超低渗透处理剂粒度测量的样品预处理方法

超低渗透处理剂是近几年应用广泛的一种新型复合材料,它能够明显提高钻井完井液保护油气储层的能力,然而目前针对这种由多种物质复合而成的特殊材料开展的激光粒度测量和研究却很少.采用Malvem Mastersizer 2000型激光粒度分析仪,开展了超低渗透处理剂溶液经不同方式分散后的粒度测量,讨论了不同分散方式对测定结果的影响规律,并分析了其原因.结果表明,随着超声波分散时间的增加,所有处理剂粒度测量结果均变小;搅拌转速的提高使得所有粒度测量结果均表现出波动现象;搅拌时间的增加或搅拌温度的提高使个别样品粒度测量结果增加,而多数处理剂粒度测量结果减小.考虑钻井作业实际情况,推荐了超低渗透处理剂粒度测量的样品预处理方法,即在400 r/min的转速下搅拌2h,然后超声波分散5 min进行粒度测量.     

碱液侵蚀：一种泥页岩井壁失稳新机理

碱液不仅能增强黏土矿物的水化能力,而且对黏土矿物和石英等硅质矿物具有侵蚀作用。添加抑制剂或采用油基钻井液虽然可以有效抑制水化作用,但是高pH值钻井液的侵蚀作用仍可继续进行,从而可能导致泥页岩力学强度降低,故推测碱液侵蚀作用可能是导致泥页岩井壁失稳的原因之一。基于此认识,设计并开展了石英、黏土矿物和不同粒级页岩粉末样品的碱液侵蚀实验,结合扫描电镜(SEM)观察和岩石力学性质测试,探讨了碱液侵蚀对泥页岩结构和力学强度的影响。研究表明,在微米尺度范围内,当石英与黏土矿物粒径相当时,矿物碱液侵蚀序列为:蒙脱石>石英>高岭石>伊利石>绿泥石;泥页岩碱液侵蚀率受矿物组成和粒度控制,通常由黏土矿物主导;碱液侵蚀后,泥页岩产生大量侵蚀孔,结构变疏松,岩石抗压强度大幅下降。泥页岩碱液侵蚀作用,不仅在油基钻井液钻进时存在,而且在水基钻井液钻进中更加明显。因此,弱化并有效控制碱液侵蚀作用的程度及范围是控制泥页岩井壁失稳的重要方式之一。     

界面修饰对致密砂岩气藏微孔系统渗流的调控

概括了致密储层实现界面修饰的方法,从微观角度分析了界面修饰机理,综述了氟化物界面修饰技术对致密砂岩储层中流体渗流的影响及其在油气田开发中的应用,提出了界面修饰在致密储层保护与开发中的前景及进一步研究方向。     

基于物质平衡的页岩气井压裂改造裂缝体积与面积计算

页岩气井的压后排采过程呈现明显的阶段性特征,根据生产气液比与累积产气量的关系曲线可将整个排采阶段划分为早期阶段和晚期阶段。在排采生产早期,气井表现为气液同产,并以产液为主,此时页岩基质向裂缝系统的供气能力不足,整个水力裂缝系统（主压裂缝、次级压裂缝及沟通天然裂缝）可视为封闭体系。从物质平衡原理出发,建立了基于排采早期阶段生产数据的压裂裂缝初始体积和面积的计算模型,并以龙马溪组典型页岩气井进行了实例分析。结果显示,分析井的裂缝体积为注入压裂液量的70%左右,裂缝面积可达107m2量级,较大的改造裂缝面积也说明压裂形成了较复杂的缝网,提高了气井有效泄流面积。该模型解释结果与页岩气井排采参数和产气能力吻合良好,是评价压裂裂缝参数和改造效果的有效途径,对矿场水力压裂效果评估具有指导意义。     

改善煤岩储层渗流能力的氧化液处理实验研究

煤岩储层物理增产难,利用强氧化剂的氧化作用改造煤岩储层可以提高煤层气采收率,但目前基于煤层气领域的氧化研究却相对较少,系统评价氧化作用对煤岩储层渗流能力影响的实验研究则更为鲜见。为此,选取新疆托克逊黑山矿区侏罗系西山窑组煤样,分别开展了柱状煤样和粉状煤样与过氧化氢作用实验,测试了柱状煤样渗透率、粉状煤样溶蚀率和浸泡液性能参数等,并借助X射线衍射、扫描电镜、红外光谱及润湿角测量等手段,分析煤岩与过氧化氢的反应机制和改善煤岩渗流能力的机理,进而对比氧化作用与酸化作用的改造效果。研究结果表明:(1)煤岩氧化后渗透率明显提高,为初始渗透率的1.4~3.2倍;(2)氧化后煤岩产生大量微裂隙和溶蚀孔,可显著改善孔隙连通性,煤岩表面缔合态羟基和羧基增多,表面水湿性变弱;(3)有机质、黄铁矿等组分易被氧化消耗,同时产生的H+、小分子脂肪酸等又进一步溶蚀无机矿物组分;(4)氧化作用兼具酸化作用溶解无机矿物的优势,产生煤粉程度较弱、可控。结论认为,强氧化剂作用于煤岩储层具有成为一种新的煤岩储层增产改造技术的潜力。     

