基于断裂力学的诱导裂缝性井漏控制机理分析

诱导裂缝性井漏是钻井过程中常见的井漏类型,控制此类漏失的关键是阻止裂缝的延伸。应用岩石断裂力学的理论与方法,揭示了钻井液堵漏阻止诱导裂缝延伸的作用机理。分析了堵漏后裂缝内压力分布,提出人工隔墙对裂缝壁面的支撑应力应与钻井液的液压相等的新观点;建立了诱导裂缝性漏失堵漏的断裂力学模型,推导了裂缝尖端应力强度因子的计算公式;研究了堵漏材料不同封堵位置形式对阻止诱导裂缝延伸的影响,提出堵漏材料在裂缝入口后较短距离内的封堵为封堵诱导裂缝的最佳位置形式,堵漏评价装置必须能反映这种封堵形式;给出了堵漏阻止诱导裂缝延伸的必要条件,即裂缝尖端部分流体压力必须低于水平最小主应力,增加缝内流动压降或加速缝尖段内流体压力耗散有利于裂缝的阻裂。     

裂缝性地层钻井液漏失规律及堵漏对策

井漏是钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一,而钻井液漏失模型较少考虑裂缝临界宽度、裂缝壁面粗糙度以及综合因素对漏失的影响,从而导致漏失机制对现场堵漏指导性较差.针对此问题,基于非牛顿流体力学理论,建立径向粗糙裂缝漏失模型,厘清裂缝临界宽度、裂缝粗糙度以及综合漏失因子等因素对漏失的影...     

可降解钻井液在堵漏中的研究

井漏一直是钻井工程中的一个大问题。在松散的或高渗透率的地层,天然裂缝性地层,诱导的裂缝性地层或洞穴性地层中,容易发生井漏,此时常会造成钻井池液面下降,返出的钻井液量减少,严重时会使钻井液失去循环,进而导致井壁坍塌或井通。遇到井漏,除了正确判断漏层的地质情况外,还要有针对性地选择适当的堵漏工艺,进而选择恰当的堵漏材料,这样才有可能制止井漏。因此,本文重点研究了可降解钻井液在堵漏技术中的应用,能够为现场提供一定的依据。     

钻井液堵漏材料研究及应用现状与堵漏技术对策

井漏是目前钻井过程中常见且难以治理的井下复杂事故之一,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一.复杂地层钻井过程中,常用堵漏材料存在对漏失地层适应性差、抗温性能不佳、承压能力和驻留能力差等问题,缺乏科学的堵漏对策,导致一次堵漏成功率低、堵漏方法难以复制.阐述了桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、吸水/吸油聚合物堵漏材料、聚合物凝胶堵漏材料、可固化堵漏材料、智能堵漏材料等堵漏材料的组成、特点和堵漏机理,总结了不同种类堵漏材料在不同漏失类型地层中的应用效果,提出了堵漏材料在钻井液堵漏中应用的技术途径、研发方向及堵漏对策.研究结果对于提高钻井液防漏堵漏效果、促进堵漏技术的发展具有重要的理论和技术借鉴意义.     

智能材料在钻井液堵漏领域研究进展和应用展望

井漏是目前钻井过程中最常见的井下复杂问题,是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一。常规堵漏材料在处理渗透性和中小裂缝性井漏时取得了较好的效果,但是对于大裂缝或缝洞性堵漏的适应能力较差,一次堵漏成功率较低。智能材料研发与应用是当今国际前沿学科领域,研究其在钻井液堵漏领域的应用,开发新型智能堵漏材料,有望为钻井液堵漏提供创新性解决方案和技术手段。通过文献分析,阐述智能形状记忆合金、智能形状记忆聚合物、智能凝胶、智能膜和智能仿生材料等智能型材料在钻井液中的作用机制以及应用现状,针对不同智能材料在钻井液中的作用机制和特点,论述智能材料用于钻井液堵漏的可行性和技术途径,提出智能材料在钻井液堵漏领域应用的技术研发方向、方法及应用前景展望。     

井漏的预防和处理

井漏是钻井过程中井筒内钻井液或其他介质（固井水泥浆等）漏人地层孔隙、裂缝等空间的现象。井漏是钻井过程中最复杂的问题之一,是引发其它恶性事故的重要隐患。井漏也是钻井工程中常见的井内复杂情况,多数钻井过程都有不同程度的漏失。轻微的井漏会导致钻井作业中断,严重的井漏处理会浪费大量的人力、物力和财力,如果井漏处理不当或者不及时,因井内液柱压力下降引起井壁失稳造成井壁坍塌从而造成卡钻事故,甚至导致部分井眼或全部井段报废。特别是有进无出的大漏如不能及时发现采取措施进行控制．常常会诱发地层流体涌入井筒发生井涌或井喷事故。井漏的原因通常是井筒内液柱压力大于地层压力;根据漏失速度来分井漏可分为渗透性漏失、裂缝性漏失及溶洞性漏失．     

