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。     

不同钻井方式对致密砂岩储层损害评价实验

不同的钻井方式对储层的损害类型和损害程度具有不同的影响。为此,根据对储层损害地质特征及潜在损害类型的分析结果,立足于不同钻井方式下地层压力和井底流压之间的关系,设计了气体钻井、液基欠平衡钻井和过平衡钻井等3种钻井方式下的储层损害实验流程,并以塔里木盆地侏罗系阿合组和四川盆地川中地区三叠系须家河组致密砂岩储层岩心为样品开展了模拟损害实验。结果表明:1欠平衡钻井对储层渗透率损害程度低,有利于保护储层,但表现出一定的应力敏感效应,得到了应力敏感系数经验公式;2过平衡钻井由于固相和液相的侵入,对储层损害程度大且随岩心含水饱和度增加到束缚水饱和度之后,气测渗透率降低程度加快,水锁损害程度增加。结论认为,室内实验储层损害结果与实钻条件下的储层损害特征一致,能准确反映实际钻井条件下的储层损害特征,可作为不同钻井方式下储层损害实验评价的新方法。     

基于仿生技术的泥页岩井壁稳定处理液研究

为解决气体钻井钻遇地层出水引发的泥页岩井壁失稳问题,根据植物叶面的"荷叶效应",优选了仿生处理剂,研制了泥页岩仿生处理液,并进行了室内性能评价试验。试验结果表明,该仿生处理液能有效降低泥页岩表面的表面能,形成类似于荷叶或芋叶表面的微米—纳米突起结构,实现泥页岩表面从亲水向疏水转变（清水接触角大于120°）,从而达到阻止泥页岩自吸水的作用,提高泥页岩在水溶液中的强度,维持泥页岩井壁稳定;同时,该仿生处理液形成的疏水表面具有一定耐磨性和热稳定性,不受地层水矿化度的影响,适用于中性或碱性条件,但地层温度不宜高于80 ℃。研究表明,利用仿生学原理,通过控制泥页岩的自吸水作用避免泥页岩黏土水化,可作为一种解决气体钻井地层出水导致井壁失稳问题的有效途径。      

气体钻进过程地层液体侵入量计算及携液规律研究

气体钻井具有大幅提高钻速和单井产量、有效防止恶性井漏的技术优势,是深井提速、大规模低品位油气资源高效勘探开发的关键技术方法,然而一旦地层出液后,井筒内的岩屑与地层侵入液相互作用,可能造成井内泥包和井眼堵塞的井下复杂事故,常常导致钻井失败。文章基于随钻试井和井筒多相流理论,建立了气体钻井 过程中非均质圆形封闭地层瞬态产液理论模型,并提出了考虑液滴大小和液滴变形特征的气体携液能力计算方 法。通过室内实验台架模拟了气体钻井地层出水后的动态携液过程,表明理论携液量与实际携液量相符。结合现场气体钻井实例计算得出地层的产液量与地层物性、钻井参数等相关;增加注气量和降低气液两相界面张力能够有效地减小液滴尺寸,提高气体钻井的携液能力。     

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。      

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。     

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。     

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。     

多层螺旋CT三维成像技术岩心裂缝观测

储层裂缝研究是裂隙性油气田勘探开发的一个难点。图像重建是多层螺旋CT技术的主要优势功能之一,它集显微技术、高速激光螺旋分层扫描技术和图像处理技术为一体,在现代临床医学诊断中有着重要的应用,近年来CT技术在石油地质及开发研究中的应用日益增加。选取具有代表性的含裂缝岩心,利用多层螺旋CT机对岩心裂缝进行扫描,把获得的储层含裂缝岩心的图像容积数据导入CT-3D工作站,利用设备附带的图像分析处理软件,对导入数据进行三维立体成像,来探讨多层螺旋CT三维成像技术在储层岩心裂缝研究中的应用价值。实验结果表明,多层螺旋CT成像技术能够实现对储层裂缝形态的定性观察和定量测量,具有原位、快捷、准确、无损岩样等特点,是观测、描述、评价储层岩心裂缝形态的一种新的有效方法。