泥页岩水化作用对岩石强度的影响

在常规水基钻井过程中,泥页岩地层一旦与水基钻井液接触,岩石便发生水化膨胀作用,岩石强度降低,井壁稳定性下降。因此,评价水化作用对泥页岩岩石强度的影响是开展泥页岩地层井壁稳定性研究的关键内容之一。大量的室内实验和现场实践证实,水化作用对泥页岩地层井壁稳定性的影响程度与泥页岩黏土矿物组分分布、钻井液体系离子类型和摩尔浓度密切相关。文章深入研究了泥页岩水化作用的微观机理,基于扩散双电层理论和范德华理论,理论模拟了水化作用对泥页岩岩石强度的影响,并与室内实验结果进行了对比分析,理论模拟结果与室内实验结果较为吻合。     

川西侏罗系蓬莱镇组浅层低渗气藏水锁损害研究

水锁损害是川西侏罗系蓬莱镇组浅层低渗砂岩气藏的主要储层损害类型之一。理论探讨和实验研究表明，毛管力在水锁形成中起着关键作用；采用甲醇混合液饱和风干法和毛管力自吸离心饱和法能够快速有效地建立低渗岩心含水饱和度；蓬莱镇组气层含水饱和度大于65％以后气体相对渗透率接近0，钻井液滤液造成的水锁损害大于模拟地层水。给出了避免和减轻该气藏水锁损害的措施。     

重力置换式漏喷同存机理研究

裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的情况,造成井控困难、井下复杂情况和储层伤害。但是,漏喷同存的机理目前还处于经验描述阶段,缺少基础理论研究和模型描述。针对直井钻遇单条裂缝时由于重力置换而引起的漏喷同存问题,研究了它的发生条件和气液两相流的流动特征,分别建立了气相模型和液相模型,并通过气液分界面将这两个模型耦合起来。模型计算与试验验证表明,对漏失速率和气体溢流量影响最大的因素是缝宽,其次是压差、钻井液流变性能;通过合理调节井筒压力和改善钻井液流变性能可减缓漏失和溢流。建立的模型与实验结果吻合较好,可为实际钻井工程中处理漏喷同存提供一定的理论依据。      

华北ND1区块气体钻井地层适应性评价

华北地区ND1区块ND101井中深部古近系沙河街组首次采用气体钻井提速,因井壁失稳、地层流体产出及井下燃爆等一系列的难点,严重阻碍了该区块气体钻井的实施。为此,基于气体钻井理论并与现场实践相结合,建立了一套有效的气体钻井适应性评价分析体系,包括气体钻地层井壁稳定评价和产出地层流体影响评价。通过评价产出地层流体对气体钻井壁坍塌、井下燃爆的影响,得到了3个方面重要认识：①快速产出的储层气体降低了近井壁地层孔隙压力,对气体钻井壁稳定更有利,因而,适当提高注气量可保障沙河街组氮气钻井有效进行;②修正的气体钻井井壁稳定分析模型提高了地层产水条件下坍塌压力当量密度预测的精度,可作为合理筛选该地区中下部地层气体钻井井段的依据;③采用邻井测井资料估算地层出水量并计算不同产水量下立管压力的方法,可确定维持气体钻井在一定湿度范围内的相应注气量参数,实钻中可根据立管压力、排砂管线湿度变化判断井下地层出水、出油及井壁干燥情况,及时调整或改变钻井措施。     

气体钻井钻速方程的建立与验证

实践业已证明,优化钻井技术在钻井液钻井过程中能够提高机械钻速、降低钻井成本,但目前缺乏其对气体钻井过程中应用情况的研究。为此,以气体钻井过程中的优化钻井技术为研究对象,应用多元回归的方法,初步建立了气体钻井的机械钻速预测方程。所建立的方程考虑了钻压、转速、岩石强度等对机械钻速的影响,并将测井参数计算的岩石强度引入该方程,提高了预测的精度。为了验证所建立方程的正确性和实用性,对四川盆地元坝地区侏罗系已完成气体钻井的3口井进行了机械钻速分段预测,预测结果与实际钻井速度基本相符,平均相对误差小于15%,说明该预测方程能够满足工程需要。该方程的建立,为气体钻井过程中优化钻井技术的应用提供了理论基础。     

