涪陵页岩气田油基钻井液随钻堵漏技术

涪陵页岩气田焦石坝区块三开水平段采用油基钻井液钻进过程中,因堵漏材料与现场钻井液配伍性差导致堵漏成功率低、易复漏,针对该问题,研究了油基钻井液随钻防漏堵漏体系。基于"刚柔并济,变形封堵,细粒充填及限制渗透"的堵漏原理,通过室内试验,优选了JHCarb刚性堵漏剂、HIFlex变形颗粒与H-Seal弹性封堵剂,并配制了油基钻井液用随钻防漏堵漏体系。该体系与油基钻井液配伍性好,耐油耐温性能佳,可长时间在井浆中循环,预防渗透性漏失,封堵宽度小于3.0 mm的裂缝,承压能力大于7 MPa。该体系在焦石坝区块页岩气水平井水平段油基钻井液钻进过程中进行了应用,有效防止了易漏地层的渗透性漏失,成功解决了钻进过程中漏速10.0 m3/h左右的漏失问题。研究结果表明,该油基钻井液随钻堵漏技术能解决页岩地层的漏失问题,有效提高了地层承压能力,保证了固井作业顺利进行。      

超深裂缝性储层漏失机理及堵漏技术

钻井液漏失及其诱发的井下复杂问题严重制约着深层裂缝性油气藏的勘探开发。概述了高温高压超深致密砂岩储层特点,并分析了钻井液漏失机理,总结了目前矿场常用的随钻酸溶、提高承压能力及屏蔽暂堵堵漏技术,分析了各堵漏技术优缺点。鉴于井漏是最严重的储层损害形式,建议采用基于储层保护理论的堵漏思路,强调以保护裂缝渗流通道和提高承压能力为漏失控制的关键。建议进行低损害、易解堵的堵漏材料及钻井液配方设计研究,最终形成一种低损害、广谱性、高承压且耐高温的油基钻井液堵漏技术。     

油基钻井液水平井堵漏水泥浆体系研究与应用

油基钻井液已被广泛应用于页岩气水平井钻井。受堵漏材料的限制,钻遇裂缝发育地层时油基钻井液的漏失依然困扰着施工人员。水泥浆很早就被应用于钻井堵漏,并具有施工简单、堵漏效果良好的特点。油基钻井液水平井钻遇裂缝发育地层,极易发生井漏,油基钻井液大量漏失不仅增加钻井成本而且破坏环境。通过室内优选添加剂材料,开发了一套可用于水平井油基钻井液堵漏的水泥浆技术,成功应用于焦石页岩气水平井堵漏作业,现场效果良好。     

基于弹性网眼体的油基钻井液堵漏体系研究与应用

针对常规堵漏材料与裂缝适应性差的难题，优选压缩变形性好的弹性网眼体作为架桥材料，对其表面改性制备了耐温耐油弹性孔网材料，通过研选刚性颗粒、弹性颗粒、纤维材料，构建了基于弹性孔网的油基钻井液堵漏体系。室内利用2 mm×1 mm楔形长裂缝封堵模拟评价实验装置对堵漏体系封堵性能进行了评价。实验结果表明，形成的堵漏体系裂缝封堵区域位置适中，封堵区域厚度增加，漏失量小，承压能力高。基于弹性孔网的油基钻井液堵漏体系在现场进行了多口井的应用，一次堵漏成功率达84.6%。该技术成果可为裂缝性地层油基钻井液漏失提供行之有效的技术思路。     

油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。     

三维粗糙裂缝网络钻井液漏失流固耦合模型研究

针对现有三维裂缝性地层钻井液漏失模型未考虑粗糙裂缝网络对钻井液漏速影响的情况,建立了三维椭圆裂缝粗糙表面形貌方程,采用分形维数、高度幅值和粗糙峰叠加数量3个参数表征粗糙裂缝;建立了三维裂缝性地层钻井液漏失流固耦合力学模型,修正了粗糙裂缝中流体流动的立方定律,研究了漏失过程中储层压力和裂缝开度的变化规律。实例计算表明,分形维数和高度幅值与钻井液漏失量呈正相关关系;粗糙峰叠加数量与裂缝的平均开度、钻井液漏失量呈负相关关系,裂缝的最大开度与钻井液漏失量有显著的正相关关系。选择堵漏材料粒径时需要充分考虑裂缝表面粗糙度的影响,堵漏材料应重点在开度较大处架桥。研究成果为进一步认识钻井液在裂缝性地层的漏失规律和裂缝开度反演提供了理论基础。     

