吉林大情字井地区油气层损害机理

按标准实验程序和方法,系统研究了吉林油田大情字井地区钻井液损害油气层的机理及影响因素.结果表明,对渗透率在1×10-3 μm2左右的岩心,水锁损害为14.05%～23.01%;水敏、钻井液滤液与储层不配伍和大分子吸附造成的损害为13.73%～18.84%;固相损害为2.36%～4.80%.对渗透率在20×10-3～30×10-3 μm2之间的岩心,水锁损害为7.48%～12.20%;水敏、钻井液滤液与储层不配伍和大分子吸附造成的损害为6.47%～9.17%;固相损害为0.57%～4.55%,因此该地区主要的损害方式为液相损害.钻井液滤失量,特别是高温高压滤失量,对储层渗透率影响很大,随着钻井液压差的增大,岩心的渗透率恢复值下降了4%～7%,因此在钻井过程中特别应控制进入油气层的钻井液滤液量和性质,并且应尽可能降低钻井液密度.     

钻井液固相和滤液侵入储层深度的预测模型

对于中高渗透砂岩,导致储层损害的主要因素是钻井液固相和滤液的侵入。为了确定钻井液固相和滤液侵入深度,根据质量守恒方程和径向摩阻公式,在考虑内泥饼的情况下,建立了钻井液固相和滤液动态侵入储层的深度模型。并将室内API滤失实验和动态岩心污染实验的结果应用到该模型中。预测结果表明,随着岩心渗透率的增加,钻井液固相侵入深度也逐渐增加,利用理想充填暂堵技术能减小钻井液固相的侵入深度。影响钻井液滤液侵入深度的主要因素有压差、滤液黏度、外泥饼渗透率、外泥饼厚度、内泥饼渗透率以及储层渗透率变化。     

基于大尺寸地层模型的砂岩储层油基钻井液侵入模拟

选用扇形砂岩地层模块作为大尺寸地层模型,以钻井液侵入多功能物理模拟系统为平台,实施了长时间油基钻井液侵入实验,总结了侵入过程中地层模块径向电阻率、油基钻井液滤液滤失流量和侵入深度的变化规律,获得了不同物性条件下的油基钻井液侵入特征;实现了地层条件下的砂岩储层油基钻井液侵入数值模拟。研究结果表明：油基钻井液侵入过程中,地层模块径向电阻率向远离井壁方向依次开始增大,且增大速度随径向深度增大而降低。侵入初期,滤液滤失流量迅速减小,累计滤失量增幅变缓,侵入深度较浅;侵入达到动态平衡后,滤液滤失流量趋于稳定,累计滤失量随侵入时间线性增加,侵入深度增大速度极慢。与高孔渗砂岩储层相比,低孔渗砂岩储层中的滤液滤失流量和累计滤失量更大,侵入更快、更深,径向电阻率率先增大且增大速度更快。     

基于大尺寸地层模型的砂岩储层油基钻井液侵入模拟

选用扇形砂岩地层模块作为大尺寸地层模型,以钻井液侵入多功能物理模拟系统为平台,实施了长时间油基钻井液侵入实验,总结了侵入过程中地层模块径向电阻率、油基钻井液滤液滤失流量和侵入深度的变化规律,获得了不同物性条件下的油基钻井液侵入特征;实现了地层条件下的砂岩储层油基钻井液侵入数值模拟。研究结果表明：油基钻井液侵入过程中,地层模块径向电阻率向远离井壁方向依次开始增大,且增大速度随径向深度增大而降低。侵入初期,滤液滤失流量迅速减小,累计滤失量增幅变缓,侵入深度较浅;侵入达到动态平衡后,滤液滤失流量趋于稳定,累计滤失量随侵入时间线性增加,侵入深度增大速度极慢。与高孔渗砂岩储层相比,低孔渗砂岩储层中的滤液滤失流量和累计滤失量更大,侵入更快、更深,径向电阻率率先增大且增大速度更快。     

