聚合物钻井液对储层损害因素的研究

在压差作用下,聚合物钻井完井液的固相微粒和滤液不可避免地要侵入储层造成损害,文中从采用的小阳离子NW—1和BD—Plus两种聚合物钻井液体系中固相粒子大小分布与锦州9—3油田储层岩心孔喉大小及分布的配伍性出发,研究了钻井液处理剂之间、处理剂与储层水之间的配伍性、处理剂对储层的抑制性及钻井液微粒在岩心中运移因素对该油田储层的损害,为该油田储层保护提供了依据。     

深水疏松砂岩储层微粒运移损害的控制方法

中国南海深水疏松砂岩油气层钻完井作业中，易发生微粒运移、堵塞，造成储层损害，需要探索微粒运移损害的控制方法。选用南海深水疏松砂岩储层岩样，通过微粒吸附和释放实验以及岩心动态损害评价实验，探讨了纳米材料控制微粒运移损害的作用效果；实验分析了纳米颗粒吸附对岩石表面形貌、粗糙度及电性的影响；利用微粒与吸附纳米颗粒的岩石孔壁之间的相互作用能计算模型，分析了不同离子强度下储层微粒与岩石孔壁之间的总相互作用势能及作用机制。结果表明，纳米颗粒能有效控制深水储层微粒的运移，将其吸附并固定在孔壁表面。随着流体离子强度增加，控制运移的作用效果增强。其中，纳米氧化铝NP-1的作用效果最好，可明显提高深水储层岩心的渗透率恢复值，并且与深水钻井完井液具有良好的配伍性。模型计算结果表明，吸附纳米颗粒后，岩石孔壁与储层微粒之间的总相互作用势能下降，有利于岩石孔壁吸附、固定微粒，原因是纳米颗粒的吸附增加了岩石表面粗糙度及黏附力矩，也影响了表面电荷分布，有利于降低排斥势垒，并使初级势阱加深，提高岩石表面固定微粒的能力。因此，深水钻完井中，可通过加入纳米颗粒、适当提高工作液矿化度来减少微粒运移引起的储层损害。     

储气库井注气压力剧变诱发微粒运移实验模拟

微粒运移是一种重要的储层损害类型,地下储气库井在注气过程中因注气压力递增或波动而诱发储层微粒运移。当前,基于储气库注气压力变化下的微粒运移机理尚不明确,且少有系统开展模拟储气库注气压力变化下的微粒运移实验研究。为此,选用相国寺储气库黄龙组碳酸盐岩储层岩心制取裂缝岩心,分别开展了应力敏感实验、气体速敏实验、模拟储气库注气压力递增和压力波动情形下的岩心流动实验,测试压力递增和压力波动的岩心渗透率和出口端微粒浊度,并借助X射线衍射和扫描电镜等手段,分析储层微粒运移的潜在微粒类型,揭示了储气库注气压力动态变化诱发储层微粒运移机理。实验表明:①驱替压力递增和压力波动实验中的压力梯度远大于速敏实验中岩心发生速敏时(微粒运移)的临界压力梯度,岩心应力敏感程度为弱~中等偏弱;②驱替压力递增和波动下岩心平均渗透率损害率分别为77%和57%;③驱替压力递增和压力波动引起储层裂缝壁面脆弱结构附着能力下降是微粒运移的重要诱发机制。分析认为,注气压力递增或频繁波动会诱发储气库储层微粒运移损害,应预防钻完井过程中外来固相微粒侵入,并对储层中固有微粒进行清除。     

预测钻井完井液对油气层损害的数学模型

考虑钻开储层时粘土水化膨胀、微粒沉积与释放、微粒运移堵塞等对井壁周围储层渗透率的影响 ,建立了一套与钻井液完井液有关的储层损害程度数学模型 ,包括 :渗透率与孔隙度联立方程 ;连续性方程 ;微粒运移方程 ;粘土水化膨胀速率方程 ;侵入液微粒沉积速率方程 ;岩石微粒释放速率方程 ;微粒运移喉道堵塞模式。运用有限差分近似方法求解模型参数和测量可测参数 ,并将此过程编成计算机程序 ,可计算出钻开储层时钻井液对储层的损害程度。室内模拟试验表明 ,建立的模型是有效的。     

