低渗气井水锁伤害半径研究

水锁伤害是一个长期而持续的过程,评价水锁伤害对低渗气井产能影响时主要通过岩心水锁伤害实验实现。由于实验时间短、岩心长度小等限制,因此无法准确描述作业周期长的低渗气井水锁伤害半径。通过对水锁伤害机理分析,确定影响水锁伤害半径主要因素。结合渗流力学理论将水锁伤害过程近似为毛管束模型的活塞式运动,推导出水锁伤害半径的计算方法;并结合实际井的钻完井和测试资料,进一步验证了计算方法的准确性。运用该方法可以准确计算作业周期长的低渗气井水锁伤害的半径,准确评价其对产能的影响。     

气井防水锁防粘土膨胀射孔液研究与应用

通过分析盆5、滴西14等多个气藏的储层物性、岩性、敏感性等储层资料,开展了水锁伤害和结垢堵塞伤害评价研究。发现新疆气田气藏敏感性强,气藏粘土膨胀伤害、水锁伤害和结垢堵塞伤害较为严重。针对储层伤害的特点,本文研制了粘土防膨剂、共聚物防垢剂、咪唑啉类缓蚀剂,优选了高效防水锁剂和无固相加重剂等,开发了满足新疆气藏气井射孔作业储层保护需要的防水锁防粘土膨胀射孔液,同时根据不同气田射孔作业的需要,确定了射孔液的配方调整方法。结果显示,现场应用效果良好,测试表皮系数比邻井降低了20%~50%,有效解决了射孔作业储层污染的问题。该射孔液具有防水锁伤害、防粘土膨胀伤害的功能,同时具有密度可调、性能稳定等特点,对气藏储层伤害小,在新疆气田致密气藏、水敏气藏的气井射孔作业中具有良好的推广应用价值。     

低渗透储层水锁伤害机理及低伤害入井液体系的研究

水锁效应是油井作业过程中普遍存在的问题。在低孔、低渗透储层中,入井液水相的入侵对油相渗透率的影响尤为严重。针对海上埕岛油田东营组低渗岩心,通过恒压水侵物模实验评价了水相入侵对油相启动压力的影响,从而定量的表征了水锁的伤害程度。水侵实验表明,岩心中仅仅侵入0.3 PV的水,即可将油相启动压力由0.056 MPa提高到0.120 MPa。在水锁伤害研究的基础上,有针对性的研究了降滤失修井液体系,根据脂肪酸甲酯易于乳化的特点,研发了乳状液修井液体系。恒压水侵实验表明,该乳状液体系在水相和油相中均具有较好的降滤失能力;在2.89~8.78 MPa/m的压差梯度范围内,其降滤失率可达49.12%~88.67%。同时返排实验表明,水侵后恒压注油平衡压力为0.182 MPa,相比而言,乳状液侵入后恒压注油平衡压力则可降低至0.158 MPa。试验结果表明乳状液修井液体系降滤失效果较好,对储层岩心伤害较常规水相小。     

致密砂岩气藏水锁伤害及对产能的影响

为了评价致密砂岩气藏水锁伤害对储层的影响程度,设计了适于测定致密砂岩水锁伤害的试验方法,开展了室内试验研究,并分析了水锁伤害对气藏产能的影响。研究表明:致密砂岩束缚水饱和度较高,平均为47.67%,水锁伤害率平均为76.49%,水锁伤害严重。渗透率越低的岩心,水锁伤害越严重。水锁伤害主要发生在含水上升的初期阶段,水锁伤害率随含水饱和度的增加而增加的幅度越来越小;水锁伤害对产能的影响较为显著。水锁发生后,气体产能下降幅度超过了60%;水锁伤害半径越大,对产能的影响也越大,影响程度达到17.78%。致密砂岩储层水锁伤害要以预防为主,因此,油气田现场要适时地采取措施防止水锁伤害的发生,并建立合理的气井生产制度。     