泾河油田裂缝性致密油藏防漏堵漏技术

泾河油田为裂缝性油藏,钻井中普遍存在漏失现象。由于漏失情况复杂,堵漏耗费大量的人力物力,且制约了该油田钻井的提速提效。为此,从泾河油田漏失机理着手分析,考虑水平井水平段的岩屑积聚及钻具偏心,修正了利用环空摩阻法确定漏点位置的模型;筛选出不同颗粒堵漏材料,并进行室内复配实验,分别得出1~6 mm缝宽上部地层及储层的防漏堵漏配方;通过计算实钻中地层裂缝的宽度,选择匹配的配方堵漏,进而形成了泾河油田钻井防漏堵漏技术。通过现场实施,钻井液漏失量降低42.37%,处理井漏时间缩短34.04%,该技术在现场堵漏中具有很好的指导意义。     

表层裂缝漏失凝胶随钻堵漏技术及应用

针对多个油田表层漏失频发、常规停钻堵漏反复折腾、损失大量时间与费用的难题,提出了表层漏失凝胶随钻堵漏技术。该技术所用堵漏材料由特种凝胶ZND、凝胶强度调节剂TD-1及常规随钻桥堵材料按一定比例构成,相互间协同增效。室内实验表明,凝胶ZND随钻堵漏钻井液流变性、失水造壁性适中;对开度4.0mm×3.5mm裂缝封堵的承压能力最小为3.6MPa,漏失量小,且封堵在裂缝腰部。现场应用证明凝胶ZND随钻堵漏钻井液技术能对表层漏失进行有效的随钻堵漏。     

国外Y区S25井堵漏技术

国外Y区HOS区域南部边缘Pabdeh地层灰岩裂缝性发育,岩性为低强度白云岩,钻进施工过程中易发生漏失,漏层分布没有规律,漏失层位多且具有连续漏失特点,在漏速对密度敏感的井段难以堵漏,且裂缝性漏失地层的承压堵漏施工困难。针对上述难点,应用DL-A高温高压堵漏实验仪器,以2 mm圆孔模板,对不同配方桥堵剂进行了模拟堵漏实验,优选出了适合2 mm孔隙和裂缝性地层的桥堵剂,提出了该地区上部地层漏失以防为主,防堵结合的技术措施;中部地层采用低密度钻井液钻穿漏层,中下部地层采用随钻堵漏与承压堵漏相结合的钻井液技术,并优化堵漏浆配方以提高地层承压能力,该项技术在S25井应用中获得了良好的堵漏效果。     

基于神经网络算法的井下裂缝诊断与堵漏技术

在钻井过程中，常常钻遇不同宽度的井下地层裂缝。钻遇裂缝时容易发生钻井液漏失现象，甚至发生钻井液失返现象，严重影响了安全、高效钻井。目前裂缝封堵的方法常存在封堵成功率不高、堵漏承压能力低的问题，其中一个重要的原因是对井下地层的裂缝宽度等特征认识不清。基于地层裂缝产生的岩石力学机理，确定影响裂缝宽度关键的6个力学和工程因素，并利用神经网络计算的非线性、大数据特点建立了井下地层裂缝宽度的分析模型，模型包含输入层、输出层和3个隐藏层。通过该模型诊断井下裂缝宽度，提高了计算精度，平均误差仅为2.09%，最大误差为5.88%，解决钻井现场仅凭经验判断裂缝误差较大和依靠成像测井成本较高的问题。同时根据神经网络模型诊断得到的裂缝宽度优化堵漏材料的粒径配比，提高了裂缝内的架桥封堵强度和架桥的稳定性，封堵层的承压能力达到12.8 MPa，反向承压能力达到4.5 MPa。现场堵漏试验最高憋压10 MPa，经过封堵作业后大排量循环不漏，达到了裂缝性地层高效堵漏的目的，堵漏一次成功。      

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...     