储层岩石破裂诱发微粒运移损害实验研究

在油气井射孔和水力压裂过程中储层岩石发生破裂,可能诱发岩石微粒的分散运移,造成速敏损害,影响油气田的最终采收率。选用露头岩样分别进行了基块、干式与湿式破裂岩样的对比性速敏实验,证实了岩石破裂过程显著增加了速敏损害程度和发生机会。研究表明,干式破裂岩样微粒运移程度中等偏强,湿式破裂岩样微粒运移程度强;相同破裂方式裂缝岩样,裂缝宽度越大,微粒运移程度越强;岩石破裂导致微粒之间连接力减弱是诱发微粒运移的力学机理,地层水对岩石强度的弱化作用加剧了微粒运移的程度;岩样中含有易发生微粒运移的蒙皂石、伊/蒙间层、石英和方解石等矿物是岩石破裂诱发微粒运移的潜在地质因素。对于岩石强度较差的储层,采用负压射孔和优选压裂支撑剂粒级有助于弱化微粒运移损害的负面影响。     

水平井钻井完井液侵入损害数值模拟研究进展

根据水平井钻井完井液滤液侵入储层损害机理,从相渗流模型、多元参数回归模型、表皮模型、油藏数值模拟技术和固相侵入损害模型几个方面,概述了钻井完井液滤液侵入和固相颗粒侵入损害数值模拟技术的研究进展。指出了目前的研究主要集中在中渗孔隙型和高渗孔隙型储层中滤液侵入数学模型的建立及模拟方面,而且关于内滤饼形成和初始滤失期间侵入储层深部的固相颗粒对储层损害程度、损害分布和生产返排影响的研究还不够充分,还缺乏针对裂缝性致密储层钻井完井液侵入动态损害的模拟研究;强调水平井侵入损害的动态模拟在充分考虑到钻井完井液的浸泡时间、储层非均质性、钻具偏心运动和重力作用等因素的影响的同时,应该重视水平井裂缝性、致密储层的动态损害的模型研究,特别是固相颗粒的侵入,对滤液损害动态及返排恢复过程的影响的模拟研究。     

储层中微粒运移现象的实验判断

储层中微粒运移是储层损害的主要因素之一。利用速敏、正反向流动两种岩心流动实验可以直观判断储层中微粒运移，速敏实验是判断储层岩心微粒运移状况的基本方法。但单独运用速敏实验并不可靠，需要以正反向流动实验及储层相关地质资料为辅助加以分析判断。根据正反向流动实验曲线中渗透率的变化，可判断微粒运移。通过储层岩矿成分分析及胶结状态的观察结果等储层地质资料的分析，可以预测或验证岩心微粒运移现象的发生状况。     

高pH值工作液对油气层的损害

东河塘石炭系储层由于大量高pH值工作液侵入被严重损害。对岩心碱敏损害进行了评价,分析了碱敏损害机理。结果表明,pH值大于9的工作液对储层造成严重的碱敏损害。其实质是粘土矿物(主要为高岭石)颗粒在高pH值盐水中分散并释放微粒,导致微粒堵塞孔喉,造成对储层的损害。储层碱敏损害是不可逆的。     

油气层中常见微粒的运移程度及其与ζ电位关系的研究

微粒运移是造成油气层损害最严重和最普遍的因素之一。要防止油气层中的微粒运移，就必须先弄清楚油气层中常见微粒的运移情况和影响微粒运移的主要因素。因此，通过对国内外大量微粒分析资料的统计分析，选定了油气层中常见的地层微粒作为研究对象，用新建立的、较完善的实验方法研究了这些微粒的运移程度，对这些微粒的ζ电位进行测定，发现其运移程度与其ζ电位的大小有关。一般地说，微粒ζ电位值越大，其运移程度也越大。     

