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。     

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.     

三种常用物理堵漏材料的优选实验研究

应用（ＡＰＩ）ＤＳ－２堵漏仪对三种常用物理堵漏材料的堵漏效果进行了对比．结果表明：高失水堵漏剂（ＤＴＲ）能有效封堵渗透性地层及１ｍｍ以下的微裂缝，与核桃壳复配后，对付大中型裂缝的漏失十分有效；单向压力封闭剂能有效地封堵渗透性地层的漏失，但不适合裂缝性地层的防漏堵漏；单封与ＤＴＲ按３２的比例混配后，堵漏效果显著增加，二者再与核桃壳混配后对付大中型裂缝的漏失十分有效，其复配比为核桃壳：单封：ＤＴＲ＝３３２时堵漏效果十分好；增加物理堵漏材料的浓度可提高堵漏效果，但可封堵的最大裂缝或孔隙尺寸是一定的．一定的浓度，宽广的颗粒尺寸分布是物理堵漏的关键因素．     

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。     

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。     

裂缝性地层承压堵漏模型建立及应用

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1~5 mm宽的裂缝,封堵层承压可达20 MPa,抗返吐达3 MPa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。     

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。     

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。     

两级固结堵漏井筒压力的变化规律

常规固结堵漏浆体驻留性差、井筒留塞难。现场采用两级固结堵漏工艺，在固结堵漏浆体前向漏失层注入高粘稠浆体，以提高浆体驻留性。但对堵漏作业过程中井筒压力变化规律认识不清，井筒压力精细控制不足，工艺参数如排量、浆体体积等的确定缺乏理论指导，这些仍然是固结堵漏工艺优化面临的关键问题之一。基于浆体在裂缝中一维径向流动模型，本文建立多级固结堵漏动力学模型，提出临界压力和压差比两个参数表征浆体的驻留性。以高粘稠凝胶浆+水泥浆两级固结堵漏工艺为例，分析裂缝宽度、排量、浆体体积及比例对井筒压力的影响，厘清堵漏过程中与环空液面高度变化与井筒压力的关系。结果表明：裂缝宽度越小，堵漏过程中井筒与地层压差、临界压差越大，浆体更容易驻留。增加浆体体积和高粘稠浆体比例，有助于浆体驻留，但实际堵漏应综合考虑浆体驻留、漏层裂缝封固以及成本等多因素。浆体排量越大，压差比越大，不利于浆体驻留。环空液面高度变化可以判断漏失地层井筒压力变化，现场应加强环空液面高度的监测。     

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。     

空气钻井替换过程中防止地层损害对策

空气钻井采用空气作为循环介质,最适低压和低渗透储层的开采。由于空气钻井方法最大限度地减小了环空液柱压力,所以能获得较高的机械钻速,并且对地层无损害。但限于目前的钻井、测井、固井等一系列油、气井开发工艺技术条件以及地层条件,对采用空气作循环介质所钻的井,往往都必须把工作液(或钻井液)替入井内。在替换过程中,原来没有受到损害的地层,会因工作液中的液相和固相侵入地层,造成地层损害。而且,如果低压、低渗储层一旦被损害,很难使地层恢复原始渗透率。本文在实验的基础上,采用屏蔽暂堵技术思路,提出了空气钻井替换过程中防止地层损害的技术措施。实验表明,暂堵效果与液柱压力,工作液中暂堵剂颗粒的浓度有关。本文提出适用于空气钻井替换施工的环空回压控制技术,能在较短的时间内把地层暂堵上,阻止工作液中的液相和固相颗粒侵入地层。由于暂堵剂颗粒进入地层比较浅,所以十分容易返排,恢复地层原始渗透率。     

改性超细水泥堵剂的研究与应用

水泥作为最早的堵水材料在世界各油田被广泛应用.针对超细水泥颗粒小、水化速度快、时间短,施工过程难以控制的问题,在超细水泥中添加特制的聚合物溶液对其进行复配改性,使得超细水泥的各种性能特别是安全性能大大提高.实验结果表明:在相同温度下,水灰比减小,水泥固化时间缩短;在相同的水灰比下,温度升高,水泥固化时间缩短;水灰比越小,堵剂的强度越高;温度越高,在相同的时间内堵剂的强度越高.该堵剂适应地层温度范围宽(室温~130℃),使用安全,封堵强度高.从2003年开始在大港油田各个区块应用60多井次,施工成功率100%,取得了明显的应用效果.     

沥青层钻井液柱压力关键影响因素及控制技术

 沥青层安全钻井问题困扰Y 油田的开发,微小的钻井液柱压力波动即可引起沥青流动侵入井内而发生复杂事故或弃井。分析表明,污染后钻井液性能恶化快、沥青易黏附固相颗粒、高温可流动性好、钻井液与沥青的置换型漏失等造成钻井液柱压力难以控制,进而造成沥青侵入速度与程度得不到有效控制。室内和现场试验表明,保持钻井液膨润土含量1%、随钻堵漏材料含量8%左右有利于钻进时钻井液柱压力控制;稠化封堵技术可减慢停止循环时的沥青侵入速度;控压钻井（MPD）技术可有效调控井筒液柱压力,以较低钻井液密度钻穿沥青层,降低沥青与钻井液置换量、侵入速度与程度到可控水平。     

