理想充填理论在吐哈油田温西三区块的应用

引入"理想充填理论",根据暂堵颗粒与地层孔喉最佳匹配原则建立暂堵新方法。通过对温西三区块储层物性研究,使用暂堵方案优化设计软件对该区块主力储层进行暂堵方案优选,建立完整的暂堵剂粒径分布序列对各种尺寸孔喉实施暂堵和保护,在温西三区块现场应用了40井次。应用结果表明:理想充填保护储层新技术可使油井初期产量提高13%以上,储层保护效果显著,应用前景广阔。     

钻井液暂堵剂颗粒粒径分布的最优化选择

叙述了自1977年Abrams发表著名的“1/3架桥规则”以来,钻井液暂堵剂颗粒粒径选择技术的发展:罗平亚等人提出的使用3%刚性粒子 1.5%可变形粒子 1%~2%软化粒子的屏蔽暂堵技术(1992);屏蔽暂堵技术的分形理论处理和最优化;各种粒径连续分布理论及其物理实验方法和计算机模拟方法求解;理想充填理论和d90规则。建立了暂堵剂颗粒粒径优化选择的图解法,开发了相应软件:实测、计算或估算储层最大孔径d90;测绘颗粒累计体积分数~颗粒直径平方根关系曲线,以d90点与原点间连线为基线,取曲线从右方最接近基线的暂堵剂粒径分布为最优化粒径分布,再稍加大大粒径颗粒的比例,得到理想充填最优化粒径分布。基于某储层岩心的实测孔喉数据和各种商品碳酸钙粉的粒度组成数据,采用所建立的方法求得,用作该储层钻井液中暂堵剂的300目、600目、1000目碳酸钙粉的理想充填最优化质量比为60∶30∶10。经这种钻井液污染的储层岩心,渗透率恢复率高达82.9%,而传统屏蔽暂堵、1/3架桥规则及空白的钻井液污染后的储层岩心,渗透率恢复率分别为65.5%,44.1%,39.2%。图3表3参9。     

“多级孔隙最优充填”暂堵方法与现场试验

为了提高对渗透率贡献较大孔隙孔径分布不集中储层的暂堵效率,提出了"多级孔隙最优充填"暂堵方法。该方法基于"隔层堆积"理论,将储层孔隙与暂堵微粒的连续分布进行离散处理及匹配,对储层多级孔隙进行"最优充填",即可得到架桥颗粒的标准粒度分布曲线。对岐口凹陷某区块储层岩心进行连续分布孔隙离散后,对其进行"多级孔隙最优充填",依据得到的标准粒度分布曲线对现有的暂堵剂颗粒分布进行了优选,1 000目碳酸钙的粒度分布最接近标准粒度分布曲线。储层保护试验结果表明,加入利用"多级孔隙最优充填"方法优选暂堵剂颗粒的钻井液具有良好的暂堵效果,其污染深度0.9 cm,污染端切去后其渗透率恢复率达97.29%。现场应用结果表明,加入优化暂堵剂颗粒的钻井液能形成封堵层,阻止钻井液滤液侵入地层。这表明"多级孔隙最优充填"方法可用于孔隙孔径分布不集中储层暂堵颗粒的优选,暂堵效果优良。      

理想充填油气层保护技术在吐哈油田的研究与应用

理想充填保护油气层技术是根据d90(累积粒度分布曲线中累积体积分数为90%的颗粒直径)规则,通过综合考虑整个地层孔喉尺寸,借助于理想充填软件优选出与地层孔喉相匹配的一组完整的暂堵剂粒径分布序列,可实现对孔喉的有效暂堵和保护。根据吐哈油田各重点区块的储层特性,应用理想充填油气层保护技术,对丘陵、温米和鄯善等近十二个重点区块的钻井液暂堵方案进行了优化设计。通过使用自主开发的理想充填暂堵软件,将1000目、600目、100目3种Ca CO3暂堵剂按质量比2∶13∶5复配,可使钻井液颗粒的d90(110.92μm)大于储层的最大孔喉尺寸(dmax=80.33μm),可有效封堵储层中各种尺寸的孔喉。复配暂堵剂加量为3%时,钻井液流变参数变化较小,滤失量降低,储层岩心的渗透率恢复值可从30%左右增至80%以上,储层保护效果较好。该技术在吐哈油田20口井进行了现场应用,实验井日产液量较邻井提高45%以上,平均含水率18%。     

理想充填理论在大港油田的应用

依据颗粒紧密堆积原理,在理想充填理论基础上,以储层孔喉尺寸分布和暂堵剂的粒径分布匹配关系为依据,建立了一种更为科学、有效的优选暂堵剂颗粒尺寸和分布的复配暂堵新方法.介绍了利用理想充填理论及研制的软件开发的保护油层钻井液在大港油田的成功应用情况.试油报告等资料证明,试验井日产油量高于邻井,充分说明了建立起的理想充填暂堵新方法可有效地保护中、高渗储层.     