液体欠平衡钻井中的储层损害研究

目前中国针对欠平衡钻井的油气藏损害类型和方式进行的研究工作还比较少,这必然会阻碍欠平衡钻井技术的进一步发展。通过液体欠平衡钻井中逆流自吸和短时间过平衡对储层的损害实验,分析了液体欠平衡钻井中储层损害的主要方式及损害程度。结果表明,保持连续欠平衡状态,逆流自吸作用对储层的损害较小,短时间过平衡可以对裂缝储层造成较为严重的损害。     

胜利油田保护储层的水平井钻、完井液技术

胜利油田的水平井钻、完井液开发应用已经有20余年历史,形成多项具有胜利特色的保护油气层的钻、完井液技术.从低密度钻井液、全油基钻井液完井液、保护低渗储层钻井液完井液、非渗透钻井液完井液和特殊的分支井钻井液完井液技术等5个方面进行了阐述.研究发现,在水平井钻、完井液技术中,最重要的是要保持钻井液具有强润滑性能、携岩性和储层保护性.在特强水敏性地层,需要采用全油基钻、完井液体系;在将来的水平井钻、完井液技术中,要特别注意采用全过程欠平衡钻井结合使用低(无)伤害体系;在储层钻进中建议使用专门的储层钻开液,以最大程度保护储层;钻完井后,需要实施高效解堵技术,特别是无伤害解堵技术(免酸洗和自解堵技术).实施以上技术可以建立有效的储层-油气井通道,实现油气产量最大化.     

鄂尔多斯盆地长北气田储层保护技术

为了评价钻井过程中钻井液对鄂尔多斯盆地长北气田储层的伤害程度并评选低伤害完井液,实验中应用先进的AC-FDS-800~10000地层伤害系统,在模拟正常钻井和储层参数条件下成功地完成了3套钻井完井液体系对长北气田储层的伤害程度评价。实验结果表明：逆乳化油钻井液对该储层伤害率高达73.91%,因伤害发生在整个岩心而不易解除;油基钻井液对气层岩心几乎100%伤害,但油基钻井液滤失很小,浸入井壁的深度浅,在完井后储层开展射孔或压裂,则伤害很容易解除;相比之下,无黏土低伤害暂堵钻井完井液体系对气层平均伤害率为11.11%,暂堵性好,完钻后可以采取裸眼完井,井壁上形成的暂堵滤饼通过气层压裂完成解堵,并直接气举投产,很大程度上简化了完井、投产作业,值得推广应用。     

塔中4油田水平井打开油层钻井液评价

本文利用塔中４油田天然岩心进行了油基钻井液，阳离子水基钻井液，聚合物钻井液，正电胶钻井液等多种钻井液的大量流动实验，并对各种井液及其滤液对地层的损害程度和造成的原因进行了对比分析，优选出适合塔中４油田水平井的钻井液体系－油基钻井液。     

用现场资料预测钻井液损害储层深度

解除钻井液损害的射孔和储层改造设计的重要依据是钻井液损害储层深度资料。而取得该资料的现有办法具有实验周期长、需大量天然岩心的缺点。根据大量实验的研究结果,建立了用现场易得的钻井液性能资料(流变性能、API滤失量和固相含量)、储层资料(孔隙度、渗透率及温度)及工况条件资料(液柱压差、环空返速、浸泡时间)预测钻井液完井液损害储层深度模型。使用该模型,不需要繁杂的岩心流动实验,就可用现场资料快速、较准确地预测钻井液完井液损害储层深度。     

特低渗透油藏保护油层钻井液研究与应用

以具有典型特低渗透油层特点的西峰油田长6储层为研究对象,分析了储层的物性特征、储层敏感性矿物、地层水性质,进行了室内速敏、水敏、酸敏、碱敏、盐敏等敏感性评价实验,认识了钻井完井液对特低渗透储层的伤害机理和伤害程度,确定了钻井完井液施工参数,并以此为基础研制出一种新型的低固相强抑制低伤害完井液配方。使用低固相强抑制低伤害完井液后用无水煤油驱排,平均静态伤害率为9.6%,均属于轻度伤害。在庄平3井的现场应用表明,该完井液体系适应西峰油田的地质特点,对储层的损害率小于30%。该体系满足了水平井钻井的施工需要,施工作业井下安全,不阻不卡,达到了储层保护要求。     

