裂缝性地层漏失模型研究与应用

裂缝性漏失及其引起的复杂情况严重制约着裂缝性油气藏的勘探开发。目前,裂缝性漏失的研究主要集中于堵漏机理、堵漏材料、现场经验性的处理方法,而裂缝性地层漏失模型研究较少。对钻井完井液漏失量的定量分析已经被普遍认为是一种描述裂缝的可靠方法,通过研究分析钻井液流动机理及物理现象,建立了漏失速率与时间关系的数学模型,并对漏失过程进行定性描述,更加清晰地认识井漏,有助于定量描述井漏过程,进而通过利用数据记录而得的漏失曲线来识别漏失类型,为优化漏失控制技术提供理论依据。本文建立了两种漏失模型,即单缝漏失模型、层次型漏失模型,对裂缝漏失敏感因素进行了分析,其影响程度依次为裂缝开度、裂缝深度、钻井流体粘度、裂缝宽度、操作压差、钻井液密度、钻井流体排量,地层倾角影响较小。模型在沙特B区进行了应用,筛选出了漏失速度的主要因素,为堵漏材料优选、堵漏配方开发和堵漏方案制定提供了理论依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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。     

古潜山裂缝性漏失井固井技术应用

CBG7-5井古潜山油气藏裂缝十分发育,钻进过程多次发生漏失,漏失量大、时间长,堵漏难度大,经堵漏后地层承压能力仍然很低且无法测量具体承压能力数据,固井时由于水泥浆液柱压力高于钻井液液柱压力,导致固井施工中严重漏失。针对古潜山油气藏裂缝特征分析了裂缝型油气藏漏失机理,摸索出符合防漏的水泥浆体系,探讨了古潜山裂缝型油气藏针对性防漏固井工艺,并在CBG7-5井现场应用中取得良好效果,为古潜山裂缝性油气藏防漏技术研究提供了方向。     

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.     

裂缝地层随钻段塞止漏技术

针对全部循环井浆加入刚性颗粒的随钻防漏技术中由于震动筛使用和井浆性能调控要求的限制,随钻防漏颗粒粒径和浓度不能太大的问题,提出了随钻段塞止漏技术.该技术机理就是通过单独配置高浓度段塞防漏堵漏浆,在出现漏失趋势或已经出现漏失的时候向井内注入一定体积的随钻段塞防漏堵漏浆进行防漏和堵漏.随钻段塞止漏技术使用防漏堵漏颗粒粒径可以较大,浓度也可以较高,因而能够封堵较大开度裂缝的漏失,并可以较好地协调全井浆加入刚性颗粒进行防漏堵漏的技术限制.现场试验证实了该技术对裂缝性地层的防漏和对地层出现漏失时不停钻堵漏的工艺可行性和良好的止漏效果.随钻段塞止漏技术的成功实施完善和丰富了随钻防漏技术的发展.     

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。     

保护油层自适应随钻堵漏钻井液技术研究

为了避免钻井液漏入地层,钻遇漏失地层前需要向钻井液中加入随钻堵漏剂,将普通钻井液转化为随钻堵漏钻井液.本研究针对漏失地层非均质性强、漏失通道尺寸分布范围广且难以准确预知和常规复合随钻堵漏剂适应性差等特点,研制了自适应随钻堵漏剂和自适应随钻堵漏钻井液技术.该技术能在无须明确预知漏失地层孔喉直径的情况下,自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏失地层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,承压能力强,渗透率恢复率高,适合油层和非油层堵漏.室内实验及现场应用证明,自适应随钻堵漏钻井液封堵范围广,渗透率封堵率及渗透率恢复率达均在90%以上,具有良好的堵漏及保护油层效果.     

可酸化凝固型堵漏技术在胜利油田车66区块的应用

介绍了可酸化凝固型堵漏剂的配方、室内评价、施工工艺和现场施工效果.结果表明,该堵漏剂注入漏层后具有凝固强度高、凝固强度可调、凝固后体积不缩小等特点;并易形成假塑性流体,滞流能力强,特别适合于高渗透及裂缝性地层的堵漏.该堵漏剂稠化快、固化慢、强度高、可酸化、封堵效果良好.胜利油田车66区块沙三中下、沙四段砂砾岩地层压力较高且孔隙大,在同一裸眼井段中地层压力系数不同,当使用高密度钻井液时密度窗口比较小,可能造成上漏下涌或漏涌同层的复杂情况.通过多元复合作用的屏蔽暂堵和可酸化堵漏技术,加入非渗透抗压处理剂提高地层承压能力,成功地解决了高渗透裂缝性地层的严重漏失问题,减少了井下复杂情况和事故的发生.     

