．3％；根据储层裂缝的宽度和走向使用保护剂；对裸眼完钻的气层利用洗井清除井壁附近的污染带，恢复储层原始渗透率；固井作业防止气窜；采用具有抑制地层水敏、速敏保护气层的优质射孔液；水力压裂优化压裂设计，严格压裂施工。总之，气层保护技术是一个系统工程，任何一个环节的问题，都将对气层产生伤害．因此需加强气层保护研究，做到在钻开气层到投产的每道工序都采取积极有效的气层保护措施。     

毛细管加注泡沫排水采气新技术

利用毛细管加注泡沫排水采气技术是最近几年发展起来的一种新的作业技术,主要应用于因井底积液导致产量下降或停产的采气井,通过作业消除积液影响恢复产量。针对蜀南气矿低压低产量气井携液能力差、井底易积液等生产现状,气矿引进了撬装式毛细管加注泡沫排水采气设备,对坝17井等井站进行排水采气现场试验。产气量从试验前的0.3×104m3/d增加到试验后的1.1×104m3/d,增幅为266.7%;产水量也由25.3 m3/d增加到41.5 m3/d,增幅64.03%,增产效果明显。试验结果表明毛细管加注泡沫排水采气技术是一种高效、实用的排水采气技术。     

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。     

Characterization and prevention of formation damage for fractured carbonate reservoir formations with low permeability

Stress sensitivity and water blocking in fractured carbonate reservoir formations with low permeability were determined as the main potential damage mechanisms during drilling and completion operations in the ancient buried hill Ordovician reservoirs in the Tarim Basin. Geological structure, lithology, porosity, permeability and mineral components all affect the potential for formation damage. The experimental results showed that the permeability loss was 83.8%-98.6% caused by stress sensitivity, and was 27.9%-48.1% caused by water blocking. Based on the experimental results, several main conclusions concerning stress sensitivity can be drawn as follows： the lower the core permeability and the smaller the core fracture width, the higher the stress sensitivity. Also, stress sensitivity results in lag effect for both permeability recovery and fracture closure. Aimed at the mechanisms of formation damage, a modified low-damage mixed metal hydroxide （MMH） drilling fluid system was developed, which was mainly composed of low-fluorescence shale control agent, filtration control agent, lowfluorescence lubricant and surfactant. The results of experimental evaluation and field test showed that the newly-developed drilling fluid and engineering techniques provided could dramatically increase the return permeability （over 85%） of core samples. This drilling fluid had such advantages as good rheological and lubricating properties, high temperature stability, and low filtration rate （API filtration less than 5 ml after aging at 120 ℃ for 4 hours）. Therefore, fractured carbonate formations with low permeability could be protected effectively when drilling with the newly-developed drilling fluid. Meanwhile, field test showed that both penetration rate and bore stability were improved and the soaking time of the drilling fluid with formation was sharply shortened, indicating that the modified MMH drilling fluid could meet the requirements of drilling engineering and geology.     

跟管钻进技术运用于气体钻井的可行性分析

针对影响气体钻井发展的钻遇地层出水、地层存在漏失层段及井壁不稳定等瓶颈问题,提出跟管钻进技术应用于气体钻井解决这些问题的方法。跟管钻进是在钻井过程中,边使用普通钻杆钻进,边下套管的一种钻进技术。介绍了现有跟管钻进技术的工艺流程及配套工具,管楔能使跟管随钻杆的送进而下行,跟管钻头能保证跟管钻进的正常钻进及起下钻。根据现有跟管钻进技术的调研及分析,结合气体钻井装备及工艺技术,对跟管钻进技术应用于气体钻井进行了可行性分析,提出跟管钻进技术应用于气体钻井需要解决的问题:气体钻井跟管钻进技术循环通道的建立;气体钻井跟管钻进技术井控要求的满足;适用于气体钻井的跟管钻头等。跟管钻进技术要成功应用于气体钻井,必须解决好这些问题,才能促进气体钻井的长足发展。     

天然气压缩机气举工艺在苏里格气田的应用

针对苏里格气田部分气井井底积液严重导致无法正常生产的现状,研发了排量达6×10~4m~3/d的车载式天然气压缩机,设计了全封闭式的增压气举工艺流程。现场应用表明:该设备操作方便、安全环保、施工费用低;有效实现了7口水淹井复产,为低压低产气井提高采收率探索了一条新途径。     

有杆泵分层举升采油技术研究

新疆陆梁油田纵向发育油层较多,受油层物性、压力差异等影响,层间干扰严重。为进一步提高油层的动用程度,避免多层合采层间干扰,研制成功分层举升泵系列。设计出分层举升管柱、配套清防蜡工艺及分层计量地面工艺流程。现场试验20井次,累计增产原油3.2×104t,检泵周期达到1年以上,为多层系油藏充分挖掘低压低含水油层的生产潜力提供了有效的技术手段。     

低渗裂缝性气藏三维气水两相渗流数值模拟研究

从低渗裂缝性气藏非线性渗流规律出发,基于Thomas模型,在基质裂缝窜流项中考虑启动压力梯度,建立了低渗裂缝性气藏三维气水两相全隐式渗流数学模型。以低渗裂缝性气藏中心一口井为研究对象,利用本文模型和目前广泛使用的Eclipse软件对比研究了达西渗流时的气井动态,二者的计算结果非常接近;进而利用本文模型计算了存在基质启动压力梯度时的气井动态,计算结果表明,定产阶段稳产时间小于达西渗流的稳产时间,定压阶段日产气量小于达西渗流的日产气量,这说明了启动压力梯度的阻力作用,表明了本文模型的合理性。     

适合高渗低压层的水泥浆体系研究

大庆喇嘛甸油田开发后期,调整井钻井、固井均在已有的层系条件下进行。虽然大庆油田全面实施了延时测井,但延时测井后固井质量变差,主要是由地层的高渗透性和地层水对水泥的腐蚀因素引起。针对喇嘛句油田地层的高渗、低压特点,选取A级水泥与G级水泥,分析对比了其在三个区块的固井优质率,从而确定了以G级水泥为基础的适合高渗低压层的防腐蚀水泥浆体系。声变检测结果表明,该体系能够满足大庆喇嘛句油田高渗低压层固井施工的需要。