天然裂缝性地层钻井液漏失规律研究

天然裂缝性地层钻井中经常发生钻井液漏失,明确漏失规律对防漏堵漏十分重要。采用赫巴模式来描述钻井 液的流变性,建立了一维无限长裂缝地层中的钻井液漏失模型,研究了正压差、裂缝宽度、钻井液流变参数对漏失速率 及最终漏失量的影响。研究表明,赫巴模式钻井液的漏失速率曲线在双对数坐标下具有典型的3 段式特征,第一段和 第三段为直线,中间段为弧形;漏失速率随着压差和裂缝宽度的增加而非线性增加,随着稠度系数、流型指数和动切力 的增加而减小,但与裂缝宽度已不符合立方定律关系;最终漏失量随着压差、裂缝宽度平方的增加线性增加,随着动切 力增加线性减小,随着流型指数的增加非线性减小,而与稠度系数无关。研究对认清漏失规律及采取合理的防漏堵漏 措施具有参考意义。     

提高地层破裂压力的钻井液实验研究

井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一。本文论及在实验室以20-40目砂子为砂床模拟高渗透性地层、以80-100目砂子模拟低渗透性地层,对多种堵漏材料进行了筛选,找到了一种适合延长油田渗透性漏失和裂缝性漏失的堵漏配方,即用FLO-3配合堵漏王对渗透漏失地层在不同的温度和条件下都具有良好的堵漏效果。     

一种裂缝堵漏体系在超低渗透油田的研究和应用

长庆XF油田为超低渗透、低压、低产老油田。开发过程中的洛河层井漏问题日益严重,成为影响该区钻井速度的重要因素。通过对XF油田洛河漏层孔隙结构特征、渗透率、裂缝形态和发育情况等研究,确定了可诱导裂缝发育是该区块钻井过程中井漏和堵漏一次成功率偏低的主要原因。以"理想填充"理论为指导,通过堵漏机理研究,优选堵漏剂材料,优化防漏堵漏配方,形成了一种新的防漏堵漏钻井液体系(DL—1)。经过室内防漏堵漏评价实验,该钻井液体系可在随钻过程中较短时间内有效封堵漏层,现场试验12口井防漏堵漏效果显著,施工工艺安全可靠,应用效果良好。     

基于酸处理的解除钻井液漏失损害实验研究

裂缝性油气藏钻井过程中钻井液漏失严重制约着勘探开发进程。漏失会导致钻井液固相和液相侵入地层深部,固相沉积及液相滞留会严重损害基质和裂缝渗透率,影响后期开发效果。以九龙山气田须家河组裂缝性地层为研究背景,设计了基于酸处理方法解除钻井液漏失损害的实验评价方法,评价了原钻井液、改性钻井液返排恢复率;并分析钻井液漏失损害机理及酸处理解除钻井液漏失损害原理。     

裂缝地层漏失规律研究

本文根据地下裂缝的漏失特性,建立了地下裂缝漏失规律的数学模型,并导出了各种流体在裂缝中的流动挽律。根据流动规律可以定量分析和计算漏速或漏失量与压差、裂缝尺寸、钻井液流变性能等之间的关系,这时优选优配堵漏荆的性能,选择合理的堵漏方法,提高防漏堵漏的成功率具有重要的指导意义。     

深井超深井裂缝性地层致密承压封堵实验研究

深井超深井裂缝性地层钻井过程中极易发生钻井液漏失,桥接堵漏材料形成的裂缝封堵层在高温、高压、高地应力等复杂环境下失稳破坏加剧,导致堵漏成功率和裂缝封堵效果难达预期。基于多级多粒桥接堵漏的思路,以川西地区双鱼石区块超深井钻井常用的WNDK-1型架桥材料和耐高温橡胶颗粒为研究对象,系统开展了高温老化环境下堵漏材料性能评价与裂缝封堵模拟实验。实验结果表明,在150℃钻井液中老化24 h后,WNDK-1型刚性材料的粒度分布未产生明显变化,摩擦系数最高降低1.89%,抗压强度降低1.15%;橡胶颗粒的粒度分布D₉₀值增加3.55%,摩擦系数增加1.59%,抗压强度保持不变;将刚性材料、弹性材料和纤维材料以适当浓度与钻井液复配并进行裂缝封堵,形成的封堵层承压能力普遍高于13 MPa,且封堵层具有低孔低渗特征;观察封堵失稳后裂缝内封堵层结构形态可知,高温老化环境下多级多粒桥接堵漏形成的封堵层主要发生摩擦/复合失稳和剪切错位失稳。     