钻井液和水泥浆对地层损害的室内实验研究

用大量环氧树脂胶结储层油砂岩心进行了钻井液和水泥浆双重动态污染实验研究，发现钻井液是引起岩心渗透率损害的主要因素。去除岩心端面上钻井液滤饼导致水泥浆滤液侵入深度增大。测定水泥浆滤液与岩心反应时生成的固体颗粒量和滤液对岩心渗透率的损害率，发现水泥降滤失剂木质素磺酸钠可减少滤液中固体颗粒析出量和对岩心的损害，ＣＭＣ特点是ＲＣ８００可增大固体颗粒析出量，加重滤液对岩心的损害。     

沙特B区块致密砂岩气层保护技术研究

沙特B区块SAHRA储层孔隙度、渗透率低,平均孔喉中值半径小于0.1 μm,属于典型的致密砂岩气层.认清储层损害机理,设计合理的保护储层的钻井液体系是致密砂岩气藏高效开发的前提.敏感性实验研究结果表明,该储层存在中等偏弱速敏、中等偏弱的水敏和盐敏、以及弱的酸敏和碱敏,水锁程度为中等.针对储层损害特征,选用抗温、低滤失的无黏土KCl钻井液体系,为减轻水锁伤害,在钻井液体系中加入SPAN-80.室内实验结果表明,钻井液污染岩心后气测返排渗透率恢复值可达到75%以上.现场应用储层保护效果良好,ATNB-2井SARHA储层表皮系数为-2.     

理想充填油气层保护技术在青海油田深探井中的应用

青海油田柴达木盆地北缘断块带深探井钻井过程中油气层保护存在一系列技术难点：缺少具有代表性的岩心样品和储层岩性、物性资料；存在高压含气、水层；存在多个储层，各储层之间损害机理有一定差异等。采用人工神经网络储层敏感性预测新方法，对该地区储层进行了敏感性预测。在此基础上，按照理想充填方法对暂堵剂进行了优化设计，并通过大量试验确定出了保护储层的低损害聚磺钻井液配方。现场试验表明：该钻井液体系性能优良，流变性易于调整和控制，抗高温能力强，API滤失量和高温高压滤失量很低，泥饼致密、光滑；油气层保护效果显著，储层渗透率恢复率高达82．54％，表皮系数≤1．5；井壁稳定作用明显，未发生井塌、缩径、划眼等井壁失稳的情况，实现了安全、优质、快速钻进。     

满加尔凹陷东部志留系致密砂岩储层特征

满加尔凹陷东部志留系厚层的致密砂岩具有广阔的天然气勘探前景,但是目前对于致密砂岩储层特征的研究较少。利用薄片鉴定、电子探针、扫描电镜、X衍射、压汞及物性分析等方法,对致密砂岩储层特征进行了研究。与满加尔凹陷东部常规砂岩储层相比,致密砂岩储层具有以下特征:1储层埋深较大;2砂岩成分、结构成熟度较低,岩屑和填隙物含量较高;3物性较差,孔隙度为5%~10%,渗透率为0.1×10~(-3)~1×10~(-3)μm~2;4以原生粒间孔、粒间溶孔、微孔隙等混合孔隙为主,孔隙结构总体较差;5粘土矿物组合以网状伊蒙混层和绿泥石、伊利石为主;6成岩作用较强,处于中成岩B期—晚成岩期。致密砂岩的储集物性受沉积、成岩及构造等多种因素的影响。研究区砂岩离物源近,较低的成分成熟度和结构成熟度、泥质杂基充填等因素不利于原始孔隙大量保存;压实作用是孔隙度降低的主要因素;方解石胶结、石英次生加大降低了孔隙度;局部溶解作用和少量构造裂缝改善了物性。     

