钻井液作用下页岩破裂失稳行为试验

为揭示富有机质脆性页岩与钻井液之间的相互作用对井壁失稳潜在影响,以层理发育的脆性页岩为研究对象,利用蒸馏水、油基钻井液、硅酸盐钻井液及其滤液,开展钻井液高温浸泡试验,从宏观和微观方面描述页岩破裂失稳过程与机制。结果表明:钻井液侵入带来的水化膨胀与碱液侵蚀是页岩化学损伤的主要形式,也是诱发脆性页岩破裂失稳的直接原因;钻井液作用下,页岩主要沿层理面破裂,破裂根本原因是层理微缝的扩展、延伸乃至贯通形成宏观裂缝,诱发页岩失稳。室内试验与现场应用均证实,提高钻井液封堵性、降低滤失量,减弱水化与碱液侵蚀对页岩破裂失稳影响,有助于提高井壁稳定性,也是页岩气井防塌水基钻井液体系设计的主要技术思路。     

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。     

考虑孔洞沟通性的碳酸盐岩储层应力敏感性实验

油气井钻井过程中井筒液柱压力变化,作为主要漏失通道的裂缝发生应力敏感性,裂缝张开而使工作液固相颗粒粒径与裂缝宽度不匹配,导致井漏发生并恶化。孔洞存在及沟通性质影响裂缝的应力敏感程度,选用致密碳酸盐岩露头岩样,制取不同洞径、不同沟通情况的单一孔洞、双孔洞（不沟通）和双孔洞（沟通）6类裂缝岩样开展应力敏感性实验。实验结果表明,单孔洞（5 mm）、单孔洞（10 mm）、双孔洞（5 mm,不沟通）、双孔洞（5 mm,沟通）、双孔洞（10 mm,不沟通）、双孔洞（10 mm,沟通）6种缝洞类型岩样的平均应力敏感系数     

裂缝性致密储层钻井完井液漏失损害带模拟

裂缝性致密储层钻井完井时,钻井完井液固相及其滤液极易侵入储层,使近井地带渗透率下降,影响油气井 产能。以九龙山构造珍珠冲组致密砾岩储层为研究对象,基于双重连续介质模型,建立了钻井完井液在裂缝网络中的 径向溶质运移数学模型,通过有限差分法求解,确定了不同时间下距离井筒不同位置的钻井完井液无因次浓度分布剖 面,定量评价了钻井完井液的漏失损害程度,并通过压力恢复试井解释以及钻井完井液动态损害评价实验对模拟结果 进行了验证。模拟结果表明：钻井完井液的侵入深度随井漏时间的增加而增加;漏失损害带半径约为17 m,表皮系数 为7.50,试井解释及室内实验结果同数值模拟结果的相对误差均小于10%,证明了模型的可靠性。     

考虑氧化作用的富有机质页岩吸附水量

页岩气井大型水力压裂后压裂液返排率普遍较低,滞留压裂液可能诱发页岩产生裂缝,但在水力裂缝与天然裂缝中占据有效气体传输通道,影响压裂效果。选取四川盆地龙马溪组典型富有机质页岩,采用填砂管与粒状页岩模拟体积改造的页岩气层,开展了蒸馏水与氧化液体积改造后页岩气层吸附水量的对比实验,明确了氧化对压裂液渗吸分散到裂缝附近基块孔隙的作用与机理。结果表明,与蒸馏水相比,氧化作用可以增强页岩渗吸分散水相作用,降低页岩孔隙空间内的自由水量,增加页岩吸附水量;富有机质页岩氧化作用消耗有机质,分解有机黏土复合体,裂缝与孔喉壁面更多的黏土矿物接触压裂液,增加黏土矿物吸附水量,降低裂缝面及基块孔隙含水饱和度,释放渗流空间。建议根据具体工程地质特征,优选氧化性流体的加入时间及用量,充分发挥滞留氧化性压裂液的造缝能力,促进压裂液渗吸分散,实现压裂液少返排或零返排,增大气体在裂缝中有效渗流通道。     

碱敏损害是塔里木盆地东河塘构造东河1井减产的主因

利用岩相学分析手段,结合东河1井(塔里木盆地一口重要的油气发现井)减产的主要原因是高pH值盐水压井液造成的碱敏损害,揭示出:以高岭石为主,伊/蒙间层矿物含量低,间层比亦低的粘土矿物微结构属稳定类型,从而决定了储层潜在损害必以碱敏为主。这与实验和矿场试验结果恰好吻合。碱敏损害的机理包括:粘土断键处电性变化而使微结构失稳、阳离子交换、新矿物相生成等。由此提出了相应的缓解碱敏损害的技术措施。     

油气田开发地质学:发展趋势与策略

作为现代石油地质学与油气田开发工程的交叉学科,油气田开发地质学为提高油气田开发水平及技术应用效果发挥了重要作用。未来油气藏描述技术将以快速获得油气藏各尺度下的三维结构动态变化信息为目标,对油气藏物理化学、地球化学性质的变化及评价、控制技术的需求将更加迫切。剩余油分布理论及预测技术、油气藏开发演变理论与控制工程将大有所为。复杂油气藏的认识将更多的依赖于地质力学、岩石物理学、界面化学、粘土矿物学、纳米科学与技术。文章讨论了学科中长期发展目标和战略任务,指出油气藏岩石物理学、油气藏开发地球化学、非常规天然气开发地质学、油气藏描述及开发地质建模、剩余油分布理论及开发工程是优先重点发展领域,强调必须狠抓典型基地建设,形成长期稳定的理论和技术创新基地。     

煤岩孔隙结构特征及其对储层损害的影响

煤岩特殊的孔隙结构及甲烷赋存和产出方式决定了其损害机理与常规储层存在明显差异。在此以六盘水地区亦资孔盆地二叠系煤岩气藏为对象,应用压汞和扫描电镜等手段,研究煤岩储层孔隙类型和孔隙结构特征,结合煤岩学、敏感性及工作液损害评价实验,探讨了煤岩气层损害机理。研究表明,煤岩中常见植物组织孔和气孔,裂缝发育,属双重孔隙介质,表现出很强的应力敏感性。工作液易通过天然裂缝系统侵入煤层中,导致裂缝内的固相沉积、水相圈闭和高分子处理剂吸附滞留损害。     

致密砂岩含水饱和度建立新方法-毛管自吸法

为了能够准确模拟原地条件,在岩心中建立所需的含水饱和度并保证水在岩心中均匀分布、不改变岩心的孔隙结构和成分是十分必要的。目前,建立含水饱和度的方法主要有烘干法（或风干法）、离心法和驱替法。鉴于致密砂岩气层岩性致密,并普遍存在超低含水饱和度现象,利用这些方法在致密砂岩岩心中建立低于束缚水饱和度的含水饱和度状态是十分困难的或不现实的,因此提出了一种建立含水饱和度的新方法—毛管自吸法,利用该方法能够在致密岩心中建立所需的含水饱和度,并通过实验证实了该方法是可行的。     

粘土矿物产状和微结构对地层损害的影响

对120块岩样XRD、SEM分析结果表明,下二门油田纵向粘土矿物演化规律明显,浅、上层系以蒙皂石—高岭石组合为主,中、下层系为绿泥石—高岭石—伊/蒙间层组合,深层系为绿泥石—伊利石组合。发育七种粘土微结构类型,地层微粒的稳定性由占主导地位的微结构类型决定。微结构稳定性序列为层流状>绒球状>畴状>叠片支架状>絮团状>蜂窝状>支架状。预测碱敏、水敏、盐敏和出砂是最严重的地层损害方式。