双疏性表面处理预防致密储层水相圈闭损害实验研究

传统的屏蔽暂堵技术不能有效防止致密储层中工作液的侵入,而以往靠降低界面张力排驱液相的方法效果短暂。在工作液中加入氟表面活性剂,增大润湿接触角,是一种降低毛管力减弱毛管自吸的新方法。润湿实验筛选出能将致密砂岩由液润湿改变为气润湿的氟表面活性剂。100℃下将岩心片浸泡在含所选氟活性剂的滤液中处理40 min,岩心片与滤液和水的接触角分别为120°和110°。毛管自吸、岩心流动实验表明,处理后岩心总吸水量降低了60%,自吸速率较处理前降低了40%～50%,驱替速率约是处理前的2倍。表明,氟活性剂能够有效改变储层岩心的润湿性,具有预防水相圈闭损害的应用潜力。     

界面修饰提高富有机质页岩裂缝摩擦系数机理

裂缝摩擦系数降低是导致页岩井壁失稳的重要因素，而表面润湿性对材料的摩擦行为有着显著的影响。为此，采用界面修饰手段来改变岩石润湿性，利用自制的COF-1型摩擦系数测试仪，开展了润湿接触角、摩擦系数的测试及微观扫描。实验结果表明：①阳离子氟表面活性剂（FW-134）修饰后的页岩的疏水、疏油性都增强，且疏油性更加显著，水相接触角平均增大56%，油相接触角平均增大559%；②界面修饰后富有机质页岩裂缝摩擦系数呈现增大的趋势，3%KCl盐水润湿下的裂缝摩擦系数增大5%，而白油润湿下裂缝摩擦系数增幅为25%。结论认为，阳离子氟表面活性剂在页岩表面吸附后，摩擦面间润滑膜变薄，页岩表面的粗糙度增大，页岩裂缝面可保持较大的摩擦系数，更利于井壁稳定；界面修饰后岩样的疏水、疏油性增强，接触界面间不能形成均匀的润滑膜，岩石润滑方式由混合润滑向边界润滑转变，会产生高的干摩擦状态。其研究结果对优化富有机质页岩气井防塌钻井液体系具有重要意义。     

特低渗透油层边界层—双电层微流调控研究进展

有效动用并经济开发低渗透油田储量,对石油工业的持续稳定发展具有十分重要的意义。特低渗透油层孔喉细小,流体呈微纳流流动,边界层效应凸显。因此,有必要研究边界层的形成机制和作用方式,并以此为理论基础,改变油层润湿性,提出提高流体渗透率的微流调控方法。综述了特低渗透油层边界层厚度对孔喉有效半径的影响,各种矿物/流体作用模型,双电层模型及其对流体渗流能力的影响,分析了当前微流调控的物理—化学方法。指出今后研究的重点方向为:①边界层层内分子相互作用方式;②相邻不同矿物微粒表面上边界层的相互作用及对流体渗流的控制机制;③逐步完善各种微流调控方法,并注重各种调控方法的协同应用。     

致密砂岩气藏负压差水相圈闭损害过程模拟

致密砂岩气藏具有低孔低渗透、高毛管压力、天然裂缝发育和超低含水饱和度等工程地质特征,存在明显的毛管自吸现象,即使在负压差条件下,毛管压力也会使水相逆流自吸进入储层,引起水相圈闭损害。选用鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏相对低渗透(渗透率小于0.2×10~(-3)μm~2)、相对中渗透(渗透率为0.2×10~(-3)~0.5×10~(-3)μm~2)和相对高渗透(大于0.5×10~(-3)μm~2)的3类致密砂岩岩样,开展水相毛管逆流自吸实验和气驱水返排实验,模拟负压差条件下水相圈闭损害发生过程,探讨水相逆流自吸对气相渗透率的影响,评价负压差条件下水相圈闭损害程度。实验结果表明:负压差下水相逆流自吸对气相渗透率的损害呈现由岩样物性控制的阶跃式变化特征。同一负压差下,3类岩样气相渗透率损害率为26.5%~34.9%,平均损害率为29.8%;负压差越小,对毛管压力的克服作用越弱,毛管自吸越明显,水相进入岩心位置越深,引起的水相圈闭损害越严重。因此,在欠平衡钻井、完井和开发过程中,确定生产压差时应综合考虑安全作业、储层水相返排等因素。     

考虑裂缝宽度及压差的裂缝-孔隙型储层屏蔽暂堵实验研究

孔隙型储层的屏蔽暂堵技术研究应用较成熟，而裂缝一孔隙型储层的研究不够深入，未充分考虑裂缝宽度及正压差的影响，因此有必要研究不同缝宽及压差条件下的屏蔽环暂堵效果。对川东北区改性后的钻井液进行评价，以碳酸盐岩为实验岩心，进行了裂缝宽度分别为10m、20m、50m的岩样的屏蔽暂堵实验及同一岩样在正压差为1MPa、2MPa、3MPa和4MPa的屏蔽暂堵实验。研究结果表明，改性浆对裂缝宽度在10～50m的岩样暂堵和返排效果好，强度高，并且和该钻井液粒度峰值相匹配的裂缝宽度为50m左右的岩样，暂堵和返排效果最好。裂缝宽度在10m左右的岩样，合理的正压差为2MPa。