无土相钻井液屏蔽暂堵技术研究与应用

无土相钻井液中能否进行“屏蔽暂堵”保护油气层,一直为人们所关注。长期以来存在两种观点：一种观点认为无土相钻井液没有必要进行屏蔽暂堵保护,另一种观点认为无土相钻井液其液相对地层的损害远远大于固相对地层的损害,从而更应该采取屏蔽暂堵技术来保护产层。本文通过对无土相钻井液“屏蔽暂堵”技术的室内试验,解决了技术难点。利用惰性级配超细碳酸钙作为骨架粒子,利用乳化硬质沥青作为封堵粒子,形成封堵层防止钻井液浸入产层。在威东７井应用说明：在无土相钻井液中进行屏蔽暂堵技术是可行的、有效的,能保护油气层。     

屏蔽式暂堵保护油气层技术

1.屏蔽式暂堵技术的机理 屏蔽式暂堵技术是利用油气层被钻开时,钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差,迫使钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉,在井壁附近快速、浅层、有效地形成一个损害堵塞带。此损害堵塞带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续浸入油气层。对于射孔完井来讲,由于损害带很薄,通过射孔解堵,可以解决堵塞带对地层渗透率的影响。     

钻井液侵入对储层电性物性影响实验研究

在正压差钻井过程中,钻井液中的固相颗粒和液相不可避免地侵入地层,改变井筒附近储层流体分布的原始状态,并可能导致地层损害。目前吐哈油田在钻井过程中广泛使用屏蔽式暂堵技术,即在钻井液中加入各种充填颗粒,在近井壁带形成一个防止滤液侵入的暂堵带或屏蔽环,从而达到保护储层的目的,但这种钻井液侵入油层后引起的电性,物性变化以及泥浆侵入深度和地层损害程度等关系一直是悬而未决的问题。     

回注地层水无渗透钻井液技术在张店油田的应用

张店油田属于复杂断块油藏,储层结构复杂,断块多,非均性严重,有效孔隙度低,水敏性强,在钻井过程中,地层易斜、易垮,储层易受到滤液损害。针对这些问题通过室内实验,优选出回注地层水配制无渗透承压屏蔽钻井液配方。该配方既降低了大量污水排放,又利用了钻井液滤饼的高屏蔽及滤液与地层水活度的配伍性,降低了储层水敏性污染,提高了钻井液抑制防塌能力,满足了地质和工程施工需要。     

塔里木盆地深层中-高渗砂岩储层钻井完井损害评价

针对塔里木盆地A区块深层中孔中-高渗砂岩储层钻井完井过程中储层损害严重的问题,基于储层地质特征分析了潜在的储层损害因素,通过室内损害评价试验和钻井液侵入深度数值模拟评价了储层损害的程度,分析了储层损害的机理,探讨了储层损害控制原则。试验结果为:储层流体敏感性损害率为11%~34%,总体较弱;钻井液损害较严重,钻井液动态损害储层岩样的渗透率恢复率为35%~70%,钻井液滤液静态损害储层岩样的损害率为28%~47%;钻井周期内钻井液滤液侵入储层的深度可达几十米。研究结果表明,钻井液固相颗粒粒径偏小和深层高温下屏蔽暂堵材料的磨蚀粒度降级导致滤饼暂堵能力和承压能力不足,引发固相堵塞和钻井液与地层流体的不配伍反应,造成了A区块深层中-高渗砂岩储层损害。研究成果可为制定深层中孔中-高渗砂岩储层损害控制原则及配套技术措施提供依据。      

西伦4井泥浆工艺

西藏伦坡拉地层压力低,地层倾角变化大,泥岩段裂隙发育,在钻井过程中,经常发生地层坍塌、漏失、阻卡等复杂事故。西伦4井采用了与聚合物钻井液体系配伍性较好的屏蔽剂PB-1。实验就PB-1对钻井液性能的影响、堵漏效果、抑制性及保护油气层效果进行了评价。PB-1具有较好的防漏堵漏效果,减少了钻井液对储层的损害,提高了钻井效率,缩短了建井周期。     

新型井壁承压增强剂的制备及评价

海上钻井过程中经常会钻遇易漏层,从而影响钻进速度,严重损害储层。研制了一种由刚性粒子、软性粒子及可变形粒子组成的新型井壁承压增强剂ENPRES-Seal,通过可视砂床实验确定刚性粒子、软性粒子、可变形粒子的配比为2:1:2。评价结果表明,ENPRES-Seal在钻井液中建议加量为2%~3%,其对钻井液流变性影响小,抗温可达200℃,用于钻井液时不糊筛,对孔径为0.180 mm筛的通过率大于85%,能够改善钻井液润滑性能,较好地封堵各孔径砂床,使地层承压能力达17 MPa,且泥饼质量较好。该剂在上海平湖区块一口高温高压井的应用表明,ENPRES-Seal有效地提高了地层承压能力,该井井底温度超过180℃,完钻密度为1.90 g/cm3。      