优选暂堵剂粒度分布的新方法

为了实现屏蔽暂堵式钻井完井液能在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,就要依据暂堵剂粒径与储层孔隙尺寸之间的最佳匹配关系,寻找出一种科学、合理的暂堵剂优选方法.阐述了优选暂堵方案的理想充填理论和d90规则.依据连续颗粒堆积理论所提出的理想充填理论对提高钻井液的暂堵效果具有指导意义,颗粒堆积效率越高,越有利于形成致密的泥饼,对储层的暂堵效果也越好.在此基础上提出了一种优选暂堵剂颗粒尺寸及其分布的图解新方法.依据该方法开发的配套软件能够根据相关地层参数,快速、准确地对暂堵剂产品进行合理的选择.实验结果表明,根据理想充填理论和d90规则建立的优选暂堵剂颗粒尺寸的图解新方法在原理上更加合理,优选出的复配暂堵方案能有效地形成致密泥饼,可达到十分理想的保护储层的效果,与传统方法相比,更有利于对中、高渗储层的保护.     

保护储层钻井液优化设计新方法及其应用

近年来,国内外均高度重视油气层保护技术的发展和领域的拓宽。暂堵技术是保护储层钻井完井技术的主要技术之一。针对中原油田特殊工艺井,开展了复杂地质条件下储层保护技术研究。采用一种理想充填新方法,对保护储层的钻井液暂堵方案进行了优化设计。实验结果表明,采用新方法可进一步提高储层岩心的渗透率恢复值,有利于更好的保护储层。     

理想充填暂堵新方法在吐哈丘东低渗透气田的应用

传统的暂堵方法主要是依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸,但是对具有较大尺寸的孔喉封堵效果较差。根据吐哈丘东低渗气田储层孔喉尺寸分布规律确定钻井液体系中暂堵剂颗粒粒度分布,设计出理想充填暂堵型钻井液。室内性能评价结果表明,理想充填暂堵型钻井液流变性好,滤失量低。与传统方法相比,该方法设计的钻井液可有效封堵同一储层中不同粒径的孔喉,尤其是较大尺寸的孔喉,对储层岩样的侵入深度较浅,可获得更高的岩心渗透率恢复值及更低的突破压力梯度,降低钻井液污染。     

基于疏水改性纳米碳酸钙的钻井完井液

基于前期提出的自解堵屏蔽暂堵理论,研制出了性能优良的疏水改性纳米碳酸钙,并在此基础上形成了疏水暂堵钻井液。室内评价结果表明,在屏蔽暂堵钻井液中加入1.5%疏水碳酸钙后,滤失量由2.6降为1.2 m L,泥饼厚度由0.4变为0.28 mm,证明疏水暂堵钻井液能够快速形成外泥饼,降低瞬时滤失量。该钻井液在温度低于140℃时滤失性能比较稳定;抗Ca Cl2能力为2.5%,抗一价盐浓度为9.0%,抗黏土含量为14.0%;抑制性能好,能在易坍塌地层使用;润滑效果好,极压膜强度超过190 MPa;形成的泥饼在长期油相浸泡下会产生大量裂纹,后期泥饼自行剥落,从而达到自解堵目的,初始渗透率为50×10-3~1 000×10-3μm2的岩心,其渗透率恢复值均大于90%;体系的毒性都很低,均达到了排放标准。     

阜东头屯河组强水敏性储层钻井液技术

准噶尔盆地阜东斜坡区头屯河组储层具有极强的水敏性,在钻井过程中储层保护难度大,在以强抑制性直链高分子有机盐JN-2为核心处理剂的有机盐钻井液中,加入胺基抑制剂和"理想充填"暂堵剂,利用胺基抑制剂与"理想充填"暂堵剂的协同增效作用,进一步提高钻井液的抑制性和封堵性,实现钻井过程中的储层保护。通过室内试验,对有机盐钻井液的配方进行了优化。性能评价结果表明:优化后有机盐钻井液的流变性能稳定;高温高压滤失量由优化前的12.6 mL降至8.0 mL;页岩膨胀率从优化前的20%降至17%;岩屑回收率由优化前的90.14%提高至91.8%;储层天然岩心的渗透率恢复率从优化前的73.14%提高至82.15%。研究结果表明,利用胺基抑制剂与"理想充填"暂堵剂的协同增效作用可以提高钻井液的抑制性和封堵性,达到在钻井过程中保护极强水敏性储层的目的。