裂缝性致密储层工作液损害机理及防治方法

裂缝性致密储层裂缝发育,易发生工作液漏失,严重损害储层。为探究不同工作液漏失损害机理,形成高效
防治方法,以川西北九龙山构造须家河组、珍珠冲组裂缝性致密储层为研究对象,开展了钻井完井液储层损害实验及
工作液顺序接触损害实验。结果表明：钻井完井液滤液、体系和固相对基块岩样的损害程度介于中偏强强,且逐个
减弱;裂缝岩样渗透率动态损害程度为强;工作液顺序接触后损害程度加剧。分析认为,水相圈闭、固相堵塞是裂缝性
致密储层工作液漏失损害储层的主要机理。不同工作液漏失引起储层损害程度叠加、损害范围扩大。根据分析结果,
构建了工作液漏失损害模式,并提出相应损害防治方法。使用改性屏蔽暂堵钻井完井液提高封堵能力,改变岩石表面
润湿性,可有效预防工作液漏失损害;利用工作液漏失数据,确定漏失损害带范围,可为酸化作业提供指导。     

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。     

特低渗透油藏入井流体顺序接触储层损害评价

特低渗透油气资源在剩余油气资源中的地位越来越凸显。由于低孔低渗的特点,特低渗透油层在钻井、完井、采油、增产改造、EOR 等全过程均会发生储层损害。以镇泾油田长8 组为研究对象,对钻井完井液、压井液和压裂液顺序接触储层对储层的损害进行了方法探讨和实验评价。结果表明,钻井完井液对储层的损害最严重,压裂液次之,压井液最轻。分析表明,流体敏感性损害和漏失损害是钻完井液损害储层的主要因素。压裂液乳化、残渣、液相圈闭、浸泡时间损害,天然裂缝与水力裂缝堵塞,压裂液的冷却效应是压裂液损害的主要因素。最终提出了加入封堵剂改善钻完井液性能,从压裂工艺、压裂液体系出发改善压裂液的解决方式,实现全过程储层保护是特低渗油藏开发的关键。     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害,钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性,这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响.考虑裂缝和含水饱和度的影响,选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样,分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验,并从岩石学特征入手,利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响,探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理.研究结果表明,致密砂岩应力敏感性损害严重,应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关,而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关;水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度,且含水饱和度越高应力敏感性越强.     

考虑裂缝和含水饱和度的致密砂岩应力敏感性

致密砂岩气藏裂缝发育和有效应力高的特征使其易发生应力敏感性损害，钻井完井液侵入或凝析水在近井地带聚集也将影响砂岩应力敏感性，这些因素都会对致密砂岩气藏的经济开发产生影响。考虑裂缝和含水饱和度的影响，选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩岩样，分别用干岩样、人工造缝岩样和含水饱和度低于束缚水饱和度的岩样进行了致密砂岩基块与裂缝的应力敏感性实验，并从岩石学特征入手，利用毛细管渗流模型和化学压实等理论分析了裂缝和含水饱和度对岩石变形的影响，探讨了致密砂岩应力敏感性损害机理。研究结果表明，致密砂岩应力敏感性损害严重，应力敏感性系数与基块渗透率线性负相关，而与裂缝岩样渗透率的对数线性正相关；水的存在加剧了致密砂岩应力敏感性程度，且含水饱和度越高应力敏感性越强。     

理想充填暂堵型钻井完井液的设计及室内评价

传统的暂堵方法主要是依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸,对具有较大尺寸的孔喉封堵效果较差.对根据储层孔喉尺寸分布确定暂堵剂颗粒粒度分布的理想充填暂堵新方法进行了阐述,并依据该方法设计出理想充填暂堵型钻井完井液,在室内对其进行了性能评价.实验结果表明,理想充填暂堵型钻井完井液可有效地封堵同一储层中不同粒径的孔喉,尤其是较大尺寸的孔喉.与传统方法相比,该方法设计的钻井完井液对储层岩样的侵入深度较浅,可获得更高的岩心渗透率恢复值及更低的突破压力梯度,具有显著的储层保护效果.     