转向压裂暂堵剂的研究及应用进展

随着转向压裂技术的广泛应用,在该技术中起重要作用的暂堵剂也有很大的发展。然而解堵后暂堵剂难以完全溶于返排流体中,由此引起的地层伤害问题在暂堵剂的使用中一直难以消除,影响着储层的可持续开发。因此,结合暂堵剂的国内外研究现状,根据解堵方式的不同将暂堵剂分成酸溶性、水溶性和油溶性三类,对其应用、暂堵机理、优缺点、地层伤害情况及发展趋势等方面进行了综述。认为残渣量小、封堵强度高的水溶性暂堵剂是未来研究重点,其中具有自清洁性的可降解暂堵剂也是有潜力的发展方向。     

油井屏蔽暂堵热洗工艺技术的研究与应用

针对韦庄油田地层压力系数低、水敏严重、热洗液漏失污染地层的问题 ,引入屏蔽暂堵工艺 ,克服了常规洗井排水时间长、产量下降等弊端 .该工艺的特点是有效堵漏和易于解堵 .通过对地层伤害机理分析和室内性能研究 ,筛选出一种新型暂堵剂 GYZD,在韦庄油田现场实施 1 0口井 ,工艺成功率达 1 0 0 %,暂堵有效率达 90 %.与以往的热洗效果相比 ,累计减少原油损失 868t,较好地解决了多年困绕韦庄油田因热洗影响产量的问题 ,取得了良好的经济效益     

塔河油田盐膏层钻井工艺探讨

塔河油田具有盐膏层埋藏深、厚度大、压力高、层间变化大、塑性变形严重的特征。因此,如何解决在盐膏层钻进过程中出现的“溶、缩、塌、胀、漏、卡、喷、损”等复杂问题,是钻井工程的重点与难点。通过分析盐膏层的地层特性,论述了盐膏层的蠕变机理,同时对盐膏层钻井液技术以及特殊钻井工艺方面进行了探讨。研究结果表明,通过调整钻井液密度及增加氯根浓度可有效地抑制蠕变,同时结合承压堵漏及随钻扩孔等工艺措施可有效解决盐膏层蠕变引起的井下复杂事故。     

缝洞型油藏多级分段堵水技术研究与应用

针对塔河碳酸盐岩缝洞型油藏孔、缝、洞发育且储层非均质严重,底水易从高角度裂缝窜进并产出,油井治水
难度大的问题,开展了多级分段堵水技术研究,该技术根据油井漏失情况,使用不同类型的堵漏剂和堵漏工艺进行预
堵漏,以不同密度可固化颗粒为主体堵剂,通过多级段塞、分段注入的施工工艺和堵后控压酸化求产工艺,实现缝洞型
油藏油井的高效堵水。多级分段堵水技术对塔河碳酸盐岩缝洞型油藏有较好的适应性,现场应用有效率达70% 以上,
可推广应用。     

转向压裂用暂堵剂研究进展与展望

我国低渗油气资源储量丰富,水力压裂是开采此类资源的重要措施。但随着生产进行,水力裂缝失效将导致油气产量下降,化学暂堵转向压裂是恢复和提高低渗透油气产量的重要方法之一。暂堵剂能够对高渗透层进行封堵,迫使压裂液转向,实现对剩余油聚集区的压裂改造。根据暂堵剂形态的不同将暂堵剂分为颗粒类暂堵剂、压裂暂堵球、纤维类暂堵剂及冻胶类暂堵剂,从封堵机理、优缺点及暂堵剂研发现状等方面对上述四类暂堵剂以及几种新型暂堵剂进行了综述,并对暂堵剂未来的发展方向进行了探讨。认为可降解水溶性暂堵剂是今后的主流发展趋势,根据地层情况选择多种类型暂堵剂实施复合暂堵有利于提升封堵效果,根据数值模拟结果来指导暂堵转向压裂施工参数的定量优化是亟待攻关的难题。     

改性脲醛树脂堵剂的制备研究

研制了一种改性脲醛树脂堵剂 .以聚丙烯酰胺为改性剂加入尿素、甲醛的反应体系中 ,经加成、缩合及缩聚反应生成具有一定弹性的脲醛树脂 .该树酯的制备反应受组分质量分数、反应温度、反应体系 p H值等的影响 ,在 2 5～ 80℃的条件下 ,反应时间为 1 .5～ 1 3.0 h,生成的改性脲醛树脂不溶于水 ,在盐水溶液中具有良好的稳定性 ,在碱性水溶液中易于解溶 .反应配制液黏度低 ,可注入油水井不均质储层的大孔道及高渗透带 ,在储层温度下生成树脂而起到调剖或封堵作用     

SD选堵剂的应用研究

针对油田注水开发的中后期 ,油井含水率普遍升高 ,甚至水淹 ,严重影响油田生产 ,研制出 SD选堵剂 ,并进行了性能评价和室内模拟试验 ,结果表明 SD选堵剂具有好的油溶性 ,成胶时间和软化温度可调 ,堵水率达 98%以上 ,堵油率 1 0 %左右 ,封堵强度可达 1 5MPa/m以上 .现场应用表明 :该堵剂选堵效果明显 ,能起到好的增油降水作用