低渗砂岩储层钻井完井液技术研究
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摘要
我国低渗透油气田开发越来越受到重视,但由于低渗储层的特殊性,特别是存在孔喉半径小、非均质性强、泥质影响大、微裂缝发育等特点,使其特别容易受到伤害。因此,需要开发出新型低伤害钻井完井液体系,以更好的提高单井产能。本论文主要针对低渗砂岩油气藏钻井保护关键问题,研究初步形成了低渗砂岩储层损害评价技术及其保护钻完井液体系,已在现场试验中取得了明显效果。
本文自主研制了低渗储层伤害评价装置,该仪器能够满足渗透率低达0.1mD条件下岩心流动测试；建立毛管自吸与液相滞留的水相圈闭损害评价方法,为低渗储层伤害评价奠定基础。研究了低渗砂岩储层伤害机理,明确了致密砂岩储层水相圈闭损害的主要控制因素。
采用岩心观测、薄片分析、岩心造缝模拟应力实验法、加载裂缝图像综合分析方法,研究了原地应力条件下的裂缝的开启和闭合情况,明确了低渗储层应力伤害程度及其机理。
针对非射孔完井低渗透储层存在的固相污染带不能通过射孔解除,并且存在较严重的水锁伤害,通过在钻井液中避免加入对储层伤害严重的粘土、采用可降解处理剂、加入防水锁材料,完井后通过生物酶来降解钻井液中的聚合物,促进滤液的返排,研制出新型防水锁无粘土钻井液和新型生物完井液；在鄂尔多斯和胜利油田多个低渗储层获得明显应用成效；对大牛地气田伤害机理进行深入分析,制定了储层保护技术措施,完成了15口井的储层保护现场试验,结束了大牛地气田需要压裂才能见产的历史。
针对低渗气层存在的超低含水饱和度,采用常规水基钻井液会产生严重的自吸伤害,即使采用常规欠平衡作业由于欠平衡压差不能抵消毛管自吸力也会产生逆流自吸,研制出新型高效抗油泡沫钻井液体系,在DP14、DP19和DP22井完成了现场试验,该技术取得初步成功,但相关的配套技术还需要进一步研究完善。
针对非射孔完井常规钻井液形成的滤饼必须通过酸洗解除,不仅增加了作业周期,而且还可能造成二次污染,利用新研制的纳米碳酸钙-疏水改性淀粉关键处理剂,研制出新型具有自主知识产权的自解堵钻井液体系,该体系抗温性好,抗盐抗钙能力强,抗土侵能力强,油层保护性能好,渗透率恢复值均在90%以上。该体系形成的泥饼具有很强疏水性,对水相渗透率极低,对油相渗透率极高。在油相的浸泡条件下,能够自行解除和剥落,从而实现泥饼的自解除。
The oil and gas production from low permeability formation received more and more emphasis in China. The specific characteristics of low permeability reservoir, such as narrow pore throat, strong anisotropy, high content of clay and rich with micro- fractures, make the reservoir more prone to be damaged. So it need the newly developing low-damage drilling and completion fluid systems and formation damage control measures to increase the production of individual well. This thesis mainly studied the bottleneck problems restricting the exploitation and development of low permeability sandstone oil and gas field. New evaluation technologies of formation damage of low permeability sandstone formation and reservoir protecting drilling and completion fluids have been developed, and the comprehensive technologies have been tested.
The Formation Damage Evaluation Apparatus has been developed, through which the core flooding test can be done for permeability as low as 0.1 mD. The capillary imbition and liquid retention methods have developed to found the low permeability evaluation methods.
The formation damage mechanisms has been studied in details. Water trapping is the main damage factor in low permeability and the controlling factors to reducing the water trapping in compact sandstone gas reservoir.
Using loading core micro imaging analysis system, the integrated measures coupling with core observation and thin section analysis, core fracturing simulation stress and loading core micro imaging analysis has been established, which can be used to study the opening and closure of fractures under primary crustal stress, and the formation damage induced by stress can be determined in quantity.
Newly developed anti- water blocking clay free drilling fluid and bio-completion has been used in many tiny reservoirs of Erdos Block Gas Field and Shengli Oilfield. The formation damage mechanisms has been studied and the reservoir protection measures has been established. Through reservoir protecting technology application in 15 wells, better results have been achieved. The history of no production without fracturing was ended.
The newly developing anti-oil high efficiency foam drilling fluid has been successfully used in three wells DP 14, DP19 and DP22, but during the drilling, there are some matching technologies should be further investigated.
