加蓬G 区块破碎地层井壁失稳机制与钻井液技术对策

 加蓬G区块是中石化海外重点勘探开发区块,LPC和ANG复杂地层钻井施工中出现了严重的井壁失稳问题。通过破碎地层的泥页岩岩心表观特征分析、泥页岩钻屑清水浸泡试验、泥页岩黏土矿物分析和泥页岩滚动回收试验得出,以伊/蒙混层和伊利石为主的黏土矿物组分和微裂隙发育特征是加蓬G区块破碎地层井壁失稳的外在物质条件;钻井液滤液沿裂隙和微裂隙进入地层深部,使黏土矿物水化膨胀,使井壁失去平衡,是导致坍塌掉块的内在原因。制定了钻井液密度应力防塌、屏蔽封堵防塌、优质钻井液体系配方等综合防塌技术措施,在加蓬G区块进行了现场试验,G-9井和G-10井2口井LPC和ANG地层的平均井径扩大率分别降低到11.6%和12.1%,井身质量较邻井有显著的提高,取得了良好的井壁稳定效果。     

伊通地区地层坍塌机理及防塌对策研究

摘要：为了研究伊通地区易坍塌地层的坍塌机理和防塌对策,根据目前国内外井壁稳定研究状况,本文着重进行了进行岩芯的特征观察,岩石矿物成分分析,泥页岩理化性能测试。在泥页岩理化性能的测定中,主要选择了阳离子交换容量,比吸水量,泥页岩回收率和泥页岩膨胀率的测定。根据测定结果,进行坍塌机理的分析,进而针对坍塌机理提出防塌对策。     

安塞富县组防塌泥浆研究及现场试验

安塞油田富县组泥页岩地层不稳定,塌层井径扩大,长期给钻井工作带来很大困难.为了解决这个问题,通过对富县组泥页岩成份和理化指标的分析,证实该地层不稳定是组成泥页岩的伊利石缺K~+的水敏性所致.针对这一特性,对无机盐和聚合物抑制剂进行防塌能力的试验研究,优选出适合该地层的KCl-聚合物不分散低固相泥浆的组成和配方.经现场试验,较好地解决了富县组地层不稳定问题.     

罗平煤矿勘探复杂地层组构分析与防塌技术研究

罗平煤矿勘探地层复杂,泥页岩和煤层的稳定是最主要的问题。利用XRD(X-ray diffraction)和SEM(scanning electron microscope)技术对该区地层岩心进行微观组构分析表明,该地层伊蒙混层含量高,易引起孔壁不均质膨胀而坍塌;颗粒间接触呈泥质重胶结,岩层微孔隙发育,且易溶残余物多,极易受孔内流体介质侵蚀造成孔壁坍塌。根据以上特点并结合钻井液与孔隙流体之间的驱动原理,研究提出了相应的防塌钻井液体系,通过室内性能测试与防塌试验,以及现场应用的实际效果证明,上述防塌钻井液体系能适用罗平煤矿地质勘探,具有较好的防塌护壁效果。     

几种有机盐溶液活度及抑制性实验研究

井壁失稳一般都发生在泥页岩、盐岩、弱胶结或未胶结的砂岩及其他破碎性岩石的地层, 最常见且影响严重的是泥页岩地层,导致泥页岩地层失稳的最重要的原因是泥页岩的水化。针对泥页岩在水溶液中的水化程度取决于水溶液的活度,分析了活度与泥页岩水化膨胀的相互关系, 认为对防止泥页岩井壁失稳非常重要。通过吸附等温线的方法测定了Weigh2、Weigh3、YJS-1、YJS-2、KCOOH、NaCOOH、NaCl、KCl、CaCl₂ 的活度,测定了上述产品的抑制膨胀性和抑制分散性,对比分析了盐溶液活度和抑制性的关系。结果表明,根据盐溶液的活度和抑制性,可以通过调节钻井液中不同的盐及其浓度,控制泥页岩水化,达到井壁稳定的目的。     

改性多元醇防塌剂的研制及其作用机理研究

通过降解和阳离子化反应,研制出了抑制性好而增粘负效应较低的改性多元醇防塌剂SD-306;通过红外光谱分析了改性多元醇防塌剂的分子结构,证明阳离子化反应引入了正氮基团;通过滚动分散、电动电位测量、粒度分布测量、吸附以及压力传递等实验手段,探讨了改性多元醇防塌剂的作用机理.结果表明,改性多元醇的防塌机理主要为通过吸附包被防止泥页岩颗粒水化分散;多元醇吸附在泥页岩颗粒表面,改变其表面电荷,压缩扩散双电层,抑制泥页岩颗粒水化;吸附于地层岩石表面成膜,覆盖裂缝和孔隙表面,从而阻缓压力和钻井液滤液传递.     