鄂尔多斯盆地天环地区盒8段致密砂岩岩石矿物特征及其对储层质量的影响

致密砂岩储层低孔、低渗且非均质性强,储层质量是勘探中的主要风险。通过普通铸体薄片、场发射扫描电镜、包裹体温度分析等实验手段,研究鄂尔多斯盆地天环地区盒8段砂岩岩石学组分及胶结物对不同类型致密砂岩储层质量的影响,对预测致密砂岩气藏潜在有利区具有重要意义。结果表明,石英次生加大、高岭石、伊利石是控制盒8段砂岩质量的主要胶结物,塑性岩屑含量对储层质量也有明显控制作用。石英砂岩以次生溶蚀孔隙为主要的孔隙类型,储层质量主要受石英次生加大和高岭石发育情况控制,孔隙度平均为7.6%,渗透率平均为0.78×10~(-3)μm~2;岩屑砂岩以晶间孔为主要孔隙类型,高含量塑性岩屑和伊利石胶结物控制储层早期致密化,孔隙度平均为4.31%,渗透率平均为0.07×10~(-3)μm~2;岩屑石英砂岩岩石矿物组分含量介于石英砂岩和岩屑砂岩之间,早期压实作用和次生孔隙发育共同控制其储层质量,孔隙度平均为6.64%,渗透率平均为0.34×10~(-3)μm~2。     

塔里木盆地深层中-高渗砂岩储层钻井完井损害评价

针对塔里木盆地A区块深层中孔中-高渗砂岩储层钻井完井过程中储层损害严重的问题,基于储层地质特征分析了潜在的储层损害因素,通过室内损害评价试验和钻井液侵入深度数值模拟评价了储层损害的程度,分析了储层损害的机理,探讨了储层损害控制原则。试验结果为:储层流体敏感性损害率为11%~34%,总体较弱;钻井液损害较严重,钻井液动态损害储层岩样的渗透率恢复率为35%~70%,钻井液滤液静态损害储层岩样的损害率为28%~47%;钻井周期内钻井液滤液侵入储层的深度可达几十米。研究结果表明,钻井液固相颗粒粒径偏小和深层高温下屏蔽暂堵材料的磨蚀粒度降级导致滤饼暂堵能力和承压能力不足,引发固相堵塞和钻井液与地层流体的不配伍反应,造成了A区块深层中-高渗砂岩储层损害。研究成果可为制定深层中孔中-高渗砂岩储层损害控制原则及配套技术措施提供依据。      

Numerical Model of Countercurrent Spontaneous Imbibition in Underbalanced Drilling: Formation Damage Investigation

Abstract

Although mud filtrate invasion is mostly concerned in overbalanced drilling (OBD), it is shown that it also occurs during underbalanced drilling (UBD) operations. UBD is a drilling operation in which the hydrostatic head of a mud column is maintained at a pressure less than that of fluid in the porous medium. Formation damage due to mud invasion in OBD could be eliminated in UBD. However, this benefit of UBD can be missed when pressure suddenly turns to overbalance and/or spontaneous imbibition. During UBD it is difficult to maintain mud pressure less than formation pressure especially for short periods of time for operational reasons such as bit trips, and it will cause major damage due to nonexistence of internal and external mud cake. Also, spontaneous imbibition, which occurs in low-permeable reservoirs, causes drilling fluid invasion. In this case, the hydrostatic head of drilling mud is less than formation pore (oil phase) pressure, but it may be higher than water-phase pressure in the formation because of capillary pressure. This causes the flow of water into the formation, which causes formation damage. The aim of this study is to present a model for spontaneous imbibition of water into the water-wet formation during underbalanced drilling and to investigate the effect of drilling fluid, reservoir rock, reservoir fluid, and drilling operation parameters on the extension of damage in nonfractured formations. The numerical solution of governing equations and sensitivity analysis on different parameters are presented. The results show that in the case of strong capillary pressure, (1) the damage due to spontaneous imbibition is considerable and (2) the most effective criteria are temporary overbalanced and static drilling fluid situations where both increase the extend and amount of drilling filtrate invasion. Also, it was concluded that a low UBD pressure difference causes damage, whereas the very high UBD pressure difference is inefficient.     

