低渗砂岩储层钻井完井液技术研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 低渗储层伤害机理研究进展
• 1.2.2 低渗油藏保护评价方法及预测研究进展
• 1.2.3 低渗储层钻井液技术进展
• 1.2.4 低渗储层完井解堵技术进展
• 1.2.5 低渗砂岩储层钻井完井液发展趋势
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 低渗砂岩储层伤害机理研究
• 2.1 低渗砂岩储层伤害评价实验装置研制
• 2.1.1 低渗砂岩储层伤害评价实验装置的设计思路
• 2.1.2 主要结构及测试原理
• 2.1.3 模拟损害参数及计算
• 2.1.4 主要参数的确定与技术指标
• 2.1.5 损害评价系统的硬件设计
• 2.1.6 系统动力源筛选
• 2.1.7 低渗砂岩储层伤害评价实验装置的软件设计
• 2.1.8 仪器的性能检测
• 2.2 低渗砂岩储层敏感性常规"五敏"实验
• 2.2.1 低渗储层粘土矿物与潜在损害
• 2.2.2 "五敏"实验方法
• 2.2.3 低渗砂岩储层的"五敏"性研究
• 2.3 低渗砂岩储层应力敏感伤害机理研究
• 2.3.1 裂缝宽度应力敏感性研究
• 2.3.2 低渗砂岩储层的应力敏感性
• 2.4 水相圈闭的伤害机理研究
• 2.4.1 水相圈闭产生原因
• 2.4.2 水相圈闭解除方法研究
• 2.4.3 控制水相圈闭损害的因素
• 2.5 钻井完井液固相伤害机理研究
• 2.5.1 固相侵入伤害
• 2.5.2 固相损害技术对策
• 2.6 本章小结
• 第三章 低压低渗砂岩储层泡沫钻井液技术研究
• 3.1 泡沫液膜微观动力学研究
• 3.1.1 发泡能力的研究
• 3.1.2 泡沫高温稳定机理研究
• 3.1.3 泡沫井下析液作用机理
• 3.1.4 泡沫井下携岩机理研究
• 3.2 高效抗油泡沫钻井液体系
• 3.2.1 发泡剂的研选
• 3.2.2 发泡剂的可循环性实验
• 3.2.3 发泡剂的性能评价
• 3.2.4 高效泡沫钻井液配方优选
• 3.2.5 高效泡沫钻井液体系性能评价
• 3.3 高效抗油泡沫钻井液设备配套及工艺技术
• 3.3.1 高效泡沫钻井液应用配套设备
• 3.3.2 现场工艺技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 中低压低渗砂岩储层无粘土防水锁钻井完井液技术研究
• 4.1 无粘土钻井液技术研究
• 4.1.1 无粘土钻井液主要处理剂优选
• 4.1.2 无粘土钻井液配方优选
• 4.1.3 无粘土钻井液储层伤害评价
• 4.1.4 无粘土钻井液处理剂降解性能评价
• 4.1.5 无粘土钻井液高温稳定性能评价
• 4.2 生物完井液技术研究
• 4.2.1 实验药品、仪器及方法
• 4.2.2 生物完井液配方优选
• 4.2.3 生物完井液优化配方及性能
• 4.3 无粘土钻井完井液现场工艺技术
• 4.3.1 钻井液配制
• 4.3.2 无粘土钻井液现场工艺技术
• 4.3.3 生物完井液现场工艺技术
• 4.4 本章小结
• 第五章 中高压低渗砂岩储层自解堵钻井液技术
• 5.1 基本思路
• 5.2 自解堵钻井完井液关键处理剂的合成与表征
• 5.2.1 实验药品
• 5.2.2 合成与表征方法
• 5.2.3 HS-NC复合物的性能
• 5.3 自解堵钻井完井液初步研究
• 5.3.1 利用d90理想充填理论优化解堵钻井液体系
• 5.3.2 自解堵钻井液性能评价
• 5.4 自解堵钻井液作用机理分析
• 5.4.1 吸附作用机理分析
• 5.4.2 突破压力实验
• 5.4.3 砂床实验
• 5.4.4 表面润湿性分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 低渗砂岩储层保护钻井完井液技术现场应用
• 6.1 高效泡沫钻井液的现场应用
• 6.1.1 DP14井概况
• 6.1.2 高效泡沫钻井液配制与维护措施
• 6.1.3 高效泡沫钻井液的钻进情况
• 6.1.4 高效泡沫钻井液的钻井参数
• 6.1.5 应用效果
• 6.2 无粘土防水锁钻井完井液现场应用
• 6.2.1 DF2井的概况
• 6.2.2 DF2井钻井液技术对策
• 6.2.3 储层保护
• 6.2.4 安全钻井
• 6.2.5 钻井完井液施工情况
• 6.2.6 无粘土防水锁钻井液完井液技术小结
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简介