动泥饼渗透特性影响因素分析

用高温高压动态流动装置对泥浆动失水下形成的泥饼的渗透率、孔隙度及泥饼厚度的影响因素进行了研究。试验结果表明：动失水下形成的泥饼的渗透率、孔隙度在一定剪切速率下随压差的提高而下降，泥饼厚度增加；在一定压差下随剪切速率的提高，动泥饼渗透率，孔隙度增大，厚度减少；在一定剪切速率、压差下，渗流介质的渗透率增加，动泥饼的渗透率和厚度增大。动失水时间越长，形成的泥饼越厚，动泥饼渗透率在１．２５ｈ失水以后基本不变，随时间的延长变化甚小。     

油气层保护与内外泥饼关系的实验研究

通过室内实验研究,考察了高、中、低渗透地层中内外泥饼与屏蔽式暂堵的关系,并研究了去掉外泯饼和不去掉外泥饼时,钻井液和水泥浆对岩心的综合损害。研究结果表明,对渗透率不同的地层,内外泥饼所起的作用是不一样的。外泥饼的渗透率比近井地带内泥饼的渗透率低１～３个数量级。尤其是高渗透率地层,外泥饼的作用至关重要,一旦外泥饼被破坏,屏蔽带渗透率升高,损害加重。内外泥饼越致密,就越能有效地阻止固相和液相的侵入。所     

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

低渗地层动态泥饼形成的研究

用淡水泥浆、分散性泥浆和絮凝泥浆在动滤失装置上研究了不同流速下动态泥饼形成的条件。通过分析作用在粘土颗粒上的流体动力学作用力,建立了与泥浆性能和渗透率有关的数学模型,可预测动态泥饼形成的最低压力和岩心的最小渗透率。文中指出,低于临界渗透率时,动态泥饼就不能形成。而临界渗透率又与泥浆液柱压力有关,液柱压力越高,临界渗透率就越小。文中室内试验的结果可以直接用到现场中。     

泥饼网架结构的理论模式

国外学者在动失水条件下,将不同泥浆所形成的泥饼做了许多泥饼切片,通过x光衍射,得到泥饼结构照片。研究表明,泥饼是由粘上颗粒絮凝而成,它是一种空间网架结构,且在网架空格中充满了电解质溶液,所以泥饼属于粘土颗粒的絮凝系统。其压缩性、孔隙度及渗透率等特性对油层损害、失水控制有着十分密切的关系。由于泥饼絮凝系统结构的复杂性,给研究泥饼特性带来很大困难。为了解决这个研究难题,笔者提出了泥饼粘土絮凝系统的网架结构模式,包括系统的物理、几何模型建立及系统内各种力的计算公式,为以后模拟、研究这一复杂系统;并对其压缩性、孔隙度及渗透率与压差关系进行数值计算;最终应用到失水控制方面找到了一条途径。本文是整个研究的第一部分,供同行参考。     

泥饼形成预测模型及影响因素分析

在钻井完井过程中,工作液的滤失将会造成复杂的井下情况和油气层损害。泥饼的形成对井眼安全、快速钻进及储层保护起着重要作用。在分析泥饼形成机理的基础上,文中给出了预测泥饼厚度与工作液滤失量的数学模型,利用有限差分方法对模型进行了数值求解,实现了泥饼形成过程的数值模拟;同时,利用该模型分析了井眼与储层的压差、工作液固相质量分数、泥饼渗透率和环空流速对泥饼厚度及滤失速度的影响。研究认为:随着井眼与储层的压差、工作液中固相颗粒质量分数、泥饼渗透率的增加,泥饼厚度增大;随着环空流速的增加,泥饼厚度减小;在条件相同的情况下,随泥饼厚度的增加,工作液的滤失速度减小。     

泥饼对声波全波波形确定渗透率的影响

根据Biot提出的孔隙地层的波动理论,采用Johnson动渗透率模式,针对测井中泥饼问题,计算出声波全波列的合成波形。由合成波形可以看出,井壁上的边界条件对声波波形影响很大,由此产生的斯通利波的幅度变化并不完全代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,可用斯通利波的幅度衰减量来估算地层的渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减量来估算地层渗透率及提取的横波时差是错误的。高频伪瑞利波爱瑞相(低速)也是地层渗透率很好的指示标志,但要考虑环境条件的影响;低频伪瑞利波(高速)能很好的估算原状地层的横波衰减量,进而估算地层的渗透率。     

泥饼质量评价方法探讨

分析了API滤失试验的缺点和确定泥饼质量的关键因素,介绍了用泥饼强度、泥饼渗透率和泥饼厚度评价泥饼质量的试验方法。讨论了泥饼质量评价参数对钻井工艺和油气层保护的指导意义。通过对吐哈丘陵油田两口井泥饼质量的评价,结果表明该试验方法能对井下泥饼质量作出正确评价,而且钻井液颗粒粒径分布对泥饼质量有很大影响,可通过调整钻井液颗粒粒径分布形成薄而致密的泥饼。     