The self blocking-removing drilling fluid system with proprietary intellectual property rights has been developed, which exhibits anti-high temperature, strong anti-calcium ion, strong anti-cuttings, benign reservoir protecting, and so on. The mean recovery permeability can be higher than 90.0%. The mudcake is more hydrophobic, which can resist the water passing and liberate the oil phase. When soaking in the oil phase, the mudcake can be removing completely, realizing the formation damage self removing.
本文自主研制了低渗储层伤害评价装置,该仪器能够满足渗透率低达0.1mD条件下岩心流动测试；建立毛管自吸与液相滞留的水相圈闭损害评价方法,为低渗储层伤害评价奠定基础。研究了低渗砂岩储层伤害机理,明确了致密砂岩储层水相圈闭损害的主要控制因素。
采用岩心观测、薄片分析、岩心造缝模拟应力实验法、加载裂缝图像综合分析方法,研究了原地应力条件下的裂缝的开启和闭合情况,明确了低渗储层应力伤害程度及其机理。
针对非射孔完井低渗透储层存在的固相污染带不能通过射孔解除,并且存在较严重的水锁伤害,通过在钻井液中避免加入对储层伤害严重的粘土、采用可降解处理剂、加入防水锁材料,完井后通过生物酶来降解钻井液中的聚合物,促进滤液的返排,研制出新型防水锁无粘土钻井液和新型生物完井液；在鄂尔多斯和胜利油田多个低渗储层获得明显应用成效；对大牛地气田伤害机理进行深入分析,制定了储层保护技术措施,完成了15口井的储层保护现场试验,结束了大牛地气田需要压裂才能见产的历史。
针对低渗气层存在的超低含水饱和度,采用常规水基钻井液会产生严重的自吸伤害,即使采用常规欠平衡作业由于欠平衡压差不能抵消毛管自吸力也会产生逆流自吸,研制出新型高效抗油泡沫钻井液体系,在DP14、DP19和DP22井完成了现场试验,该技术取得初步成功,但相关的配套技术还需要进一步研究完善。
针对非射孔完井常规钻井液形成的滤饼必须通过酸洗解除,不仅增加了作业周期,而且还可能造成二次污染,利用新研制的纳米碳酸钙-疏水改性淀粉关键处理剂,研制出新型具有自主知识产权的自解堵钻井液体系,该体系抗温性好,抗盐抗钙能力强,抗土侵能力强,油层保护性能好,渗透率恢复值均在90%以上。该体系形成的泥饼具有很强疏水性,对水相渗透率极低,对油相渗透率极高。在油相的浸泡条件下,能够自行解除和剥落,从而实现泥饼的自解除。
The oil and gas production from low permeability formation received more and more emphasis in China. The specific characteristics of low permeability reservoir, such as narrow pore throat, strong anisotropy, high content of clay and rich with micro- fractures, make the reservoir more prone to be damaged. So it need the newly developing low-damage drilling and completion fluid systems and formation damage control measures to increase the production of individual well. This thesis mainly studied the bottleneck problems restricting the exploitation and development of low permeability sandstone oil and gas field. New evaluation technologies of formation damage of low permeability sandstone formation and reservoir protecting drilling and completion fluids have been developed, and the comprehensive technologies have been tested.
The Formation Damage Evaluation Apparatus has been developed, through which the core flooding test can be done for permeability as low as 0.1 mD. The capillary imbition and liquid retention methods have developed to found the low permeability evaluation methods.
The formation damage mechanisms has been studied in details. Water trapping is the main damage factor in low permeability and the controlling factors to reducing the water trapping in compact sandstone gas reservoir.
Using loading core micro imaging analysis system, the integrated measures coupling with core observation and thin section analysis, core fracturing simulation stress and loading core micro imaging analysis has been established, which can be used to study the opening and closure of fractures under primary crustal stress, and the formation damage induced by stress can be determined in quantity.
Newly developed anti- water blocking clay free drilling fluid and bio-completion has been used in many tiny reservoirs of Erdos Block Gas Field and Shengli Oilfield. The formation damage mechanisms has been studied and the reservoir protection measures has been established. Through reservoir protecting technology application in 15 wells, better results have been achieved. The history of no production without fracturing was ended.
The newly developing anti-oil high efficiency foam drilling fluid has been successfully used in three wells DP 14, DP19 and DP22, but during the drilling, there are some matching technologies should be further investigated.
The self blocking-removing drilling fluid system with proprietary intellectual property rights has been developed, which exhibits anti-high temperature, strong anti-calcium ion, strong anti-cuttings, benign reservoir protecting, and so on. The mean recovery permeability can be higher than 90.0%. The mudcake is more hydrophobic, which can resist the water passing and liberate the oil phase. When soaking in the oil phase, the mudcake can be removing completely, realizing the formation damage self removing.
引文
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