裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律.结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝“喉部”和“腰部”形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响.     

基于ABAQUS的裂缝性漏失过程动态模拟研究

裂缝性漏失最为普遍、复杂且难以解决,由于现场难以对其漏失过程进行准确预测,导致目前裂缝性漏失堵漏成功率较低。基于损伤力学原理,利用ABAQUS软件中的cohesive单元模拟漏失过程中裂缝的起裂和扩展,建立了三维地层裂缝性动态漏失模型。通过分析漏失过程中裂缝形态、井周应力及地层孔隙压力的变化情况,得到了裂缝性漏失过程的动态规律。研究结果表明,随着漏失时间的增加,裂缝的开度受扩展压力的影响先降低后逐渐增加;随着裂缝开度的增加,裂缝长度的增长幅度逐渐变缓;漏失裂缝的扩展使得裂缝开口（0°位置）附近井周压应力逐渐下降,在垂直于裂缝开口附近井周压应力逐渐增加;井周附近孔隙压力受钻井液侵入的影响,随着时间的增加逐渐增大。      

裂缝性储层漏失机理及控制技术进展

裂缝性漏失及其引起的储层损害问题严重制约着裂缝性油气藏和深层油气藏钻探及开发进程。讨论了当前以封堵为主的桥接材料堵漏、化学堵漏和无机胶凝物质堵漏等漏失控制技术的特点，概述了漏失机理研究、计算机预测及诊断等方面的重要进展及现场应用情况。强调漏失控制必须以预防为主，防治结合。分析表明，实现近平衡或欠平衡钻进、采用暂堵一堵漏原理大幅度提高储层承压能力、改进工艺措施减少激动压力、建立压力屏障阻止裂缝延伸是漏失控制的关键。指出，亟待发展岩石裂缝参数变化动力学理论、油气层压力及漏层位置预测技术、新材料及新型工作液体系、漏失处理系统应用软件。     

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。     

裂缝性地层漏失机理及堵漏材料新进展*

重点从裂缝性地层漏失机理,堵漏剂种类、配方、工艺等方面综述了近三年的最新研究成果。此外,还介绍 了井眼强化等井漏预防工程技术方法、漏层确定方法的优缺点等。最后给出了一些建议,为以后油气钻井堵漏 作业提供借鉴     

裂缝性地层H-B流型钻井液漏失流动模型及实验模拟

随着油气勘探开发逐步面向深层、超深层、深水、高温高压高含硫及多压力层系等复杂地层,井漏问题异常严峻,严重迟滞了油气勘探开发进程。因此,开展钻井液漏失诊断研究,揭示钻井液漏失动态行为及其特征,对认识井漏和优化防漏堵漏技术有重要意义。建立了二维平面裂缝H-B流型钻井液漏失流动模型,揭示了钻井液漏失动态行为及其影响因素。研究结果表明,二维平面裂缝的纵横比、裂缝面积、延伸长度、裂缝变形及裂缝面倾角越大,钻井液漏失速率及累积漏失量则越大。钻井液稠度系数及动切力越大,钻井液漏失速率及累积漏失量则越小。利用高温高压钻井液漏失动态评价仪评价了0.5 mm和1mm缝宽的平面裂缝的钻井液漏失行为,与漏失模型模拟结果整体趋势吻合,误差小于25%,表明所建二维平面裂缝钻井液漏失流动模型具有一定的合理性。     

桥塞封堵裂缝性漏失机理研究

采用新型裂缝封堵评价装置对桥塞封堵裂缝的动态过程进行了分析,探索了桥塞堵漏材料在裂缝中的封堵规律,揭示了粒度连续分布的桥塞材料在裂缝中将形成多级封堵层这一现象,同时裂缝封堵过程中,随封堵压力的增加各级封堵层都将经历形成-被破坏-再形成的过程,且最后一级封堵层的位置由最大粒度的桥塞材料所决定。     

亏空漏失地层封堵材料研究与应用

针对地层严重亏空、漏失、大孔道窜流井的近井壁封堵需求,分析了提高封堵材料强度和造壁性的原理和方法,研究开发了一种能够迅速在近井地带、亏空井壁、大孔道、裂缝入口处形成致密、网状薄壁的高强度封堵体系.该封堵体系利用油井水泥、超细水泥和硅灰的三级颗粒充填,降低了堵荆的孔隙度和孔隙直径,提高了堵荆田结强度;利用两级纤维交织,提高了堵剂的造壁性和封堵效果.进行了39井次的现场应用,应用效果良好.该封堵材料不仅成功解决了地层严重亏空、漏失、大孔道窜流井的近井壁封堵问题,同时也为老油田二次开发封层封井奠定了技术基础.     