考虑储层与井筒特征的高温高压水平井溢流风险评价

考虑气体物性的影响,优选适用于高温高压水平井的气侵模型,分析储层渗透率、裸眼段长度、负压差等储层参数对气侵量的影响。基于建立的井筒环空瞬态多相流动模型,研究高温高压水平井溢流期间的含气率、泥浆池增量、井底压力的变化规律。基于此,评价储层渗透率、水平段长度、负压差对溢流风险的影响,与直井溢流风险进行对比分析。基于模拟结果发现:储层渗透率较低(小于2×10~(-3)μm~2)、负压差较低(小于2 MPa)、水平段长度较小(小于10 m)、钻进储层厚度较小(小于5 m)时,气侵速度小,井底压力及溢流体积变化小,溢流风险小,不易发生井喷;相同条件下,直井溢流风险要高于水平井;在长水平段、厚度大、渗透率大的情况下,溢流风险较大,需优化配置钻井液密度、及时监测钻井状态才能显著降低目标井溢流井喷事故风险,为安全、经济、高效的开发高温高压油气藏提供理论依据。     

页岩气储层的渗吸动力学特性与水锁解除潜力

大规模水力压裂是页岩气成功开发的关键技术,上万方的压裂液被注入地层,而返排率往往低于30%.根据常规油气相关理论,外来流体进入基质孔隙会引起强烈的水锁伤害.但实践中大量压裂液滞留在页岩储层中并未引起严重水锁,部分井的产能随着滞留量的增加反而升高,这说明页岩气储层具有水锁解除的能力.本文基于页岩气储层压裂液渗吸问题开展实验,分析了水与页岩相互作用以及引起的动力学效应,研究渗吸特性与储层水锁解除潜力之间的关系.压裂液通过渗吸作用进入基质产生复杂物理化学作用.页岩的渗吸能力、扩散能力、渗吸水诱发裂隙能力是影响页岩气储层水锁解除潜力的主要因素,储层能量补充、渗吸液向基质深部的扩散、水岩反应产生的微裂隙等是水锁解除的主要机理.提出了以初始含水饱和度、渗吸能力、扩散能力、吸水诱发微裂隙和黏土化学作用等为主要评价参数的水锁解除潜力评价方法,利用自发渗吸、核磁共振与脉冲渗透率测试评价水锁解除潜力.通过该方法对典型页岩气储层的水锁解除潜力进行了分级评价,该研究深入分析了页岩气储层水锁解除机理及控制因素,对页岩气储层压裂改造具有指导意义.     

全过程欠平衡钻井储层保护机制

 系统总结了国内外全过程欠平衡钻井的研究现状;分析了常规欠平衡钻井过程中,因起下钻、测井、完井等存在的压井作业,使井底储层处于间断过平衡状态,在固相侵入、水相圈闭和水敏等作用下,造成严重的储层损害;论述了全过程欠平衡钻井技术,从钻开储层到交井投产的全过程欠平衡保护储层的机制,并以邛西3井、4井为例说明了全过程欠平衡钻井在储层保护、减少井漏等井下复杂事故、提高产量,以及快速、真实、准确地发现储层、评价储层方面的优势。     

自吸条件下火山岩气藏水锁伤害效应实验

 水锁效应广泛存在于火山岩气藏中,是火山岩气藏的损害类型之一,严重影响着火山岩气藏的开发效果.本文结合核磁共振技术通过室内实验研究,探讨低渗透火山岩气藏自吸作用下的水锁伤害机制及伤害程度,通过气驱反排实验模拟了火山岩气藏水锁解除过程.研究表明:各渗透率级别的火山岩岩心自吸吸入水饱和度与吸水时间并非呈线性关系,自吸开始的2h之内,岩心含水饱和度急剧增加,随着自吸时间的增加,岩心含水饱和度增加幅度越来越小,自吸16h后岩心吸入水量已基本保持不变;应用核磁共振技术研究了吸入水量与孔隙结构的关系,发现孔隙结构越复杂,岩心吸水量越大;通过反排实验发现,岩心含水饱和度以及水锁伤害率随反排孔隙体积(PV)数的增加而减小并趋于平缓,反排25PV后水锁伤害基本得到解除;针对目前水锁伤害评价存在的不足,结合储层中水锁伤害的产生和解除,提出一种改进的水锁伤害评价方法——动态水锁评价方法.     