硅酸盐/聚乙烯醇抑制性能研究

非常规储层体积压裂施工液体用量大,返排液多,返排液中含有各种地层离子、残余添加剂、悬浮物等,无害化处理难度较大。介绍了国外体积压裂返排液的处理方式,并结合四川盆地的特点,形成了适合于四川盆地非常规储层体积压裂返排液回收利用处理流程。室内研究表明,体积压裂返排液中的残余添加剂浓度较低,具有一定的矿化度,采用回收利用处理流程进行处理后,其摩阻与清水配制的体积压裂液相当。现场应用也进一步表明,体积压裂返排液处理后配制的液体摩阻性能与清水配制的相当。现场获得了良好的储层改造效果,节约了配液用水,减少了废弃物排放,实现了节能减排。     

靖边气田东北部马五1 亚段主要成岩作用研究

鄂尔多斯盆地靖边气田东北部奥陶系马五₁亚段储层在风化壳顶部,由于遭受长达130 Ma 的风化剥蚀,其经历的成岩作用很复杂。岩心与薄片分析表明,该研究区的表生岩溶作用、埋藏溶解作用和矿物充填作用对马五1亚段白云岩储集层形成的影响较大。该区主力产气层马五₁³ 小层的成岩有利区在中-中南部及西部。     

致密砂岩储层毛管自吸微观分布特征

致密砂岩储层具有孔喉细小、强亲水、微裂缝发育等特征,在较大的毛细管力作用下,储层极易发生毛管自吸现象。为了揭示自吸水在孔隙网络中的微观分布,选取川西蓬莱镇组致密砂岩,开展模拟地层水条件下的垂直自吸实验,并运用核磁共振技术对致密砂岩自吸过程中的流体分布以及变化规律进行研究。结果表明：在自吸持续5min时,自吸水主要集中在0~0.1 μm的纳米级孔隙中,占比高达84%以上。随着自吸时间的延长,分布在0~0.1 μm的纳米级孔隙中的自吸水占比逐渐下降,分布在0.1~1 μm的亚微米级、1~10 μm的微米级孔隙中的自吸水占比逐渐上升,其中0.1~1 μm的亚微米级孔隙中自吸水的最大上升幅度从11%上升到25%;半径大于10 μm的微米级孔隙数量较少,毛细管力作用极弱,导致该部分孔隙中的自吸水充满程度较低,最大占比仅为1.95%,自吸水占比没有明显的上升或下降趋势。在不考虑外部正压差作用时,毛管自吸现象会优先发生在纳米级孔隙中,孔隙半径、孔隙类型、不同孔隙半径占比、含水饱和度等是影响毛管自吸微观分布特征的主要因素。     

四元共聚抗高温抗盐油井水泥浆降失水剂的合成

目前的油井水泥浆降失水剂存在着耐温抗盐能力低,在高温下易分解造成浆体过度缓凝、控制滤失能力降低等缺陷。为此,在总结前人研究成果的基础上,选择具有特殊官能团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(AS)为合成原料,通过正交实验合成了新型的抗高温、抗盐四元共聚油井水泥浆降失水剂(FRW),并对其进行了结构表征和性能测试。实验结果表明:(1) FRW最佳合成条件为AMPS/AA/DMAA/AS的摩尔比为4.2∶1.8∶3.5∶0.5,引发剂为单体总质量的0.3%,单体质量百分数为40%,反应温度为50℃,pH值为7;(2)结构表征实验反映出,4种单体均参与了共聚反应,FRW的数均分子量和重均分子量分别为86 692、468 689,分子量分布为5.406,具有良好的稳定性能,可承受的最高温度为289℃;(3)添加1%～2%FRW的水泥浆流变性能和力学性能等指标经测试均符合工程要求。结论认为,FRW具有较好的抗温、抗盐和控制失水性能,其适用温度介于90～200℃,在含35%NaCl水泥浆中滤失量为41.2mL,对水泥浆流变性能以及水泥石强度等工程指标无不良影响。     

充气欠平衡钻井 MWD信号衰减原因分析与解决方法

充气欠平衡钻井中,井下随钻测量设备 MWD发射的钻井液脉冲在传播的过程中衰减程度很高,地面设备无法完成对井眼轨迹的监测与控制。通过建立充气欠平衡钻井 MWD信号传输模型,分析制约压力波信号传输的因素,提出调整地面接收器安装位置和改造注气方式两种解决方案并进行现场试验。结果表明:地面传感器的安装位置对信号接收没有影响;改造注气方式将气液充分混合后对信号传输有一定的改善作用,可以提升 MWD的有效测量距离。