欠平衡钻井NW无固相充气钻井液的研究

为了有效配合欠平衡钻井开发低压低渗透气藏，最大限度地保护气层．研制了NW无固相充气钻井液。该钻井液的特点是可避免钻井液中的固相颗粒堵塞储层孔隙，抑制性强，减少滤液进入储层，即削弱水锁损害，保护储层岩石孔隙的连通性；小阳离子具有优先吸附形成一层阳离子保护膜的特点，其分子结构中的憎水基团．起到阻止水分子侵入的作用，进而削弱由低压低渗储层天然渗吸效应产生的水锁损害；司时钻井液滤失量小，仅约为10mL，而且钻井液具有强抑制性，可以减小钻井液对油层岩石渗透率的影响，达到保护储层、增加采收率的目的。该钻井液可满足充气工艺要求。此外，该钻井液密度连续可调，能有效降低液柱压力．形成泡沫群体结构，具有群体封堵、疏水屏蔽及特有的流变特性等良好特性，防止低压地层漏失，保护气层；配方简单，维护使用方便，能够很好地满足欠平衡钻井工程的需要。     

甲酸盐钻井液在大港油田的应用

大港油田在唐家河油田新港508×2断块、沈家铺油田官109-1断块和羊季断鼻等3个区块的7口井上进行甲酸盐钻井液现场试验。在储层压力系数低,上部井眼存在易塌泥岩层的条件下,通过使用甲酸盐钻井液,提高了防塌能力,降低了钻井液密度。该钻井液主要由提粘剂CXV、降滤失剂CXF、井壁保护剂CXG、辅助抑制剂和甲酸盐等组成的低固相体系,根据需要,还可加入消泡剂、水基润滑剂等。该钻井液体系性能稳定,维护处理简单,降低了总固相和膨润土含量,保护了油气层、减轻了钻具与套管的腐蚀;在钻井施工速度、井下安全和油井产油量等方面效果明显,取得了良好的综合效益。     

应用高性能多元醇钻井液保护深层低渗透油气藏

准噶尔盆地中部3区块的深层油气藏具有低渗透储层的典型特征,表现为含水饱和度高、孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质性严重、油气流动阻力大及常伴有天然裂缝等特点。经岩心流动实验证实,水锁是损害该低渗透储层的主要因素之一,渗透率损害率为49.3%~89.2%。应用防液锁技术、理想充填理论及 d₉₀ 规则,研发了具有防水锁、低侵入特点的高性能多元醇钻井液。通过配伍性实验、表面 界面张力评价实验、动态污染实验及水锁实验,对该钻井液的储层保护特性进行了评价。室内实验及现场应用结果表明,该钻井液不仅能够满足超深井安全快速钻井的需要,而且多元醇SYP-1与表面活性剂HAR之间的协同作用能显著降低滤液表面张力和滤液-油界面张力,提高钻井液返排效率,减轻深层低渗透储层水锁损害。     

临兴区块致密砂岩气储层损害机理及钻井液优化

致密砂岩气储层钻井过程中,钻井液入侵将造成严重的储层伤害难题。通过岩心分析技术、岩心流动实验等系统分析了临兴区块致密砂岩气储层主要损害机理,统计并分析了现场钻井液存在的技术难题,并优化出具有良好性能的致密砂岩气储层保护钻井液。研究结果表明,临兴区块致密砂岩气储层岩石具有中-粗砂状结构,胶结致密,孔喉细小,含敏感性黏土矿物,储层潜在严重的水锁伤害与中等偏强的水敏性及应力敏感性损害（临界压力为7.0 MPa）,潜在中等偏弱的速敏性（临界流速为0.75 mL/min）、盐敏性（临界矿化度为7500 mg/L）、碱敏性（临界pH值为10.0）及土酸敏感性损害;临兴区块主要存在储层损害、钻井液漏失、井眼垮塌、摩阻扭矩大与井眼清洁等钻井液技术难题。优化出的钻井液封堵性能良好,滤液表面张力低（23.3 mN·m-1）,能减少固相侵入,削弱水锁效应,提高岩石渗透率恢复值至91.3%,具有良好的储层保护性能。现场应用结果表明,该储层保护钻井液完全满足复杂井段或水平井段钻进的钻井液技术要求。      