英南2井预防水锁水敏的钻井液配方室内试验研究

在英南2井储层地质特征、储层伤害特征及程度研究的基础上,针对储层具有严重的水锁效应和水敏效应,确定使用低密度钾基聚磺钻井液体系,设计了防止水锁效应和水敏效应的钻井液配方,并对其进行了室内静态伤害实验.实验结果表明,储层在束缚水含水饱和度为63%时和原始含水饱和度为43%时,岩心渗透率的恢复率均大于86%.因此,钾基聚磺钻井液能较好地控制储层孔隙喉道中的黏土矿物膨胀,相对增大了孔隙和喉道大小,减轻了储层的水锁与水敏伤害程度,提高了气相渗透率.所确定的钻井液体系与配方较好地满足了英南2井钻井工程的现场要求.     

致密砂岩气藏不同自吸压差下水锁损害

普遍认为致密砂岩气藏在负压差自吸时不存在水锁损害。为此,依据现场资料设计无压差、正压差、负压差自吸条件下水锁损害实验,通过测试束缚水饱和度及当前含水饱和度,判断研究区域是否发生水锁损害。以返排后渗透率与初始渗透率比值来评价水锁损害程度,比值越大水锁损害程度越小。实验结果表明:研究区域当前含水饱和度明显高于束缚水饱和度,存在水锁损害。虽然负压差条件下水锁损害程度最小,但是水锁损害依然严重。可见,当致密砂岩气藏以负压差生产时,水锁损害同样不容忽视。     

狮子沟构造带裂缝储层保护钻井液配方

针对青海油田英西裂缝性碳酸盐岩储层在钻井过程中存在的储层损害问题,开展了储层裂缝特征、储层岩石成分、储层岩石的分散性和膨胀性能分析,完成了储层固相颗粒损害、水锁损害以及敏感性损害的评价,明确了储层受到损害的主要因素.评价7种现场储层保护剂的酸溶率、油溶率、粒径范围,其中XY-2和NFA-25的可溶解性(酸溶率和油溶率)大于90％,NFA-25的粒径较大且分布范围最广,可作为储层保护剂.评价了3套钻井液体系的动态渗透率恢复值,复合有机盐钻井液污染岩心后,渗透率恢复值为85.52％,储层保护效果最佳.在复合有机盐钻井液配方下,通过加入可酸溶纤维屏蔽暂堵剂,提高钻井液对裂缝的屏蔽暂堵率以及加入低聚有机硅防水锁剂减少钻井液对储层微裂缝造成的水锁伤害,将钻井液的渗透率恢复值从85.2％提高至92.24％,复合有机盐钻井液储层保护效果显著提高.     

南堡2、3号构造带保护储层的钻井液体系

现有钻井液对南堡2、3号构造第三系储层损害主要为液相损害并且其封堵效果不佳,为了降低损害程度提高封堵效果,对研究区块的储层岩性、物性、敏感性和潜在损害因素等进行分析。利用FDY—Ⅱ型储层综合损害实验评价系统和钻井液高温高压封堵评价等方法进行钻井液优化设计。结果表明,优选后的钻井液体系表面张力由30. 61 m N·m-1降至27. 51 m N·m-1,防水锁能力提高;高温高压滤失量由22. 7 m L降至14. 2 m L,滤失量低且封堵效果明显;岩心渗透率恢复值由70%以下提高到85%以上。研究成果为南堡2、3号构造带致密油气藏勘探开发提供保护储层的钻井液体系备选方案。     