理想充填暂堵型钻井完井液的设计及室内评价

传统的暂堵方法主要是依据储层的平均孔喉直径优选暂堵剂的颗粒尺寸，对具有较大尺寸的孔喉封堵效果较差。对根据储层孔喉尺寸分布确定暂堵剂颗粒粒度分布的理想充填暂堵新方法进行了阐述，并依据该方法设计出理想充填暂堵型钻井完井液，在室内对其进行了性能评价。实验结果表明，理想充填暂堵型钻井完井液可有效地封堵同一储层中不同粒径的孔喉，尤其是较大尺寸的孔喉。与传统方法相比，该方法设计的钻井完井液对储层岩样的侵入深度较浅，可获得更高的岩心渗透率恢复值及更低的突破压力梯度，具有显著的储层保护效果。     

充氮气钻井井筒气液两相流流量设计图版与应用实例

充气钻井是发现和保护致密油气藏、防止裂缝性储层漏失、提高机械钻速的重要技术手段。通过实验资料和计算论证,阐述了充氮气钻井井筒环空与钻柱内两相流体呈现出的多种流型特征;并建立了充氮气钻井井筒气液两相流稳态流动的数学模型。通过数值解法的计算,绘制出常用井身结构中φ216 mm井眼实施充氮气钻井时井筒气液流体注入流量的设计图版,可供钻井施工和工程设计。对于准噶尔盆地百泉1井裂缝性致密储层的充氮气钻井现场试验,充分证实新建的钻井气液两相流参数设计图版完全满足充氮气钻井设计和施工要求;且充氮气钻井具有地层适应性强、压力控制范围大、专用设备需求量小、钻井流程简单的特点。     

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。     

裂缝-孔隙型储层保护钻完井液体系研究

针对裂缝－孔隙型储层特征和钻井施工要求，从储层潜在损害因素分析入手，确定了裂缝暂堵剂，即以超细碳酸钙和改性石棉纤维为主复配而成的纤维状暂堵剂LF－1，以及以油溶性树脂和液体石蜡为主复配而成的油溶性软化封堵剂EP－1，并优选出了钻完井配方。现场试验表明，该钻完井液体系基本满足钻井施工要求，储层保护效果明显，可使表皮系数下降54．4％。     

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。     

分段压裂水平气井产能数值模型建立

随着水平井分段压裂技术在致密气藏开发中广泛应用,压裂后产能的预测对开发此类气藏具有重要意义。应用复位势理论和势叠加原理等基本渗流理论,结合水平井压后裂缝形态和单相气体渗流机理,推导出考虑水平井筒内压降损失时的产能预测新模型。模型综合考虑了多条裂缝间的相互干扰和各条裂缝的长度、缝宽、导流能力、缝间距对各条裂缝产量的影响以及水平井筒内压降损失对产能的影响,建立了考虑多因素的水平气井产能数值模型。编制了模拟计算软件。并以长庆油田某致密气藏区块为例进行了裂缝方案优化设计。研究成果对于低渗致密气藏井网部署及开发方案编制具有一定的指导意义。     

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。     

窄安全密度窗口重力置换漏喷函数研究

由于重力置换的原因,钻遇裂缝性地层时,井下经常发生漏喷同存,造成井下复杂情况,增大井控难度,损害地层,影响生产。建立了重力置换数学模型,并基于此形成了高压含气层窄安全密度窗口重力置换漏喷函数,利用地层-井筒耦合流动可视化实验装置对漏喷函数进行了验证。实验结果表明,建立的漏喷函数的计算结果与实验数据吻合度较高。当钻遇裂缝性地层时,无论是采用欠平衡钻井、平衡钻井工艺,还是过平衡钻井工艺,均无法避免重力置换现象的发生,但是将井筒压力维持在近平衡（微过）状态,能够显著降低重力置换现象的严重程度。研究成果对研究钻遇裂缝性地层时的井底复杂的物质交换规律及井筒压力的安全控制具有重要的指导意义。     