中原油田保护油气层钻井液技术

研究钻井过程中钻井液保护油气层技术、是保证油气上产的重要措施。阐述油气层的损害机理，并根据中原油田的地层特点，通过合理确定钻井液密度、搞好固控、控制起下钻速度等措施实现无损害油气层作业；同时，通过室内试验和现场实践，根据各区块的特点，优选钻井液体系，并采用屏蔽暂堵技术、复合暂堵技术来巩固保护油气层效果，取得良好的社会经济效益。     

中原油田钻井完井液屏蔽暂堵保护储层技术

分析了中原油田储层损害的主要因素,有针对性地进行了油气层保护的研究。室内研究和现场应用效果表明,通过对钻井液进行屏蔽暂堵技术的改进,钻井液能够在很短的时间内在井壁附近内形成一个致密的屏蔽堵塞环,阻止有害的固相和液体进入产层内部,防止钻井液完井液对地层造成伤害。渗透率得到了提高,投产70d内比邻井产量有明显增加,且能有效保护油气层,为中原油田的勘探开发增储上产提供了保证。     

适合鄯善油田J2S储层保护的钻井完井液

从鄯善油田Ｊ２Ｓ储层特性出发，评价了该油田实际使用的原有钻井液对储层的损害。通过分析这种钻井液中固相粒子大小，分布与储层孔喉大小，分布的配伍性，利用屏蔽暂堵技术将这种钻井液改造为适合鄯善油田Ｊ２Ｓ储层保护的钻井完井液。     

屏蔽暂堵技术在河南油田的应用

以河南下二门油田为研究对象,研究了泥浆处理剂及完井液对储层的损害程度,选择苛化泥(生产烧碱的副产物,粒径峰值13～35μm)、超细碳酸钙为架桥粒子和充填粒子,磺化沥青为可变形填充粒子,采用PAC或复合离子泥浆体系进行试验。结果发现,该技术暂堵效果好,渗透率恢复值高,施工简单,成本低,易于推广。在现场试验了10口井,效果明显。     

吐哈油田储层保护技术

介绍了以钻开油层完井液屏蔽暂堵技术为主的综合配套钻井技术。吐哈地区鄯善、丘陵、温米油田435口开发井的应用结果表明,该技术能有效地减少钻井过程中的储层损害,较好地保护油井的原始产能,使储层流动效率平均提高了30％～40％。     

赵46井保护油层完井液

针对赵46井裂缝性砾岩储层的特点,采用了以单向压力封闭剂DCL-1和低荧光油溶性暂堵剂YD-1为主处理剂的钻开油层完井液体系。现场应用表明,该屏蔽暂堵完井液性能稳定、流变参数合理、携砂能力强、润滑性好,密度始终小于1.18g/cm~3,暂堵率为98.84％,反排解堵率达94.57％,满足了赵46井油层钻井和保护油层的需要。     

江苏油田保护油气层配套技术

江苏油田根据储层低压低渗的特点,开展了保护油气层配套技术—两性离子聚合物泥浆,屏蔽暂堵技术,微硅低密度水泥浆,环空密闭补偿固井工艺技术,深穿透YD-102射孔枪、防膨射孔液、射孔-测试联作技术的研究应用。经现场应用68口井,取得了较好的经济效益。     

钻井液快速封堵油层保护技术

华北油田在屏蔽暂堵技术基础上开发出了适用于砂岩油藏完井作业的快速封堵保护油层钻井液技术.该项技术的特点是封堵带薄且致密,渗透率趋于0,封堵深度小于1 cm,在一定负压差下不能反排解堵,易被射穿,在开采时通过射孔实现储层与井筒连通良好的目标.快速封堵保护油层钻井液技术可根据不同地区砂岩储层的特点和潜在损害因素,有针对性地研制油层保护剂,而且不用考虑油层保护材料的油溶性、酸溶性或水溶性,凡是能够起到快速封堵效果的材料,也包括钻井液中的处理剂均可考虑作为封堵材料.由于钻井液处理剂的引入,使快速封堵型油层保护剂既与现场钻井液有良好的配伍性,又同时发挥了钻井液处理剂的功效,走出了单一采用粒径匹配的固相颗粒进行封堵的思路,使封堵层更加致密,油层保护效果更佳.该项技术在二连油田231口开发井中进行了应用,完善井层百分率由37%提高到85%以上,储层严重损害百分率由36%降低到3.75%.     

