CN104514514A - 一种钻井液粒度分布调整的方法 - Google Patents

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李公让
刘宝锋
张敬辉
李海斌
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于雷
张虹
王莉萍
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Abstract

本发明属于石油天然气、地质勘探钻井中的储层保护技术领域，具体是一种钻井液粒度分布调整的方法。本发明总体技术方案是：根据目标储层的最大孔喉直径D90，对钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布曲线的分析，筛选出钻井液和封堵屏蔽剂的颗粒粒径配比。发明的效果：通过对现场钻井液粒度的分析，补充不同粒径配比的封堵屏蔽剂，使之符合理想充填的规律，达到降低钻井液滤失，减少滤液侵入的效果。绘制累计体积%～粒径的平方根曲线是考虑的钻井液本身粒度分布的数据，这样最后得到的结果更加真实可靠，更加符合现场实际情况，能够更好的保护储层，提高单井产量。

Description

一种钻井液粒度分布调整的方法
技术领域
本发明属于石油天然气、地质勘探钻井中的储层保护技术领域，具体是一种钻井液粒度分布调整的方法。
背景技术
钻井液的合理设计是获得无伤害完井的关键技术之一，而对钻井液中所使用的封堵屏蔽剂（也称暂堵剂）颗粒尺寸进行优选使之与地层孔喉相匹配又是这项技术的关键所在。屏蔽暂堵技术已在国内广泛推广应用，取得较好的效果。但这种技术是依据储层的平均孔喉直径来优选暂堵剂颗粒尺寸，因此难以有效封堵对油气层渗透率贡献大的大孔喉。
Kaeuffer提出的暂堵剂颗粒的“理想充填理论”（Ideal Packing Theory），又称作d1/2理论，即当暂堵剂颗粒累积体积分数与粒径的平方根（即d1/2）成正比时，可实现颗粒的理想充填。
Hands等人依据“理想充填”理论，进一步提出了便于现场实施的D90规则。即当暂堵剂颗粒在其粒径累积分布曲线上的D90值（指90%的颗粒粒径小于该值）与储层的最大孔喉直径或最大裂缝宽度相等时，可取得理想的暂堵效果。该方法对整个地层孔喉尺寸进行综合考虑，并优选出与地层孔喉相匹配的一组完整的暂堵剂粒径分布序列，尤其是考虑到储层中较大孔喉对渗透率的突出贡献，可实现对较大孔喉及其它各种尺寸孔喉进行有效暂堵和保护，这样可最大限度地降低钻井液对非均质性较强的储层所造成的伤害，因而在原理上更为合理，更为科学。
但目前理想充填技术在现场应用中存在很大的局限性。它仅仅是考虑了封堵屏蔽剂颗粒与地层孔喉的匹配问题，并没有考虑现场钻井液的粒度分布对充填过程的影响,这样势必对封堵屏蔽剂颗粒的粒径和混合比例的选择造成影响，影响最终的封堵效果。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种更加符合现场实际情况的、效果更好的钻井液粒度调整的方法。通过对现场钻井液粒度的分析，补充不同颗粒粒径配比的封堵屏蔽剂，使之符合理想充填的规律，达到降低钻井液滤失、减少滤液侵入的效果。
本发明总体技术方案是：
根据目标储层的最大孔喉直径D90，对钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布曲线的分析,筛选出钻井液和封堵屏蔽剂的颗粒粒径配比。
依据总体技术方案的进一步完善方案是：
测定钻井液粒度分布，确定封堵屏蔽剂的加入量；
用钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布数据，按照如下数学模型绘制累计体积%～粒径的平方根坐标图，
式中， y是小于粒径d的粒级含量；d为任意粒径，单位μm；n为模型参数；dL为颗粒体系中的最大粒径，单位μm；dS为颗粒体系中的最小粒径，单位μm；
根据储层最大孔喉直径D90，在累计体积%～粒径的平方根坐标图上将（100%，（D90）1/2）与原点的连线作为油保基线；
改变钻井液或/和封堵屏蔽剂的粒径或/和配比，使得钻井液和不同封堵屏蔽剂的累计体积%～粒径的平方根曲线向油保基线靠近（越接近油保基线，封堵效果越好），以此筛选钻井液和封堵屏蔽剂的粒径配比。
上述方案进一步包括：
测定钻井液粒度分布，确定封堵屏蔽剂的加入量，优选在钻进进入储层200~300m之前进行。
储层最大孔喉直径D90确定根据地质资料或选取邻井同层位具有代表性的岩心进行薄片分析或压汞实验。
使用激光粒度仪测定钻井液和封堵屏蔽剂颗粒粒度分布数据。
本发明以理想充填技术为基础，在计算进行理想充填所需要的封堵屏蔽剂颗粒粒径和混合比例时，充分考虑钻井液本身的粒度分布情况，在进入储层前取现场钻井液测定粒度分布，根据该区块储层物性资料，通过计算并确定需要添加的封堵屏蔽剂的配方；配制的钻井液用封堵屏蔽剂在进入油层前按照设计添加足量。钻进过程中，要及时补充封堵屏蔽剂的加量，保证其有效含量；若储层段较长，可再测定钻井液粒度分布，并据此调整封堵屏蔽剂的配方，将调整好配方的封堵屏蔽剂及时补充到钻井液中。这样可以形成致密的泥饼，降低钻井液侵入地层的深度，达到提高单井产量的效果。
发明的效果：通过对现场钻井液粒度的分析，补充不同粒径配比的封堵屏蔽剂，使之符合理想充填的规律，相对于常规的屏蔽暂堵技术可以更合理的对储层孔隙进行封堵并形成更致密的泥饼，钻井液滤液侵入深度更浅，达到降低钻井液滤失，减少滤液侵入的效果。绘制累计体积%～粒径的平方根曲线是考虑的钻井液本身粒度分布的数据，这样最后得到的结果更加真实可靠，更加符合现场实际情况，能够更好的保护储层，提高单井产量。
附图说明
附图是本发明一种实施例的累计体积%～粒径的平方根坐标图。
具体实施方式：
实施例1：
首先，测定拟使用的钻井液粒度分布，并确定封堵屏蔽剂的加入量；
其次，利用用钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布数据，按照如下数学模型绘制累计体积%～粒径的平方根坐标图，
式中， y是小于粒径d的粒级含量；d为任意粒径，单位μm；n为模型参数；dL为颗粒体系中的最大粒径，单位μm；dS为颗粒体系中的最小粒径，单位μm；
第三，根据储层最大孔喉直径D90，在累计体积%～粒径的平方根坐标图上将（100%，（D90）1/2）与原点的连线作为油保基线；
第四，改变钻井液或/和封堵屏蔽剂的粒径或/和配比，使得钻井液和不同封堵屏蔽剂的累计体积%～粒径的平方根曲线向油保基线靠近（越接近油保基线，封堵效果越好），以此筛选钻井液和封堵屏蔽剂的粒径配比。
实施例2：
在实施例1的基础上，测定钻井液粒度分布，确定封堵屏蔽剂的加入量，优选在钻进进入储层200~300m之前进行。
实施例3：
在实施例2的基础上，储层最大孔喉直径D90确定根据地质资料或选取邻井同层位具有代表性的岩心进行薄片分析或压汞实验。
使用激光粒度仪测定钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布数据。
实施例4：
结合附图，以史深100区块某口井为例作进一步说明。
步骤S1，在该口井钻进至储层前300米时，取现场钻井液，使用Winner2005A型激光粒度仪（测量范围0.05～780μm）测定其粒度分布，获得粒度分布曲线。
步骤S2，确定封堵屏蔽剂的两种颗粒粒径为500目(D90=25μm)和2500目(D90=5.5μm)，配比为40：60，然后使用钻井液粒度分布曲线和两种封堵屏蔽剂颗粒分布曲线绘制累计体积%～粒径的平方根坐标图。
步骤S3，根据地质资料，该口井储层最大孔喉直径D90=47.73μm，在累计体积%～粒径的平方根坐标图上将（（D90）1/2，100%）与原点的连线作为油保基线。
步骤S4，改变屏蔽暂堵剂颗粒的粒径或配比，使得钻井液和不同封堵屏蔽剂颗粒的累计体积%～粒径的平方根曲线向油保基线靠近，最终确定的封堵屏蔽剂的粒径为500目，2500目，配比为50:50。
利用本发明所述的方法在胜利油田史深100区块目前投产30余口井，产液量均得到了显著提高，是邻近对比井（平均产液量3～5吨）的2～3倍。
  史深100区块投产效果
序号 井号 生产层位 日产液（t）
1 史3-5-斜111 沙三中 9
2 史3-5-斜101 沙三中 8
3 史3-4-斜更11 沙三中 10.2
4 史3-4-斜101 沙三中 7
5 史3-3-斜101 沙三中 7.5
7 史3-1-斜11 沙三中 9.7
8 史3-2-斜121 沙三中 11.4
9 史3-4-斜14 沙三中 14.4
10 史3-6-斜13 沙三中 15.3
11 史8-斜更24 沙三中 10.2