安塞地区加密井地层压力预测研究

安塞油田王窑加密试验区位于王窑区块中西部,开发时间较长,综合含水58.9%,地质储量采出程度11.8%, 地层压力系统紊乱,且同时存在天然裂缝和压裂裂缝,加密试验井地层压力预测难度大,安全钻井风险高。在分析安 塞加密试验区地质特征的基础上,针对注水过程中地层压力与原始地层压力差异较大,且经过注水后的地层压力分布 难以准确确定的问题,将裂缝性地层渗流理论引入到注水后地层压力预测过程中,给出了复杂裂缝地层加密井地层渗 透率的张量计算方法和加密井地层压力预测方法,对安塞试验区加密井地层压力进行了预测,预测结果精度较高,能 够满足确定安全钻井液密度窗口的需要;并分析了裂缝特征对加密井地层压力的影响,可为加密井安全钻井提供实际 指导。     

库车山前致密砂岩气藏储层伤害分析及控制对策研究

库车山前致密砂岩气藏目前有效解决顺利钻进问题;而钻完井过程中并未形成配套的储层保护技术。以大北区块为例,分析岩性物性、裂缝、温压等的储层特征,进行岩石敏感性、液相圈闭、钻井液动态损害评价等实验;并在对钻井液中固相颗粒、滤液、处理剂吸附原因分析的基础上,确定当前储层伤害的主要机理。依据储层损害机理,提出应对策略,主要包括:提高抑制能力和减少工作液侵入能够有效的减小岩石敏感性和液相圈闭损害;应用高效的暂堵和快速封堵技术可有效减少渗流通道堵塞损害;调整完井工艺措施是当前减小应力敏感性损害的主要方法。     

钻井液在致密砂岩中裂缝的侵入深度模型

克深井区储层的孔隙结构与裂缝特征造成钻井过程中钻井液大量漏失,其中的固相颗粒会堵塞裂缝,使得部分生产井在完井后产量偏低甚至无产量,现场主要是通过酸压来解决这类问题。对于裂缝性气藏的酸压而言,需要知道钻井液在裂缝中的侵入深度变化,以便于设计施工参数,评价酸压效果。针对这一问题,根据牛顿流体在裂缝中的流动机理,裂缝宽度的变化以及裂缝壁面的滤失等,建立了钻井液在单一裂缝中的漏失动力模型,根据裂缝内钻井液压力的分布来定量描述钻井液的侵入深度,考虑并分析了该模型的侵入深度与侵入时间,压差和裂缝宽度之间的相互关系。最后,利用该模型计算了克深井区获得增产效果的酸压井中钻井液的侵入深度和酸液的侵入深度,通过增产井中二者之间的关系,从而间接证明了该模型。     

温度对气层气体钻井井壁稳定的影响

气体钻井过程中气体经过钻头喷嘴后产生焦耳-汤姆逊冷却效应,导致井底温度远小于地层温度。当气层被钻开后井壁围岩温度、孔隙压力和应力分布发生改变,容易引起井下复杂事故。为此,分析了井底低温对致密砂岩气藏气体钻井井壁稳定的影响。研究表明,井眼钻开后井底低温产生拉热应力,使近井壁有效应力减小,有利于防止岩石剪切失稳,但增加了岩石产生拉伸破坏的可能。气层气体产出使近井壁地层孔隙度和渗透率减小,不考虑井底低温时减小程度偏大。气体钻井近井壁可能存在塑性区,低温使塑性区向地层延伸更容易导致井壁失稳。塑性区的形成不仅取决于水平地应力,而且与垂向地应力有关。通常致密砂岩气藏埋藏较深,垂向应力影响大,其弹塑性分析需考虑三维主应力的影响。     

裂缝性致密油藏非线性渗流试井分析方法*

传统试井模型的非线性偏微分方程中根据弱可压缩流体的假设,忽略了二次梯度项,这对于裂缝性致密油藏计算带来一定偏差。裂缝性致密油藏的渗流通常需要克服启动压力梯度,且存在压力敏感性。本文推导出了考虑二次梯度项和介质变形影响的渗流方程,建立了裂缝性致密油藏的数学模型;采用数值方法进行求解,绘制井底压力动态曲线,并对影响因素进行分析。研究表明,启动压力梯度和介质变形的值越小,后期的无量纲压力越大,即地层的压力下降越快,且二次梯度项系数影响着径向流动过程。此试井解释模型能够更加科学地指导裂缝性致密油藏的试井解释,具有一定的理论价值和实用价值。