泥饼质量的影响因素研究

采用DL-Ⅱ型泥饼针入度仪及泥饼黏附系数仪,对黏土含量、密度、加重剂种类、不同添加剂的加量对水基钻井液高温高压泥饼参数的影响进行了研究。得到的实验数据显示,黏土含量为5%时钻井液的泥饼质量最好;钻井液的密度越大,其泥饼的强度越高,渗透率也越大,泥饼的实际厚度及润滑系数在密度为1.50 g/cm3处表现为最佳;密度越大的材料加重的钻井液的泥饼质量越差;无机盐类使泥饼质量整体特性变差;包被剂对改善泥饼的渗透率及润滑性有一定的作用;降滤失剂和稀释剂能从整体上改善泥饼质量。由于不同体系、不同密度的水基钻井液的泥饼质量的影响因素各不相同,因此在现场施工中需仔细研究所用钻井液各主要组分的用量及其性质特点。     

随钻地层压力测试中的增压效应分析

当钻开地层后,钻井液渗入地层,使得近井壁的地层压力升高(即增压效应),这时随钻测试获得的地层压力偏离真实值,严重影响钻井优化决策和后期储层评价。基于径向渗流理论和非线性泥饼增长理论,建立井壁增压模型,分析增压效应与井筒环境及地层特征的关系,并开展了随钻地层压力测试地面模拟实验和井下实验。研究表明,地层渗透率、泥饼渗透率、泥饼压实系数对增压效应的影响较大,而泥饼厚度、地层孔隙度对增压效应的影响较小。建立的增压模型可以有效预测地层钻开后短期内近井壁压力分布的增压特征,为开展随钻地层压力测试获得高精度的地层压力值提供技术支持。     

纳米微球保护储层钻井液研究及应用

致密砂岩气藏具有特殊的储层特性,在钻井施工中极易受到损害,且损害难以解除。临兴区块是典型的低孔渗-致密、低丰度、不含硫干气气藏。为防止储层损害,在该区块钻井完井液中引入了封堵剂Micro-ball和CARB,API滤失量降至5mL以下,防塌、封堵性能优良,对易坍塌地层的岩屑回收率大于93%。纳米微球聚合物封堵剂Micro-ball是一种纳米级高分子聚合物,能对储层的微小喉道形成暂堵,可形成超低渗透率的内泥饼;多级惰性封堵剂CARB是一种粒径多级分布的可酸溶的惰性处理剂,其粒径范围一般大于储层孔喉,其在井壁表面可快速形成薄而脆的外泥饼,封堵效果好,泥饼易于清除。LX-xx5-1H井水平段采用裸眼-压裂方式完井,施工中该体系保持了良好的润滑性能,有效解决了钻进托压问题,未出现任何黏附钻具的情况;有良好的抗污染能力,性能稳定,维护简单;具有良好的流型和强抑制性,未发生坍塌掉块情况,多次起下钻十分顺利;压裂试气产量达到预期效果。      

降滤失剂作用机理研究——对滤液粘度和滤饼渗透率的影响

测定了加入各种降滤失剂的不同钻井液体系的滤液粘度,并对静滤失量与滤液粘度平方根倒数的关系及滤饼形成之后静滤失量与其倒数的关系进行了作图分析。认为淀粉类、NH_4—HPAN和SMP—1主要是通过形成优质滤饼、降低其渗透系数实现降滤失功能,而CMC类则是通过大幅度提高滤液粘度及使滤饼脱水、变得更加薄且致密来实现降滤失功能。     

南苏丹Palouge油田滤饼清除技术

南苏丹Palouge油田水平井采用筛管完井,无法彻底清除筛管和井壁上的钻井液滤饼,致使油井产量达不到预期产量。为此,针对Palouge油田储层具有弱盐敏性、中度水敏性,酸敏性和碱敏性不明显的特性及该油田所用Drill-in钻井液主要由可降解的有机处理剂、碳酸钙和聚合醇组成的情况,选用酸性滤饼清除剂HBK-Lb,并优选缓蚀剂及加量,形成了酸性滤饼清除完井液。室内性能评价结果:酸性滤饼清除剂HBK-Lb对Drill-in钻井液API滤饼和筛网滤饼的清除率达到90%以上;酸性滤饼清除完井液可以清除岩心内外的滤饼;酸性滤饼清除完井液静态污染岩心的渗透率恢复率≥ 97.0%,动态污染岩心的渗透率恢复率≥ 102.3%。Palouge油田的6口油井完井时应用了酸性滤饼清除完井液,完井液漏失速度随浸泡时间增长增快,说明滤饼被清除掉,完井后单井产能与未应用酸性滤饼清除完井液的邻井相比平均增加了12.4%。研究表明,酸性滤饼清除完井液不但能解除Plalouge油田储层井壁周围的内外滤饼,而且能提高储层的渗透率。      