裂缝性地层钻井液漏失动力学模拟及规律

井漏是裂缝性地层钻井过程中较为常见的井下复杂情况之一,为从本质上认识漏失的发生机理,以流体动力学为基础,将钻井液看作宾汉流体,裂缝看作是表面粗糙、指数变形、存在倾角的二维单条裂缝,建立了宾汉流体在二维粗糙裂缝内漏失控制方程。运用有限单元法对漏失控制方程进行了求解,基于所建立的模型分析二维粗糙裂缝中钻井液的漏失规律。研究结果表明:裂缝越光滑,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝倾角对漏失速率影响较小,对累积漏失量有一定的影响;裂缝面积越大,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝长度越小,漏失速率与累积漏失量越大;裂缝宽度越大,漏失速率与累积漏失量越大;井底压差越大,漏失速率与累积漏失量增加明显;流体动切力对漏失速率影响不大,对累积漏失量有一定的影响;塑性黏度越小,漏失速率与累积漏失量越大。     

煤层气裂缝性漏失井新型堵漏技术研究

裂缝性漏失是目前煤层气钻完井过程中普通存在的现象,它严重影响了煤层气勘探开发进程。以鄂尔多斯盆地东缘某煤层气区块为例,针对其裂缝性漏失的基本特征,开展了裂缝形态的分析,建立了裂缝分析计算模型,通过室内实验优选了4种膨胀堵漏材料,并以此为基础提出了适应于该区块的4种膨胀堵漏工艺。现场应用表明：所建立的裂缝分析计算模型可为堵漏材料粒径的选择提供依据;所优选的4种堵漏材料可作为良好的桥塞材料或充填材料;所提出的4种膨胀堵漏工艺通过合理组合使用,能对不同漏失井产生良好的堵漏效果;在堵漏过程中配合使用膨胀封隔器可实现关井,从而可以大幅提高堵漏的速率和效率。     

伊拉克米桑油田AGCS27井裂缝性严重漏失堵漏新方法

伊拉克米桑油田位于伊拉克东南部的米桑省,地质情况复杂,存在严重的盐膏层蠕变缩径、垮塌、高压盐水层、井漏等复杂情况,特别是目的层裂缝性漏失十分严重,采用常规堵漏技术收效甚微,在目的层中堵漏既要保证堵漏效果,还要保证完井后的采油作业能建立有效的通道。AGCS27井四开钻进至井深2 932 m发生漏失,先后应用各种堵漏剂进行了20多次的堵漏作业,效果均不理想,最后采用套管传输堵漏工艺,将大颗粒、长纤维堵漏材料,装入套管筒直接送至漏层,对漏层进行封堵,取得了良好的效果,为该井的顺利完钻提供了井眼保证,是一种创新的堵漏工艺,对深井裂缝性漏失的堵漏作业,具有经济性和实用性。     

泥浆帽控压钻井裂缝漏失规律

泥浆帽控压钻井是针对严重漏失地层的一种前沿钻井工艺,漏失压力的确定是泥浆帽钻井参数设计的关键。由于裂缝边界条件的复杂性,漏失压力预测目前还没有可靠的方法。通过对不同形式组合缝以及弯曲缝的数值模拟,分析漏失压差和裂缝参数对漏失量的影响规律。研究表明:不同形式裂缝可通过等效裂缝开度进行描述,漏失量与裂缝开度之间基本满足立方定律,但随着串联缝漏失速度的增大和弯曲缝弯曲度的增加误差增大,因此在一定范围内可根据立方定律对漏失压力进行预测。为泥浆帽钻井漏失压力的预测和参数设计提供了理论依据。     

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发,吴起铁边城区域井漏问题尤为突出,漏失严重时导致填井或弃井,增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试,该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征,通过实验模拟,建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方,并分析其堵漏作用机理,室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后,3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功,地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm3,达到很好的应用效果,为区域井漏预防和处理提供技术支撑。      

