深井超深井钻井堵漏材料高温老化性能评价

深井超深井钻进裂缝性油气层极易发生频繁的钻井液漏失,造成严重储层损害和重大经济损失。储层段钻进过程中经常发生重复性漏失,意味着仅用酸溶率、粒度分布等常规堵漏材料评价指标已不能满足钻井液漏失控制工程需要。笔者以塔里木盆地克深气田钻井常用的核桃壳、毫米级碳酸钙为研究对象,开展了堵漏材料高温老化评价实验。实验评价结果表明,在180℃的柴油中老化24 h后,核桃壳的颜色由黄色变成黑色,质量损失率为25.16 % ,摩擦系数下降28.24 % ,抗压强度下降21.21 % ;毫米级碳酸钙的颜色由白色变成淡黄色,质量损失率为2.47 % ,摩擦系数下降1.33 % ,抗压强度基本不变;由高温老化后的核桃壳和毫米级碳酸钙所形成的封堵层,其承压能力下降了48.84 % 。分析指出,堵漏材料高温老化失效是深井超深井裂缝封堵层结构破坏并在储层段发生重复性漏失的一个重要因素。     

注气过程中煤层裂纹扩展速度研究

煤层中通常会通过注N2、CO2提高煤层气采收率或实现CO2埋存,注入的气体将使煤层中裂纹发生扩展,诱发煤层失稳。以宁武盆地9号煤层为研究对象,开展等温吸附实验定量研究了煤岩对N2、CO2的吸附量,并开展三轴压缩力学实验定量研究了N2、CO2吸附对煤岩力学强度的影响;分析了煤岩中裂纹扩展机理,根据断裂力学理论推导出含气煤岩中的裂纹扩展速度方程,并根据方程计算出注不同气体时煤岩中的裂纹扩展速度。研究表明,在相同平衡压力下,煤岩对CO2的吸附量是CH4的6倍;煤岩饱和CO2后的力学强度明显低于饱和N2的力学强度;煤层注CO2比注N2引起的裂纹扩展速度更大,并且注气压力越高扩展速度越大。该理论成果能够为优化注气的比例及注气压力提供理论指导,并且对防止煤层失稳,保障顺利注气具有重要意义。     

水膜厚度变化——特低渗透砂岩储层盐敏性的新机理

选择胜利油田惠民地区特低渗透砂岩样品,利用XRD和SEM分析样品的粘土矿物组成及产状,采用ZetaProbe电位仪测定粘土矿物在4种以地层水矿化度为参照的实验流体及不同pH值条件下的动电电位.结果显示,实验流体所含阳离子浓度均超过平衡粘土矿物表面负电荷需要的临界电解质浓度,达到阳离子过饱和状态,使其动电电位在较宽的pH值范围内保持正值.评价样品的盐敏损害程度,并与粘土矿物在实验流体中的动电电位数据进行比较分析,研究表明,对于以高岭石-绿泥石-伊利石、绿泥石-伊利石粘土矿物组合为主的特低渗透砂岩油层,盐敏损害主要由流体矿化度降低,水膜厚度增加,有效孔喉半径减小,流体渗流阻力增加而引起的.     

先兆漏失诊断——钻井液漏失控制的一个关键

以往钻井液漏失机理及漏失控制技术研究被较多关注,而漏失监测及短临诊断方面的研究未予以足够重视,缺乏针对钻井液漏失过程的阶段分析.提出了"先兆漏失"新概念,以缝洞性碳酸盐岩为例,从潜在漏失层地质特征、不同漏失类型的发生机理及漏失特征、现场录井技术方面,探讨了井漏发生征兆及漏失监测,勾画了先兆漏失诊断研究的基本框架.分析表明,漏失层裂缝参数变化、钻井液漏失动态分析、随钻漏失实时监测技术是实现先兆漏失诊断的关键.亟待研究漏失发生过程中的裂缝参数变化理论,运用微震技术监测井下岩石破裂与裂缝扩展,发展智能化的随钻漏失数据实时监测系统,完善先进的先兆漏失诊断理论与技术框架.     

川东北裂缝性碳酸盐岩气层钻井完井保护技术

为实现高酸性裂缝性碳酸盐岩气藏的安全钻井和气层的及时发现,以四川盆地川东北探区碳酸盐岩储层为研究对象,开展了钻井完井随钻暂堵堵漏及储层保护技术的研究.现场资料、X衍射及SEM分析表明,研究区H2S与CO2体积分数高,敏感矿物发育,井漏等钻井安全事故频发,储层损害十分严重,影响了探区天然气勘探开发的进程.针对储层及钻井安...     