基于真实裂缝的井筒-地层耦合流动试验装置研制

在钻井过程中当钻遇裂缝发育地层时,钻井液和原油或气体之间存在密度差,经常导致钻井液和地层流体在裂缝内部发生双向耦合流动,表现在钻井过程中就是既有钻井液的漏失,同时又有原油或气体的产出,处理起来非常复杂。目前国内外尚没有基于真实裂缝空间的耦合流动试验装置,通过扫描现场实际露头裂缝,构建真实的裂缝空间,同时设计并建造了一套基于真实裂缝空间的可视化井筒-地层耦合流动试验装置,该装置高6 m、直径为15.24 cm,裂缝尺寸为0.5 m×1 m,工作压力为0.5 MPa。该试验装置可以模拟地层定容和定压情况下钻井液-原油、钻井液-气体在真实裂缝中的耦合流动状态,还能进行裂缝内堵漏效果评价,除了可视化观测及高速摄像外,还可以测量各种压力、流量数据。通过对各种试验现象和数据的分析为现场采取合理的技术措施提供依据。     

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。     

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...     

钻井工程中沥青与钻井液动态置换规律实验研究

钻井工程中钻遇活跃沥青层时,涌漏并发等恶性事故严重影响钻井作业的正常进行。针对中东Y油田沥青层钻井面临的严重钻井液漏失与沥青侵入问题,首先分析了沥青层特征和钻井液漏失特点,发现沥青与钻井液间的重力置换是钻井液漏失和沥青侵入的主要原因。研制了可视化沥青-钻井液动态置换模拟实验装置,分别在钻井液循环和静止状态下,模拟研究了钻井工程中钻井液与沥青的动态置换过程,分析了钻井液密度和黏度、地层裂缝宽度以及沥青黏度对置换过程的影响规律。结果表明,随着钻井液密度增加,沥青置换量呈对数增大趋势;随着地层裂缝宽度增加,置换量呈线性增大趋势;随着沥青黏度增加,置换量呈对数减小趋势;而钻井液黏度与置换量呈负相关关系。因此,钻井作业中,需合理控制钻井液密度以平衡地层压力;适当提高钻井液黏度;重点加强钻井液随钻堵漏作用,有效封堵地层裂缝,减少和堵塞钻井液漏失与沥青侵入井筒的通道。结合控压钻井技术,在该方法的指导下后续钻井作业中顺利钻穿沥青层。     

条20井防漏堵漏钻井液技术

介绍了形成严重井漏的地质概括,在条20井的施工中,通过多种堵漏技术和工艺的具体实践,一方面保证顺利施工,另一方面摸索最有效的工艺和方法,达到快速、优质钻进的目的。现场应用表明,选择合适粒径的桥塞剂是桥塞复合承压堵漏的关键;桥塞复合承压堵漏+高粘坂土随钻桥浆强钻能很好的解决该区块井漏的问题,达到了防漏、提高地层承压能力和减少漏失的效果。     

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井井壁稳定分析

冀中坳陷潜山内幕油气藏钻井过程常面临恶性井漏、井塌和卡钻等复杂情况。通过对华北油田冀中坳陷20余口井的地质工程等资料进行分析,总结了潜山内幕油气藏影响井壁稳定因素:下第三系地层稳定性差(硬脆性泥页岩易垮塌,微米级微裂缝极为发育,岩性复杂多变和地层存在多套压力系统),潜山内幕碳酸盐岩储层孔洞裂缝极为发育,断层和潜山风化壳形成破碎带以及深层井底高温影响。针对井壁稳定影响因素提出相应技术措施:增强钻井液对下第三系硬脆性泥页岩的抑制和封堵性,其中对微裂缝的封堵是关键,异常压力和复杂岩性段要合理设计井身结构,优化钻具组合;碳酸盐地层重点是强化裂缝封堵,且密度是防漏控制因素,与地层压力近平衡的低密度水包油乳化钻井液防漏效果好;利用软化点适当及粒度分布合适的可变形封堵材料对破碎地层形成快速封堵并适当提高钻井液密度有利于井壁稳定;对井底高温情况要选用合适的抗高温钻井液体系,关键要维护好高温高压条件下钻井液的性能,提高其抗温能力,维持高温高压下胶体稳定,稳定流变性能和滤失量。     

低密度高强度水泥浆体系分析

利用水泥浆进行固井作业时,当遇到溶洞型碳酸、裂缝性地层时井漏的机率大大增加,导致固井质量无法满足要求,甚至固井失败,而使用低密度水泥将可有效避免井漏情况的发生。