裂缝性低渗砂岩气藏水基钻井液欠平衡钻井储层保护

采用水基钻井液欠平衡钻进裂缝性低渗砂岩气层时,裂缝面和基质孔隙内同时存在指向地层的毛细管力,欠平衡压差并不能完全抵消该力,因而为钻井液侵入提供了驱动力。评价水基钻井液欠平衡钻井是否对裂缝性低渗砂岩储层造成损害的相关研究较少,为此,设计了一套试验装置模拟水基钻井液欠平衡钻井条件,研究了裂缝性低渗砂岩气藏在水基钻井液欠平衡钻井过程中的损害情况及其机理。研究结果表明:水基钻井液欠平衡钻井过程中逆流自吸效应以及伴随的钻井液吸附是造成储层损害的主要原因,但损害程度低,侵入深度浅;如果欠压状态不稳定,钻井液会迅速侵入裂缝,影响其渗流能力,并且这种影响随裂缝宽度的增大而增强。     

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法

以不锈钢缝板岩心为评价岩心,以储层成像测井资料确定岩心裂缝宽度,对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害进行了评价,评价实验过程中所用岩心裂缝宽度的相对误差降低到1%以下。应用这种新方法对聚磺钻井液、无固相弱凝胶钻井液以及两种钻井液中加入理想充填暂堵组合剂后进行的储层伤害评价实验结果表明:无固相弱凝胶钻井液的渗透率提高值高于聚磺钻井液,在加入适量优化暂堵组合剂后,两种钻井液的渗透率提高值均明显增大,在不锈钢缝板岩心端面可观察到有致密暂堵层形成。裂缝性储层损害评价新方法即可用于钻井液储层伤害评价和暂堵方案的优选,也可应用于裂缝性储层保护的实验研究。     

裂缝性致密砂岩储层钻井液侵入深度的定量计算方法

在裂缝性致密砂岩储层中,钻井液侵入裂缝是导致储层损害的主要因素之一。然而,目前国内外对该类储层钻井液侵入深度的分析还缺乏深入探讨。为此,在分析致密砂岩裂缝发育特征及钻井液侵入对其电性特征影响的基础上,给出了钻井液侵入深度的定性分析表;进而采用体积模型法和数理统计法,建立起了不同裂缝系统的钻井液侵入深度定量计算模型。最后,精细计算了塔里木盆地中部某区9口井17个层位的裂缝性致密砂岩储层的钻井液侵入深度。结果表明,所建立的模型因很好地结合了地质、钻井、测井等客观实际（综合考虑了地层裂缝特性、岩性、电性、物性、含流体性质）,计算精度较高,有效地解决了裂缝性致密砂岩储层钻井液侵入深度的定量计算问题。该成果对类似储层的污染评价、射孔设计以及开发过程中增产措施的决策都具有指导和借鉴作用。     

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。     

顺北油气田深部破碎性地层井壁失稳机理及对策研究

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出了井壁稳定钻井液技术对策。研究发现,区域断裂带附近地应力方向复杂,地应力差大;地层天然多尺度裂缝发育、破碎程度大、岩体等效强度较低;钻井液易沿天然裂缝侵入地层,钻井液-裂缝面水岩作用造成缝面粗糙度减小、摩擦系数降低,易诱发地层沿裂缝面失稳,是深部破碎性地层井壁失稳的主要机理。明确“合理密度支撑+钻井液刚柔并济多级配封堵”,配合使用“耐高温随钻/段塞固壁剂”是顺北油气田深部破碎性地层稳定的井壁钻井液技术对策。研究成果对促进深部破碎性地层安全高效钻井具有重要借鉴意义。     