油气储层岩石毛细管自吸研究进展

毛细管自吸是水驱油气藏和裂缝性油气藏开采的重要机理,也是造成致密气藏水相圈闭损害的主要因素.综述分析毛细管自吸的机理认为,储层岩石毛细管自吸包括润湿相饱和度增加和重新分布2个过程.着重研究初始含水饱和度、物性、裂缝、流体性质和岩石表面性质对毛细管自吸速率影响实验的进展,低初始含水饱和度和裂缝的存在促进毛细管自吸过程,储层损害抑制毛细管自吸,流体界面张力改变和岩石润湿修饰可调控岩石毛细管自吸.毛细管自吸在岩芯分析、提高油气采收率、储层损害评价、工作液优选方面已体现出优越性,为注水、聚合物开采提高油气采收率和有效保护油气层提供依据,将成为研究致密油气藏的重要手段.     

变围压条件下致密砂岩力学性质实验研究

 储层有效应力改变条件下的岩石力学性质认识对气藏高效开发十分重要，但理想的实验方法及结果较少。为研究气藏开发过程有效应力不断增加时致密砂岩力学性质的变化规律，在GCTS–RTR–1000型三轴岩石测试系统上进行了有效应力不断增加条件下三轴压缩变形实验。实验结果表明，随着围压的增加致密砂岩变形模量和泊松比不断增加。与常规恒定净围压下力学实验对比，在同一净围压下，围压不断增加时的变形模量要高于恒定围压下的变形模量、围压不断增加条件下测得的泊松比则较恒定围压下测得的泊松比低。     

油基钻井液对超深裂缝性致密砂岩气藏的保护能力评价

以塔里木盆地山前白垩系巴什基奇克组某超深、裂缝性致密砂岩气藏为研究对象,探究油基钻井液对其储层的损害机理,以便于完善油基钻井液储层保护能力评价方法和优选原则。为此开展了钻井液滤液损害、钻井液体系动态损害以及滤饼承压能力室内实验,完善了该钻井液储层保护能力的室内评价方法。首先进行固相粒度分析前进行钻井液预处理,然后模拟动态损害过程评价钻井液返排渗透率恢复率,最后开展滤饼承压能力评价。实验结果表明:1主要的储层损害方式为固相侵入、液相圈闭损害;2油基钻井液滤液对基块损害程度为强;3钻井液体系对裂缝动态损害程度达到中等偏强—强,钻井液滤饼仅对100μm及以下缝宽裂缝具有封堵能力。结论认为,应用油基钻井液保护该类储层应优先保证油基钻井液滤饼承压能力,同时兼顾动态损害渗透率恢复率和液相圈闭损害程度。     

致密砂岩储层水相圈闭损害及防治方法探索

致密砂岩气藏孔喉细微、毛管压力高、局部超低含水饱和度,极易发生水相圈闭损害,降低气井产能。利用相圈闭系数法评价了鄂尔多斯盆地M气田上石盒子组水相圈闭损害程度,通过展开毛管自吸、液相滞留评价实验分析了损害发生的原因,利用界面润湿性修饰处理剂FW-134开展了损害预防及解除研究。结果表明,上石盒子组储层潜在强水相圈闭损害;物性相对较好的盒2+3段储层水相自吸能力较盒1段强,液相平均返排率10%数47%,滤液返排率22.4%数32.3%,物性好的储层返排率相对较高;润湿性修饰为气润湿能有效抑制液相自吸,液相返排率由56.3%提高到了83.4%,使气测渗透率恢复程度由66.1%提高至88.2%。利用界面修饰处理剂使岩石润湿性由水湿变为气润湿,是有效预防和缓解致密气藏水相圈闭损害发生的重要途径,对恢复气井产能具有重要意义。     

基于分形理论的粗糙裂缝钻井液漏失模型研究

当前的漏失模型均未充分考虑裂缝粗糙度对钻井液漏失的影响,对粗糙裂缝的漏失规律认识不清,反演得到的裂缝宽度误差大。为此,基于分形理论建立了二维粗糙裂缝模型,采用赫-巴模式描述了钻井液的非牛顿流变特性,采用指数方程描述了裂缝的非线性变形特征,建立了钻井液漏失模型,并采用中心差分方法对方程进行了数值求解,分析了网格尺寸、分形维数及标准差对钻井液漏失速率及累计漏失量的影响。研究结果表明,模拟网格尺寸足够大时,数值模拟结果的可靠度较高;随着标准差增大,微凸体数量增加、起伏程度提高,漏失速率及累计漏失量显著减小;分形维数对漏失的影响与裂缝面是否接触紧密相关,没有接触时影响较小,接触后随着接触面积增大影响增大。研究表明,建立的漏失模型可为认识漏失机理和反演裂缝宽度提供理论参考。