改性多元醇防塌剂的研制及其作用机理研究

通过降解和阳离子化反应，研制出了抑制性好而增粘负效应较低的改性多元醇防塌剂SD-306；通过红外光谱分析了改性多元醇防塌剂的分子结构，证明阳离子化反应引入了正氮基团；通过滚动分散、电动电位测量、粒度分布测量、吸附以及压力传递等实验手段，探讨了改性多元醇防塌剂的作用机理。结果表明，改性多元醇的防塌机理主要为：通过吸附包被防止泥页岩颗粒水化分散；多元醇吸附在泥页岩颗粒表面，改变其表面电荷，压缩扩散双电层，抑制泥页岩颗粒水化；吸附于地层岩石表面成膜，覆盖裂缝和孔隙表面，从而阻缓压力和钻井液滤液传递。     

石油大学(华东)泥页岩井壁稳定性问题及对策研究达到国内领先水平

日前，由大港石油管理局钻井工程公司与石油大学（华东）石油工程系李健鹰教授、邱正松副教授为首的防塌组共同完成的中国石油天然气总公司“八五”重点科技攻关课题──大港油田港东地区沙河街地层泥页岩井壁稳定性问题及对策研究，日前，通过了由中国石油天然气总公司组织的鉴定．鉴定委员会认为，该项研究成果达到国内领先水平．科研人员研究了大港油田易塌地层钻井过程中出现的复杂井塌问题通过现场调查和粘土矿物分析建立了粘土矿物剖面，应用离子释放方法研究了港东沙一、沙二、沙三段泥页岩各自的离子释放规律及其与并塌的关系，该项…     

低渗透成膜钻探泥浆体系的研究与应用

从地质岩心钻探的基本要求出发,应用成膜理论与技术,结合国内岩心钻探泥浆的应用特点,研究开发了新型成膜助剂,初步建立了一套适合于小口径钻探的具有成膜特点的无固相冲洗液和低固相泥浆体系.经现场应用证明,该钻进液体系具有良好的成膜防塌性能,能有效抑制泥页岩的水化膨胀,维持孔壁稳定,提高钻进效率.     

压力恢复法求渗透率影响因素分析

压力恢复法求渗透率是利用RFT测井资料估算地层渗透率的方法之一.为了研究探测深度、泥浆滤液的侵入、地层测试器流动系统内流体的压缩率等对准确计算渗透率的影响,从压力恢复法求渗透率的基本原理出发,分析了这些影响形成的原因,提出了在读取测井资料及测井解释时应注意的问题.分析认为:地层测试器只能反映其探测范围内可动流体的渗透率;在读取测井曲线压力值时应选用稍后一些时间的数据;对于低渗透地层在计算渗透率时应考虑泥浆滤液侵入井眼附近地层后引起的增压作用.     

钻井液密度对裂缝性泥页岩地层坍塌压力影响的力化耦合研究

 缝性地层井壁失稳是钻井工程中经常遇到工程难题之一,裂缝发育地层常伴随严重的井壁坍塌,具有水化性质的裂缝性地层在钻井液侵入后更易发生坍塌。扫描电镜观察某油田泥页岩发育的层理实际为尺寸极小的微裂缝,使用XRD 衍射仪测定了该泥页岩黏土矿物质量分数为30%~40%,泥页岩水化性质较强。通过剪切实验测定了泥页岩吸水后的抗剪强度,求解了不同含水量裂缝面的黏聚力及内摩擦角。建立了钻井液滤液向地层内的渗流方程及裂缝性地层坍塌压力方程,计算了不同钻井液密度和浸泡时间的坍塌压力。计算结果表明,高钻井液密度导致钻井液滤液向裂缝内加速渗流,裂缝面强度降低导致地层更加容易坍塌。裂缝性地层井壁失稳不宜提高钻井液密度稳定井壁,应采用措施提高钻井液封堵性及抑制性,降低钻井液滤液侵入量。     

水敏性泥页岩地层与钻井液接触时水化能力的实验研究

地层与泥浆组成体系的扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布是水敏性泥岩地层井壁稳定性研究所需的重要参数,其影响因素相当复杂,很难通过室内简单实验进行测定。本文从室内长岩心岩电流动实验出发,对利用测井参数确定扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布的方法进行了研究,结果表明通过对静滤失状态下侵入方向电阻率剖面的定量分析,可以使扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布得到唯一确定。而且该方法较之目前所见方法简单且容易操作。     

胜北构造泥页岩水敏性与井眼稳定性关系

为探求吐哈油田胜北构造粘土矿物水敏特性与井眼稳定性的关系,详细分析了Ｅｎｓｕｌｉｎ膨胀仪和ＣＳＴ分散仪使用中存在的问题,解释了泥页岩理化性能评价中各参数的物理意义,提出Ｍ５０００和Ｙ１５—Ｂ评价泥页岩的潜在膨胀和分散能力,以台参２井为例测试了泥页岩吸水膨胀和吸水分散的特性,研究表明在３０００ｍ以上,由于伊蒙混层矿物含量较高,地层压实弱,吸水膨胀和分散能力较大,水敏性强．在３０００～４０００ｍ井段,地层吸水快,但膨胀慢、分散慢,且膨胀和分散潜在能力较小,属中弱膨胀、中弱分散地层．在４０００ｍ以下,地层压实性好,膨胀弱分散慢,属弱膨胀的分散地层．总体上说,用泥页岩分类标准来评价,均属低膨胀低分散地层．井眼的不稳定主要不是由于粘土矿物的膨胀和分散而是过长时间的钻井液浸泡引起的地层周期性应力剥蚀所为．     