高矿化度盐水钻井完井液损害气层防治方法

盐水钻井液完井液对防止地层中盐层溶解、粘土水化膨胀分散而导致井壁不稳定和储层产生水敏损害具有很好的作用。室内试验结果表明，高矿化度盐水钻井完井液对气层的渗透率产生严重损害，损害率在90％以上；无固相的高矿化度盐水压井液对气层渗透率的损害率达80％左右。通过研究其损害机理，损害的主要原因是高矿化度盐水钻井液完井液中的盐组分在干气返排过程中的结晶堵塞问题。提出了防治高矿化度盐水钻井完井液和射孔压井液损害气层的技术对策，即，调整井身结构，用套管将盐膏层封隔，将钻井液矿化度降低到气层的临界矿化度再钻开储层，能有效地防止钻井液的盐结晶损害；现场施工中，可以在射孔压井液前打入一段盐结晶溶解液作为前置液，投产返排时，天然气驱替前置液，前置液驱替进入储层的射孔液，这样在射孔液还没有析出盐结晶前，就被驱出了气层，从而消除了高密度盐水射孔液盐结晶损害气层问题，达到保护气层的目的。     

钻井油气层保护提高了勘探开发效益

实施良好的储层保护技术措施，是提高勘探开发效益的有效方法。油气层保护技术有很强的针对性，只有弄清储层特征、潜在损害因素、敏感性和钻井完井液损害机理，才能提出与储层相匹配的、合理的保护油气层的钻井完井液技术措施。新疆油田公司在2000年的钻井设计中强化了油气层保护设计内容，把油气层保护设计作为重要工作。从可能的储层或已知的要开发的储层物性出发，研究分析了储层的岩石组成成分、填隙物成分与含量、粘土矿物组成与含量、胶结类型、孔隙类型、敏感性，以及储层的损害因素、损害类型、损害程度，从而提出了针对性较强地保护油气层的钻井完井液配方和相应的钻井工艺要求，形成了一套较完整的保护油气层钻井设计方案。     

国外钻井液和完井液技术的新进展

近两年,国外钻井液和完井液技术有了新的进展,特别是在防止油气层损害、井壁稳定、新型钻井液的研制以及钻井液的设计和钻井液的管理等方面,为提高钻井效率、油井产能和可采储量起到了很大的作用.对国外钻井液和完井液技术的新进展进行了综述.     

考虑储集层伤害影响的复杂井产能预测模型

为了更加准确地描述钻井伤害对复杂井产能的影响,针对各向异性油藏储集层伤害特征,建立了考虑储集层伤害影响的复杂井产能预测半解析模型。该模型采用坐标变换方法将油藏、油井参数转换到各向同性空间进行求解,以表皮因子形式定量描述每一井段由于钻井液、完井液侵入所造成的储集层伤害,并将其引入产能模型的耦合计算。计算结果表明,新建立的复杂井产能预测模型能够充分反映各向异性油藏中复杂井任意井段钻井液、完井液的侵入特征及其对产能的影响,相比于原半解析模型具有更高的预测精度,更为符合现场实际要求。图4表2参17     

涠洲12-1N油田开发储层保护技术

涠洲12-1N油田地层坍塌压力高,而地层流体又处于正常的压力梯度。地层压力系数小于1.05 g/cm3,实际使用的钻井液密度大于1.30 g/cm3,采用尾管射孔和裸眼打孔筛管完井2种完井方式。钻井液流体压力将远大于地层流体压力,其结果将导致钻井液侵入油气层深度和数量过大,极易造成储层污染和损害,生产返排压力过高等。为安全钻开油层并保护好储层,通过对涠洲12-1N油田地层情况、定向井对钻井液的特殊要求、储层物性及敏感性分析研究,阐述了如何采取正确的储层保护措施,优选并成功地使用合适的钻井液体系和完井液体系及相应的技术措施,实现了优快钻井的工程需要,有效地减轻了钻完井作业过程中可能造成的油气层损害。