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保护油气层屏蔽暂堵技术研究

本文针对改性钻井液在完井过程中固相含量对油气层的损害情况,研究探讨了屏蔽式暂堵技术,通过对其作用原理、作用机理、影响因素进行介绍,以及分析其在相关油田中的应用,指出了屏蔽式暂堵技术在油气层保护方面有着重要的作用和发展前景。

保护油气层屏蔽暂堵技术研究X

路 萍1,黄志强2

(1.长江大学石油工程学院;2.长江大学油气井工程研究所,湖北荆州 434023)

  摘 要:本文针对改性钻井液在完井过程中固相含量对油气层的损害情况,研究探讨了屏蔽式暂堵技术,通过对其作用原理、作用机理、影响因素进行介绍,以及分析其在相关油田中的应用,指出了屏蔽式暂堵技术在油气层保护方面有着重要的作用和发展前景。

关键词:固相;屏蔽暂堵;油层保护

  中图分类号:T E258  文献标识码:A  文章编号:1006—7981(2012)06—0089—02

  在钻井过程中,为了降低成本和简化钻井工艺,利用改性钻井液作为完井液,已成为一种行之有效的方法。但实际钻开储层时,钻井液中的高固相含量及固相粒子的多级分散,对油层的高压差、长时间浸泡等损害油层的因素也是无法避免的,而屏蔽式暂堵技术就是解决此类问题的一种重要技术。

1 屏蔽暂堵技术保护油气层原理

该项技术主要是利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律,即人为地在钻井液中加入一些与油层孔喉的堵塞机理相匹配的架桥粒子、填充粒子和可变形的封堵粒子,使这些粒子能快速地(十分钟)在井壁周围10cm以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环,阻止钻井液中的固相和液相进一步侵入油层。从而消除钻井和固井时钻井液、水泥浆对油层的损害,同时也消除了浸泡时间过长对油层的损害。

2 屏蔽暂堵技术保护油气层作用机理

屏蔽式暂堵技术理论能否成立的关键在于固相粒子能否将地层喉道“堵死”,如何才能将其“堵死”以及如何能人为地控制并在地层环形浅部位完全堵死,其中固相粒子对油气层喉道的堵塞机理是此问题的关建。

2.1 固相微粒堵塞地层喉道的物理模型

2.1.1 微粒运移过程中的堵塞(桥塞)。地层孔隙中随流体流动而运移的固相微粒在孔隙中可能被捕获而停止运动。它可分为两类,一类是沉积,多发生在孔隙的大直径处;另一类是喉道堵塞,发生在喉道处。前者在改变流动条件时,如提高流速、增大压差等,可以重新运移。后者一般牢牢地“卡”在喉道处不再运移。屏蔽式暂堵技术就是利用后者的发生起桥堵作用,即桥塞式桥堵。

2.1.2 单粒逐一堵塞模型。钻开地层,钻井液与地层接触,在压差△p作用下,钻井液开始向地层滤失,其中大于油层孔隙的粒子沉积于油层表面,开始形成泥饼(外泥饼),小于油层孔隙的粒子随液相进入油层,运移到喉道处,其中大小与形状和喉道(直径与类型)相当的粒子才“卡死”在喉道。桥塞粒子对喉道的桥塞,形成直径更小的喉道。在此新喉道处,固相微粒重复上述运移过程,直径大小与形状与新喉道相当的微粒又将“卡”在新喉道上,这种粒子称为“填充粒子”。这种喉道的每一次堵塞和填充都单粒的行为,而且是粒径从大到小的粒子逐一的行为,即在喉道的截面上,任何时刻都只有单个微粒运移通过,故称为“单粒逐一堵塞模型”,如图1所示。2.1.3 双粒(多粒)桥架堵塞模型。当固相粒子浓度较高,液相通过喉道任意时刻的喉道横截面上,同时有两个或多个固相微粒存在。尽管每一个微粒粒径大小均不足以产生桥塞或填充,但两个或多个粒子,同时挤在喉道处,当其直径之和达到与喉道相当时,则两个或多个粒子以桥架方式在喉道处桥塞或填充,这样的喉道堵塞过程,称为微粒的双粒或多粒架桥模型,如图2所示。

 

 

2.2 屏蔽暂堵技术实施方案

 加入架桥粒子。架桥粒子直径应为储层平均孔径的3,只有这样桥塞粒子才是稳定的。常用的桥塞粒子有超细碳酸钙(酸溶性)、油溶树脂、

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 2012年第6期            内蒙古石油化工

X收稿日期52.2.1

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:2012-02-0

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