钻井液滤失规律及其回归方程

由于钻井液在不同滤失介质和不同条件下的滤失性能有较大差异,按照API标准进行的滤失量测定不能全面地反映钻井液滤失性能。因此,根据Ostwarld方程,对实验条件下测定的滤失数据进行处理并得出滤失回归方程。实验证明,钻井液滤失方程既是钻井液自身滤失特性的规律性概括,又反映了钻井液与所接触地层的匹配程度,可以此为依据设计和优选钻井液、判断钻井液滤液损害深度。实验研究了滤饼渗透率的变化规律及测定方法,认为用恒定滤失速率表示滤饼渗透性是较好的方法。     

降滤失剂作用机理研究——对不同类型降滤失剂的分析

在滤饼电性质、滤饼渗透率、滤液粘度、电镜分析和粒度分布等方面研究结果的基础上,论述了非离子、阴离子型降滤失剂的作用机制。分析了不同类型降滤失剂性能差异的根本原因,即分子结构的不同导致了降滤失剂效果的不同,包括含有极性基的数量和种类、分子量、分子结构以及空间位阻。非离子型降滤失剂主要通过全方位堵塞滤饼毛细孔发挥作用;阴离子型降滤失剂则是通过增加滤饼负电荷密度,缩小毛细孔孔径来达到降滤失目的;非离子型降滤失剂没有分散作用,而阴离子型降滤失剂则有一定的分散作用;但降滤失剂都有良好的护胶作用。     

油基钻井液对超深裂缝性致密砂岩气藏的保护能力评价

以塔里木盆地山前白垩系巴什基奇克组某超深、裂缝性致密砂岩气藏为研究对象,探究油基钻井液对其储层的损害机理,以便于完善油基钻井液储层保护能力评价方法和优选原则。为此开展了钻井液滤液损害、钻井液体系动态损害以及滤饼承压能力室内实验,完善了该钻井液储层保护能力的室内评价方法。首先进行固相粒度分析前进行钻井液预处理,然后模拟动态损害过程评价钻井液返排渗透率恢复率,最后开展滤饼承压能力评价。实验结果表明:1主要的储层损害方式为固相侵入、液相圈闭损害;2油基钻井液滤液对基块损害程度为强;3钻井液体系对裂缝动态损害程度达到中等偏强—强,钻井液滤饼仅对100μm及以下缝宽裂缝具有封堵能力。结论认为,应用油基钻井液保护该类储层应优先保证油基钻井液滤饼承压能力,同时兼顾动态损害渗透率恢复率和液相圈闭损害程度。     

用冷冻干燥技术研究钻井液及泥饼的微观结构

冷冻干燥枝术是用液氮快速冷冻样品,并在真空状态下抽空干燥,保持样品的微观结构不变,得到的干样可用于电镜分析。采用此项技术分析了膨润土基浆、成水基浆、不同配比的聚合物钻井液及相应泥饼的微观结构。电镜分析表明:在膨润土淡水基浆中,粘土片以端—面和端—端相连形成蜂窝状结构或卡片房子结构;在聚合物钻井液中,聚合物吸附在粘土表面上,并相互连接形成了网状和蜂窝状结构;基浆和聚合物钻井液泥饼也呈蜂窝状结构,蜂窝的孔隙大小及分布随钻井液配比不同而变化,重晶石、超细CaCO_3和磺化沥青可起到封堵泥饼孔隙和降低滤失的作用。     

高温高压钻井液完井液对储层损害的室内研究

文中利用高温高压动失水仪和渗透率梯度测定仪，评价了常规处理剂对人造岩心的损害程度，优选出部分处理剂配制而成的３种钻井液完井液体系，研究了动、静失水规律及对岩心的损害。结果表明：动静失水均较小，动静滤饼结构有较大的差异，３种体系对岩心的损害程度较小，加入ＪＤＢ后，保护油气层的效果更好。     

泥饼抗剪强度研究

介绍了利用动滤失装置测定泥饼抗剪强度的实验原理,该装置主要由过滤介质、泥浆挡板、转速控制系统和数据采集系统几个部分组成。在0.69MPa压力下,9min内,依次做剪切速率为400s~(-1)、100s~(-1)和400s~(-1)的三步实验,测定不同配方泥浆的抗剪强度。分析了基浆、降粘剂、降滤失剂、pH值、压差及实验重复性对泥讲强度的影响。结果表明,抗剪强度s值的范围为0～1,除了加入分散性较强的处理剂的泥浆以外,泥饼的抗剪切性一般都是很好的,而且不同的泥饼抗剪强度差别很大,泥浆的滤失量与泥饼的抗剪強度之间没有必然的联系。