裂缝性地层承压堵漏模型研究及应用*

裂缝性地层承压能力低,承压堵漏难度高。为了解决该难题,从裂缝承压失稳机理出发,建立了考虑封堵层和裂缝扩展的承压堵漏新模型,分析了影响承压的关键因素,据此指导研发了高承压堵漏配方,形成了新型交联成膜堵漏技术,并开展了现场应用。研究表明,裂缝承压失稳包含封堵层失效和裂缝扩展两种形式;裂缝性地层承压能力由封堵层承压和裂缝扩展共同决定;提高承压能力要求堵漏材料抗压强度高,封堵层摩擦系数大、弹性变形率高、渗透率低,封堵层尽量封至缝口及封堵层厚度适中;新型交联成膜堵漏配方对1~5mm宽的裂缝,封堵层承压可达20MPa,抗返吐达3MPa以上,现场应用显著提高了地层承压能力。表明,承压堵漏模型具有较好的适用性,能够有效指导现场施工,为承压堵漏技术的研发提供了理论依据。     

缝洞型储层缝宽动态变化及其对钻井液漏失的影响

以塔河油田12区为例,根据缝洞型碳酸盐岩储层的地质特征,建立考虑溶洞存在和漏失动态的有限元模型,研究裂缝的宽度变化规律及其对钻井液漏失的影响。结果表明:缝洞型储层裂缝宽度对井筒有效压力极为敏感,在几兆帕的正压差下,裂缝宽度增量便可达毫米级;钻井液漏失使得裂缝变宽,裂缝形态也相应地发生改变,增加了漏失控制难度;除了缝洞发育外,缝洞型储层的强应力敏感性也是井漏的重要原因之一;钻井中精细控制井筒压力,保持井筒压力微过平衡,并在钻进储层段前随钻加入毫米级高酸溶性暂堵堵漏材料,可以有效预防大部分漏失发生。     

防硫堵漏随钻钻井液体系研究与应用

 井漏和硫化氢腐蚀是裂缝性异常低压酸性气田钻井作业过程遇到的两大难题。有针对性地研制了随钻堵漏钻井液体系LCM,开展了相应的室内实验并应用于现场。LCM体系由硫化氢清除剂、抑制剂、缓蚀剂和堵漏体系组成,该体系性能稳定,悬浮性良好、不沉淀,配伍性良好。将该体系应用于现场施工3口井,钻井作业过程中能够有效防硫,并在不影响钻井进程的情况下,对长达110m的井漏失返井段进行快速人工造壁,实现有效封堵。现场应用效果表明,该钻井液体系可有效防硫,同时随钻堵漏效果好,尾管固井顺利,不影响地质录井;在保证施工质量的同时,能节省作业时间和钻井液材料,缩短钻井周期,有效降低作业成本。     

颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响

裂缝封堵层结构与裂缝性地层封堵承压能力存在密切联系,并常常决定着钻井防漏堵漏作业的成败。为研究颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响,选用5种不同形状的聚碳酸酯颗粒,模拟压力波动情况,开展裂缝封堵层剪切失稳的二维光弹实验,获得裂缝封堵层细观结构演化过程中的光弹图像,并运用Matlab处理光弹图像,析出强力链占比和强力链方位参数。实验结果表明,在以圆形颗粒为基础的裂缝封堵层中,加入椭圆形、正三角形、正方形和矩形颗粒能够使裂缝封堵层力链结构更加多样,环状力链增加;当存在压力波动时,长条状颗粒对裂缝封堵层细观结构稳定性贡献优于正多边形颗粒,棱角状颗粒相比圆弧状颗粒更能分散力的方向,促使封堵层细观结构更趋稳定。研究发现,刚性堵漏材料中棱角、长条状颗粒占比40%左右时,堵漏效果最佳。基于该认识,调整了钻井防漏堵漏浆配方,增强了裂缝封堵层承压能力,现场试验一次堵漏成功。     

深井不同钻井完井液对渗流能力影响评价及预防对策

在深井钻完井过程中,钻井完井液损害造成渗流能力降低是储层最重要的损害机理。选用深井钻井现用钻井液、优化钻井液对储层天然岩样、人造裂缝岩样的损害实验,以及钻井完井液侵入评价实验共同揭示研究区块储层损害特征。分析两类固相堵塞,固-液、液-液配伍性,毛管现象及工程因素对于储层渗流能力的影响;并提出多级架桥暂堵技术、调整钻井液配伍性能等对策提高地层渗流能力,为钻井完井决策提供参考。     

失返性漏失井环空动液面计算方法

漏失是目前钻井工程中经常遇见的复杂情况,其中恶性失返漏失最为严重。准确确定漏层位置对防漏及堵漏作业十分重要,但是在堵漏过程中却时常出现在知晓漏失层位及静液面的前提下堵漏成功率不高的现象,其主要原因为没有考虑恶性失返漏失时井筒中动、静态液面的差距,导致堵漏不成功。目前工程人员大多在停泵后采用电法或声纳等方法测量漏失静态页面,缺少准确确定钻井过程中漏失动态液面的方法。从钻井工程水力学角度出发,提出了基于钻井立压的漏失动态液面计算方法。能够确定钻井过程中失返漏失动态液面的位置,从而可以为堵漏作业中堵漏浆上界面位置设计提供重要依据,防止堵漏作业结束后上界面位置低于预期而导致堵漏作业失败情况的发生。