长岩芯实验确定地层侵入深度和污染深度的研究

简述长岩芯实验确定油层污染关系的基本原理和基本实验过程,分析长岩芯实验确定地层侵入深度和污染深度的方法,并通过实验数据分析指出:地层侵入深度大于污染深度,泥浆颗粒对地层造成的损害大于泥浆滤液对地层的损害。     

评价钻井液完井液对裂缝性地层封堵效果的新方法

泥页岩比表面积测定方法,泥页岩水化膨胀测定方法、钻井液泥饼压缩性评价方法等现有诸多评价方法,都是针对泥页岩地层垮塌进行的研究,而对如何稳定破碎性地层及裂缝发育地层,目前还没有一种可行性的评价的方法。探讨了利用387-42型泥浆失水仪来评价钻井液、完井液的封堵效果,实验结果表明:该法是现场评价钻井液、完井液封堵的评价方法。     

新型聚合醇钻井液抑制性能研究

基于页岩气开发中对页岩井壁稳定的严格要求和聚合醇抑制剂在钻井液中性能特点,应用聚合醇(丙三醇、乙二醇和聚乙二醇200)与水共同构建钻井液液相的研究方法,配制了新型聚合醇钻井液。通过抑制膨润土造浆实验、页岩膨胀实验和页岩滚动分散实验,对比评价了新型聚合醇钻井液与传统应用抑制剂的钻井液的抑制性能。结果表明,与传统应用抑制剂的钻井液相比,新型聚合醇钻井液更有利于抑制膨润土的水化造浆、页岩水化膨胀和页岩水化分散,具有更佳的应用前景。     

水泥浆对地层损害的研究

本文是在模拟井下实验的基础上,研究了泥浆与水泥浆对地层的损害问题。研究表明泥浆对地层的损害比水泥浆严重得多。泥浆形成的内外泥饼及岩心的渗滤特性,限制了水泥颗粒及滤液进入地层的数量,降低了水泥浆对地层的损害。在井壁1 ~ 2 cm内,主要是水泥颗粒堵塞造成的损害,而2 cm以外的地层则是水泥浆滤液中的沉淀物造成的损害。文章还深入地分析了水泥浆的污染深度,滤液中的成分,沉淀物的数量及析出的先后次序等问题。     

胜北构造硬脆性泥页岩裂隙特征及防塌机理

为了寻求吐哈油田胜北构造硬脆性泥页岩地层防塌措施,分析了其裂隙发育特征和坍塌机理,表明其综合水敏性属中～弱膨胀和中～弱分散,地层岩石具有典型硬脆碎特征,受山前构造运动产生的构造应力、蒙脱石在成岩脱水过程中产生的膨胀力以及厚薄不等的大段夹层煤的共同作用,形成了发育的裂隙和微裂缝,遇水（钻井液滤液）长时间浸泡易产生剥落掉块,引起周期性坍塌．采用提高钻井液的抑制性、改善钻井液的泥饼质量、封堵地层微裂缝的综合物理化学方法可以防治这类地层的井眼坍塌．     

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7泥页岩岩电关系

为了新增常规油气的地质储量,对盆地内各个地区总计400多口油气井测井资料、岩心资料进行了统计分析,结合前人研究成果,运用岩心观察、岩电对比、泥页岩电性取值范围统计、电测曲线形态对比分析等方法对长7泥页岩层的展布特征、岩电关系及泥、页岩电性差异进行了细致的分析后认为:长7泥页岩层分布范围至少超过6×104km2,厚度0～120 m,整体呈现西、南深且厚,东、北浅且薄的分布特征;声波时差和自然伽马在泥页岩层响应明显,且受沉积相带控制,泥页岩层在深—半深湖区呈现大幅高值巨厚的箱型或钟形,而在浅湖区则多表现为单峰(或双峰)指尖状突起或小幅低值细薄钟形;受铀和有机质含量、岩层含气性及裂缝发育差异的影响,泥、页岩层在电性上存在着差异;研究区西、南可以依靠声波时差和自然伽马取值范围的差异对泥、页岩进行区分,而东、北部则主要依靠声波时差取值范围并结合泥、页岩层不同的曲线形态特征进行区分.     

泥浆侵入储集层的导电性研究

根据多孔介质中的流体渗流理论和岩电理论，利用数值计算方法，对淡水泥浆滤液侵入地层后的导电性能进行了定量计算．结果表明，泥浆侵入条件下地层电阻率的径向分布并非象以往的阶跃模型所描述的那样呈阶梯状突变，而是随时间增加呈复杂的变化趋势．在侵入初期，井眼附近存在高电阻率尖峰，在侵入带和未侵入带之间存在一个低电阻率的环带．本文还进一步研究了在泥浆滤液连续侵入储集层的条件下，该低电阻率环带以及地层电阻率分布随时间的演变．