超低渗砂岩储层钻井液损害机理研究分析及解决方法---以库车北部构造带吐格尔明段为例

超低渗储层物性较差,在钻井过程中极易发生损害,致使储层渗透率下降。为深入剖析超低渗储层的钻井液损害情况,以塔里木油田吐格尔明段超低渗储层位研究对象,进行了钻井液损害机理的研究以及解决方案的设计。该层段钻井液损害值在54%~64%左右,对储层伤害较为严重。将钻井液损害细分为固相损害和液相损害两种方式,采用了扫描电镜对污染端岩心切片进行比较观测,利用恒速压汞等手段方法定性定量分析不同损害类型对储层的影响的程度。结果表明：液相侵入为主要损害方式,所占比重约80%,固相侵入为次要损害方式,所占比重约20%。测定了固相侵入深度约为25~30mm。设计对照实验,提出了添加胶束封堵剂HSM、抑制剂HAS以及防水锁剂HAR-D等措施来解决液相侵入损害的问题,发现滤液损害降低了20%,水敏损害降低60%,水锁损害降低40%以上,数据证明了所提出的方案能够有效的降低钻井液对超低渗储层的伤害。     

抗高温高密度水基钻井液体系研究

针对抗高温高密度钻井液体系及应用工艺对超深井、深井成功钻探至关重要,国内外抗温200℃、密度达2.30g/cm³的水基钻井液体系的研究应用报道较少,且国外在此条件下多选择油基钻井液体系的问题。通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳定剂等途径建立了抗温200℃、密度达2.30g/cm³的淡水钻井液体系和含氯化钾体系。该体系热稳定性优良,高温高压下流变性合理,具有一定抑制性。对深井、超深井钻井液的选择使用具有指导意义。     

致密砂岩油藏增产过程中储层伤害机理

以鄂尔多斯盆地泾河油田致密砂岩油藏为研究对象,在常规分析方法基础上,分别对基质和裂缝性岩心进行了储层伤害实验,同时结合同位扫描电镜方法从微观角度对增产过程中的伤害机理进行了分析,找出了入井液侵入储层引起储层伤害的主要、次要原因,为该区块后续配方体系的改善提供了基础。研究结果表明,入井液侵入储层,黏土膨胀和水锁伤害是引起储层伤害的主要原因,结垢是次要原因;酸化过程中,酸液与酸敏性矿物反应产生二次沉淀及酸化后释放地层微粒是该储层酸敏性伤害的主要原因;压裂过程中,压裂液伤害的主要原因在于水锁伤害,而破胶不彻底产生的残渣伤害也是造成压裂液伤害的另一原因。     

大牛地气田致密砂岩气藏水锁伤害特征分析

大牛地气田致密砂岩气藏具有非均性强、开发难度大的特点,储集层沉积环境变化快,沉积微相类型多,岩石胶结成分种类多、含量差异大、致密化成岩作用强;孔隙小、喉道窄,储集层渗透率低;气、水两相流动的通道小,渗流阻力大,水、气界面的表面张力大,水锁效应明显。特别是水平井压裂液规模大,一般是3 000~5 000 m~3。大量的压裂液在较高的工作压力下进入地层中,进一步加大了水锁伤害程度。通过对致密砂岩储层的伤害实验、理论计算及实际压后特征的统计分析,明确了致密砂岩气藏的孔隙度、渗透率及压裂液侵入时间对压裂水平井水锁伤害的影响,分析了3种不同的水锁伤害类型特征,并提出了降低水锁伤害的建议。     

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。     

考虑井筒温度场与压力场的深井井涌风险控制

深井、超深井井筒内温度场、压力场变化幅度较大。温度场及压力场的大幅度变化影响到了钻井液密度场,进而对井控安全产生影响。建立了井筒当量密度场分布模型,利用该模型计算了钻井液循环和静止时钻井液当量密度场分布情况,并探讨了井筒温度场压力场对井控过程的影响。研究表明:深井、超深井钻井井控过程中,应该考虑井筒温度场、压力场变化对钻井液物性参数的影响;钻井液循环和静止时,实际钻井液井底当量循环密度和当量静止密度低于将钻井液作为地面常数时的当量密度,井控时应该注意适当增大钻井液密度以平衡地层孔隙压力。采取相应的措施预防环空井底压力的减小带来的溢流、井涌甚至井喷。进行井身结构设计时,可以不考虑温度场与压力场的影响;另外井控事故预防控制需要技术及管理措施相结合。