Claims (5)

1.一种钻井液粒度分布调整的方法，其特征在于：根据目标储层的最大孔喉直径D90，对钻井液粒度分布曲线进行分析,筛选出适合钻井液用封堵屏蔽剂的粒径配比。
2.根据权利要求1所述的钻井液粒度分布调整的方法，其特征在于：
测定钻井液粒度分布，确定封堵屏蔽剂的加入量；
用钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布数据，按照如下数学模型绘制累计体积%～粒径的平方根坐标图，
式中， y是小于粒径d的粒级含量；d为任意粒径，单位μm；n为模型参数；dL为颗粒体系中的最大粒径，单位μm；dS为颗粒体系中的最小粒径，单位μm；
根据储层最大孔喉直径D90，在累计体积%～粒径的平方根坐标图上将（100%，（D90）1/2）与原点的连线作为油保基线；
改变钻井液或/和封堵屏蔽剂的粒径或/和配比，使得钻井液和不同封堵屏蔽剂的累计体积%～粒径的平方根曲线向油保基线靠近，以此筛选钻井液和封堵屏蔽剂的粒径配比。
3.根据权利要求2所述的钻井液粒度分布调整的方法，其特征在于：测定钻井液粒度分布，确定封堵屏蔽剂的加入量在钻进进入储层200~300m之前进行。
4.根据权利要求2或3所述的钻井液粒度分布调整的方法，其特征在于：根据地质资料或选取邻井同层位具有代表性的岩心进行薄片分析或压汞实验确定储层最大孔喉直径D90。
5.根据权利要求4所述的钻井液粒度分布调整的方法，其特征在于：使用激光粒度仪测定钻井液和封堵屏蔽剂粒度分布数据。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110361519A (zh) * 2018-03-03 2019-10-22 西南石油大学 基于分形理论的屏蔽暂堵剂颗粒粒度分布优化方法
CN111456678A (zh) * 2020-06-18 2020-07-28 常州大学 一种增强架桥材料紧密封堵裂缝效果的方法

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