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。      

裂缝内堵漏材料封堵区域渗透率的评价研究

借鉴ＡＰＩ标准测定压裂支撑剂充填层导流能力的评价实验方法,采用ＦＣＥＳ－１００型导流仪测定不同
堵漏材料及配方组成情况下封堵区域的渗透率。实验表明,随着堵漏颗粒粒径的减小,封堵区域的渗透率逐渐降
低,在不同粒径组合下,封堵区域的渗透率低于单一粒径;单一材料形成的封堵区域渗透率普遍高于不同材料复配
的情况;全封堵情况是堵漏过程中最理想的封堵状态,缝口、缝内、缝尖三个封堵位置下,缝尖封堵时的渗透率最
高,其次为缝内封堵,缝口封堵时的渗透率最低;随着裂缝宽度的增加,封堵区域的渗透率逐渐变大;相同堵漏材料
配方下,采用油基钻井液时的封堵区域渗透率要高于水基钻井液。因此,建议在优选堵漏材料过程中,需综合考虑
堵漏材料的承压能力及所形成封堵区域的渗透率。所得实验结果为优选堵漏材料及配方组成提供了科学依据,对
有效解决井漏问题具有实际指导意义。     

霸91井溶洞裂缝性漏失堵漏技术

霸91井是在霸县凹陷二台阶龙虎庄构造带上霸35潜山高部位上的一口预探井。该井钻至井深2237m以后钻井液有进无出,边漏边钻至井深2350m后共漏失3229m3钻井液,最后决定先堵漏后钻进。测试结果表明,在该井段存在3个厚度分别为0.60、0.95、0.80m的溶洞及多条裂缝。采用了静胶凝水泥浆堵漏方法,施工时先注入具有较高结构黏度的承托浆,使其进入地层2～3m,起承托作用,要求其黏度尽可能高,且其和水泥浆混合后黏度要更高;然后加入1m3隔离液,再注入静胶凝水泥浆,使其进入地层3～5m;堵溶洞前先根据地层压力计算出准确的替浆量,施工完成后关井候凝,最后成功堵漏。表明采用静胶凝水泥浆封堵大溶洞的方法是可行的。     

FCL工程纤维在碳酸盐岩裂缝性漏失堵漏中的应用

裂缝溶洞性漏失是钻井过程中面临的一个严重问题,最常见的处理措施是泵注高浓度的LCM堵漏浆FCL工程纤维是新研发出的一种纤维材料,平均直径为10～20 μm,长度在8～12mm之间可调,使用浓度一般为0.8％～1.0％,抗温大于170℃.讨论了FCL工程纤维的作用机理,对FCL纤维堵漏浆的堵漏效果进行了实验评价.FCL工程纤维承压堵漏技术在西部海相碳酸盐岩裂缝溶洞性漏层应用了11口井,成功封堵9口井,成功率大于81％.FCL工程纤维复合承压堵漏技术的成功应用为碳酸盐岩裂缝溶洞性漏失提供了一种有效的解决方案.     

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发,吴起铁边城区域井漏问题尤为突出,漏失严重时导致填井或弃井,增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试,该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征,通过实验模拟,建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方,并分析其堵漏作用机理,室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后,3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功,地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm3,达到很好的应用效果,为区域井漏预防和处理提供技术支撑。     

架桥粒子粒径与裂缝有效流动宽度匹配关系的试验研究

使用基质渗透率为零的天然致密露头岩石制备裂缝性岩心,通过岩心流动试验,研究了架桥粒子的粒径与裂缝有效流动宽度之间的匹配关系。结果表明,架桥粒子粒径与裂缝有效流动宽度之间的匹配关系为(0．5—1),1,架桥粒子浓度不小于3％时可达到较好的暂堵效果;按照上述匹配关系选用粒子进行暂堵时,多级粒子的暂堵效果比单级粒子的暂堵效果好。     

缝面摩滑:深部裂缝性地层钻井液漏失加剧的新机制

针对深层裂缝性地层在初次堵漏失败后多发生漏失量更大的重复性漏失的问题,设计并进行了裂缝面间摩擦滑动(简称缝面摩滑)前后的裂缝封堵模拟试验,以钻井液环境下岩板与岩块的摩擦滑动试验、基于微压痕的岩石力学参数测试、表面三维扫描等手段为辅,分析了钻井液侵入对天然裂缝缝面摩滑的诱发作用,探讨了缝面摩滑对裂缝性储层钻井液漏失的影响...