超低渗透钻井液作用机理及其应用研究

论文摘要

随着深层油气钻探技术发展,钻遇地层更复杂多样,往往裸眼井段也越来越长,对钻井液提出了更高的要求。本文结合中国石油化工集团公司重点课题,在深入探讨超低渗透水基钻井液作用机理的基础上,研究开发出超低渗透剂YHS-1以及超低渗透钻井液体系。超低渗透钻井液主要利用界面化学原理,能在井壁表面形成超低渗透性薄膜,阻缓或防止钻井液进入地层,该密封膜的独特性在于它的可逆性,即在负压条件下,密封膜容易脱离井壁岩石表面,对储层伤害较轻。可主要用于解决复杂多压力层系易发生的井漏、卡钻、坍塌和油层损害等共存的技术难题。本文采用化学合成法研制出主要的超低渗透处理剂YHS-1,并实现了工业化生产。通过显微实验测得,该剂的水溶液具有球状胶束结构,其粒径分布较均匀,粒径范围在610-660nm;该超低渗透处理剂具有较强的封堵孔隙和承压能力。自主研制了GA型超低渗透钻井液砂床滤失仪,并建立了测定超低渗透钻井液体系的滤失方法,该方法能够监控滤液在地层的渗滤情况,所承最高压力达到3MPa;自主研制了多功能岩芯流动实验仪,并建立了渗透率恢复值、岩芯滤失以及承压强度的测定方法,用以研究其承压机理和油层保护机理;自主研制了WSM-01型高温高压井壁稳定模拟装置,用以研究超低渗透钻井液体系的防塌性能和防塌机理。借助可视砂床渗透实验、压力传递实验、吸附实验、泥饼显微照相技术以及承压实验,探讨了超低渗透钻井液作用机理。（1）保护油气层作用机理:超低渗透钻井液通过在井壁表面形成致密的超低渗透封闭薄层（膜）,能有效封闭渗透性地层和微裂缝泥页岩地层,实现接近零滤失钻井,且封闭层位于岩石表面,易于清除,可显著减小钻井液对储层的损害,有利于保护油气层;（2）防塌作用机理:当超低渗透钻井液开始向页岩地层渗透时,聚合物胶束参与在孔喉处形成超低渗透封闭膜,阻缓或阻止滤液侵入引起的水化膨胀和分散;另一方面,该体系本身具有良好的页岩抑制性,即使少量进入也不会引起页岩的严重分散膨胀,有助于井壁稳定;（3）防漏作用机理:超低渗透钻井液能够有效提高地层承压能力,阻缓压力传递和滤液侵入,也能有效防止井漏的发生。在单剂优选的基础上,利用正交实验得出了超低渗透钻井液优化配方,结合油田不同地层条件,已完成了203口井的现场试验与应用,取得了较好的勘探开发效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究主要内容
• 第2章 超低渗透钻井液评价方法研究
• 2.1 注射器测试法
• 2.2 API 滤失仪（砂床）测试法
• 2.3 可视中压砂床滤失仪测试法
• 2.4 高温高压砂床滤失评价方法
• 2.5 GA 型超低渗透砂床滤失仪的研制
• 2.6 多功能岩芯流动实验评价方法
• 2.7 压力传递实验方法
• 2.8 本章总结
• 第3章 超低渗透处理剂研究
• 3.1 超低渗透剂研制思路
• 3.2 超低渗透主剂的研制
• 3.3 超低渗透辅剂的优选
• 3.4 超低渗透剂的性能评价
• 3.5 本章总结
• 第4章 超低渗透处理剂的作用机理研究
• 4.1 吸附机理研究
• 4.2 成膜机理研究分析
• 4.3 油气层保护机理探讨
• 4.4 防塌作用机理实验研究
• 4.5 防漏作用机理探讨
• 4.6 本章总结
• 第5章 超低渗透钻井液体系配方优化研究
• 5.1 体系配伍处理剂研选
• 5.2 体系配方及其性能评价
• 5.3 本章总结
• 第6章 超低渗透钻井液体系现场试验与应用
• 6.1 工业生产中试及室内评价
• 6.2 现场试验与应用
• 6.3 本章总结
• 结论与建议
• 一、 在超低渗透钻井液特性评价方法研究方面
• 二、在超低渗透主要处理剂研制和表征方面
• 三、 在超低渗透主要处理剂作用机理研究方面
• 四、 在超低渗透钻井液体系配方优化研究方面
• 五、 在超低渗透钻井液现场试验与应用方面
• 六、建议
• 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