一种多面锯齿金属颗粒作为骨架材料的高承压强度、高酸溶随钻堵漏钻井液

超深致密砂岩裂缝性气藏使用高密度全油基钻井液钻遇漏失复杂时,选用常规的防漏堵漏材料无法满足油相分散、酸溶和高承压等要求。为此,引入了油相分散、刚性高、酸溶率高的铝合金材料,该材料为密度1.60 g/cm~3的多面锯齿状铝合金颗粒(以下简称GYD),将泡沫态铝合金研磨成3~80目,较之于现用大理石架桥颗粒,GYD在油相中分散完全,莫氏硬度提高近2倍(介于5~6),酸溶率超过90%。按地层裂缝开度的1/2~2/3架桥规则,对以高密度全油基钻井液为基浆,GYD作为骨架颗粒,配合加入纤维类材料和可变性填充粒子的浆液进行高温高压动静态堵漏室内模拟评价。实验结果表明,GYD加量为8%时,堵漏钻井液封堵强度超过25 MPa,酸溶率达到65%,稳定性良好,48 h密度差小于0.03 g/cm~3。在塔里木盆地某井的现场试验效果表明,该井气藏埋深7 220 m,应用高密度油基钻井液日均漏失量约50 m~3,采用GYD防漏堵漏后钻进无漏失,顺利钻穿储层,较好地实现了钻进中地层缝内高流动阻力和高承压的"高刚性架桥+纤维成网+变形填充"封堵功能。     

固相侵入对裂缝性碳酸盐岩应力敏感性的影响

以往裂缝性碳酸盐岩储集层应力敏感性研究多关注于基块和无固相侵入裂缝的情况,而对固相侵入后的裂缝应力敏感性鲜有研究。钻遇裂缝性储集层时易发生固相侵入损害,注入水悬浮固相亦不可避免会进入裂缝。固相颗粒在裂缝壁面形成的滤饼将影响应力作用下的裂缝闭合。制备致密裂缝碳酸盐岩露头岩样,开展工作液动态损害后的应力敏感性评价实验,研究了无固相侵入裂缝和固相侵入裂缝应力敏感性,用扫描电镜分析了裂缝壁面及固相侵入带的微观结构。结果表明,无固相侵入裂缝岩样应力敏感性系数平均值仅为0.21,固相侵入裂缝岩样应力敏感性系数平均为0.52,应力敏感程度显著增强。固相侵入使裂缝渗透率恢复率更低,导致储集层永久性损害。     

Mechanism and numerical simulation of pressure stagnation during water jetting perforation

When perforating with an abrasive water jet, it is possible that the pressure in the hole （perforation） will be higher than that in the annulus because of water jet blasting against the hole wall, which also is the theoretical basis for the technology of hydro-jet fracturing. This paper analyzes the mechanism of generating pressure stagnation in water jet hole, and puts forward a new concept of hydroseal. Then, the distribution of pressure in the hole was simulated with the finite element method. The simulation results showed that the pressure in the hole was higher than that in the annulus. Also, the lower the annular pressure （confining pressure） and the higher the blasting pressure, the greater the pressure difference. An experiment indicated that the cement sample was lifted up under the pressure stagnation in the hole, which proved the finite element simulation results obviously.     

裂缝性岩样应力敏感性实验研究

川东北地区裂缝性地层存在严重的钻井液漏失问题,做好防漏堵漏工作的基础是需要认识储层初始裂缝宽度,并对钻井过程井壁地层裂缝变化规律进行研究.结合钻井过程,对应力敏感实验设备和实验程序进行了改进,设置了新的应力敏感实验方法,模拟了地层压力、围压和井筒流压条件下设置的实验方法更加符合钻井过程应力变化的实际.裂缝性碳酸盐岩应力敏感性实验结果显示,以原地有效应力点为中心,随着井筒钻井液液柱压力的增大裂缝张开,随井筒钻井液柱压力降低,裂缝闭合,而裂缝张开的幅度比裂缝闭合的幅度更大.因此,研究压裂液应力扰动条件下裂缝宽度变化能够对防止漏失提供基础依据.