基于页岩气“水替油”的高性能水基钻井液技术

常规油气井钻井用的高性能水基钻井液无法满足页岩气长段水平井的钻井需要,而油基钻井液存在成本高和巨大的环境压力问题。以昭通页岩气示范区为目标区块,通过分析页岩气的地层特点和存在的技术难题,有针对性地研制出了一种呈黑褐色液体的高效抑制剂、一种纳微米封堵剂、一种成膜降滤失剂和一种特种液体润滑剂,并形成了一套新型高性能水基钻井液体系。该体系的流变性、降滤失性、润滑性和抑制性与油基钻井液的性能基本相当,并且具有较好的抗污染性能,具备了页岩气钻井液"水替油"所需的各种主要性能;密度为2.05 g/cm3的该钻井液中加入研制的润滑剂后,润滑系数降低26%;该钻井液具有较强的成膜封堵能力,能够封堵页岩微裂缝,阻隔压力传递;页岩岩心在该钻井液中高温浸泡10 d后仍有较高的强度,有利于页岩井壁稳定。该体系在昭通页岩气示范区黄金坝YS108H4-2井水平段的现场应用表明,该体系在钻进过程中性能稳定,流变性良好,返砂正常,润滑性良好,无掉块,电测一次成功,井径规则,平均井径扩大率为5.71%,机械钻速为11.74 m/h。该体系完全满足页岩气水平井现场施工的技术要求。      

Development and evaluation of an electropositive wellbore stabilizer with flexible adaptability for drilling strongly hydratable shales

In order to overcome serious instability problems in hydratable shale formations, a novel electropositive wellbore stabilizer(EPWS) was prepared by a new approach. It has good colloidal stability, particle size distribution, compatibility, sealing property, and flexible adaptability. A variety of methods including measurements of particle size, Zeta potential, colloidal stability, contact angle, shale stability index, shale dispersion, shale swelling and plugging experiments were adopted to characterize the EPWS and evaluate its anti-sloughing capacity and flexible adaptability. Results show that the EPWS has advantages over the conventional wellbore stabilizer(ZX-3) in particle size distribution, colloidal stability, inhibition, compatibility, and flexible adaptability. The EPWS with an average particle size of 507 nm and an average Zeta potential of54 m V could be stable for 147 days and be compatible with salt tolerant or positive charged additives, and it also exhibited preferable anti-sloughing performance to hydratable shales at 77, 100, and 120 °C, and better compatibility with sodium bentonite than ZX-3 and KCl. The EPWS can plug micro-fractures and pores by forming a tight external mud cake and an internal sealing belt to retard pressure transmission and prevent filtrate invasion, enhancing hydrophobicity of shale surfaces by adsorption to inhibit hydration. The EPWS with flexible adaptability to temperature for inhibition and sealing capacity is available for long open-hole sections during drilling.     

屏蔽暂堵技术在新疆油田的应用

新疆石油管理局针对勘探开发中油气层保护、防止油气层污染的问题,同西南石油学院合作进行了屏蔽暂堵技术的研究工作。经现场1000多口井的实际应用表明,该项技术具有对钻井液污染小、屏蔽暂堵效果好、减少了对储层的损害、施工简单、成本低、便于推广等优点。     

粒度分析中体积分布与质量分布的互换性讨论

从分析化学和数理统计理论角度,阐明了钻井液粒度分析结果的两种表示方法,即体积分布与质量分布的联系与区别。它们的差异由钻井液分散相中各组分的密度差所致。指出实施屏蔽暂堵技术时宜选用体积分布图,选择屏蔽暂堵剂时须考虑物质的密度。     

务古4井复杂深井钻井液技术

务古4井为一口重点探井,完钻井深5 750 m。该井二开裸眼井段钻遇巨厚层泥岩,选用聚磺钻井液体系,解决了地层严重造浆及井眼稳定问题;三开裸眼井段存在多套压力系统和多处断层,钻遇石膏、含膏泥岩、大套玄武岩以及凝灰岩和碳质泥岩等地层,特别容易发生坍塌和井漏,井壁极为不稳定。现场采用有机盐钻井液体系,有效解决了石膏、膏泥岩污染和严重井壁垮塌导致的大段划眼、严重蹩钻及遇阻卡等复杂问题;添加低渗透处理剂和屏蔽暂堵剂及复合堵漏剂,提高井壁的承压能力,解决了三开施工出现的压差卡钻风险,确保了钻井安全顺利,完井电测一次成功,钻井周期大幅度降低。