大情字井地区储层损害机理及保护储层技术

大情字井地区储层损害问题是钻井完井液固相侵入微裂缝或漏失引起的固相堵塞损害，钻井完井液的滤液侵入储层引起的水敏、水锁和碱敏损害，注水速度过快引起的速敏性损害，以及含高价阳离子的完井液滤液侵入储层引起的无机垢损害。通过分析储层损害因素，制定了一套适合该地区钻井完井液技术。即：①增强钻井完井液滤液的抑制性，降低滤液表面张力；②降低钻井液完井液的滤失量；③配制完井液时，注意其离子含量和矿化度，必须接近地层水的矿化度和离子组成；④在钻井完井液中加入适当粒度的固相粒子，以便形成致密滤饼，降低钻井完井液体系的滤失量，同时对低渗透储层的微裂缝起到一定的封堵作用；⑤为了减轻碱敏损害的程度，钻井完井液的pH最好控制在10左右。该套钻井完井液技术在现场实验中取得了良好效果。     

钻井液活度对川滇页岩气地层水化膨胀与分散的影响

降低水基钻井液活度是解决钻井过程中泥页岩井段井壁失稳的重要技术手段,川滇地区页岩气地层泥质含量高、水敏性强,层理与微裂缝发育,井壁易失稳。以氯化钙等无机盐、甲酸钾等有机盐及丙三醇等有机化合物作为活度调节剂,通过线性膨胀实验、热滚回收实验研究了钻井液活度对宜宾龙马溪组、宜宾五峰组等页岩水化膨胀与分散的影响。结果发现,钻井液活度对页岩水化膨胀和水化分散影响小,泥页岩渗透水化不是上述地区页岩地层井壁失稳的主要原因。解决其井壁失稳问题,应从表面水化、毛管压力及微裂缝等其他机理入手。      

低固相甲酸盐钻井液体系研究

为了解决泥页岩井段井壁不稳定问题造成井下事故和地层损害等问题,研究出甲酸盐钻井液配方。该体系主要由增黏型降失水剂、降滤失剂、润滑剂、抑制剂、甲酸盐等组成。试验结果表明,甲酸盐钻井液具有滤失量小、固相含量低、体系摩阻小、抑制性好和抗污染能力强等优良性能,能较好地防止地层损害与稳定井壁。同时体系的剪切稀释性强,有利于降低循环压耗,充分发挥水力,提高钻井速度。     

核磁共振技术用于评价钻井液对岩心的伤害

由于钻井、完井作业是在井内液柱压力高于地层孔隙压力的条件下进行的，压差的存在使得钻井液中的滤液和固相颗粒大量侵入地层．导致井眼附近渗透率下降．储层受到损害．造成油井产量降低或将油气层完全堵死．没有产能。利用核磁共振技术从三维空间对岩心的污染程度进行了测定。结果表明．岩心在三维空间内的污染程度是不一样的．平行于地层方向上的污染程度高于垂直于地层方向上的污染程度．岩心受到污染后．小孔道孔径减小的幅度明显大于大孔道孔径。对于低渗透岩心．虽然钻井液的侵入深度浅。但是一旦受到污染。反排效果较差。渗透率恢复值最小。污染程度最严重。     

深层气钻井完井液技术

针对东濮凹陷天然气藏储层特征,研究了保护天然气储层的钻井完井液体系.该体系表面张力低,滤失量低,流变性和润滑性好,抑制性强,高温下性能稳定,能有效降低水锁和水敏对储层造成的损害.经现场应用保护储层效果显著,钻井完井液性能优良,直接增加了单井油气产量,提高了天然气的勘探开发效率.