CN110359897A - 一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油与天然气行业裂缝性储层工作液漏失控制与储层保护领域。针对裂缝性储层防漏堵漏材料难以兼顾封堵裂缝与保持天然裂缝导流能力的不足，提出将防漏堵漏过程中滞留在裂缝中的有害固相转变为起到支撑裂缝、保持天然裂缝导流能力的有用固相，从而实现既防漏堵漏，又保持天然裂缝导流能力的目的。通过室内实验，考虑堵漏材料抗压强度、溶蚀率来优选高强度惰性支撑材料和可溶填充材料类型；考虑封堵承压能力和支撑裂缝渗透率恢复率来优化材料浓度匹配；现场作业中合理控制防漏堵漏材料的先期加入和后期补充。从而实现兼顾封堵裂缝与保持天然裂缝导流能力的目的。本发明提供了一种防漏堵漏新方法，对裂缝性油气藏高效开发具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及石油与天然气行业裂缝性油气藏勘探开发过程中，工作液漏失控制与储层保护领域。本方法将漏失和堵漏过程滞留在裂缝中的有害固相转变为起到支撑裂缝、保持天然裂缝导流能力的有用固相，从而实现既防漏堵漏，又保持天然裂缝导流能力的目的，对裂缝性油气藏高效开发具有重要意义。本发明属于石油与天然气勘探开发过程中，针对裂缝性油气藏保护的工作液漏失控制方法。
背景技术
储层保护是贯穿裂缝性油气藏勘探开发全过程的关键技术和的重要研究领域，有效控制工作液漏失损害是裂缝性油气藏储层保护的核心问题。发育的天然裂缝网络作为主要的渗流通道，有利于裂缝性油气藏的高效开发，但裂缝网络的存在同时会导致工作液漏失，进而诱发严重储层损害，延缓油气资源的开发进程，降低经济效益。裂缝性油气藏勘探与开发过程中工作液漏失现象非常普遍，工作液漏失可发生在钻井完井、完井试油试气、修井等油气藏勘探开发的多个作业环节。典型裂缝性油气藏主要包括碳酸盐岩、致密砂岩和页岩油气藏。
在上述裂缝性油气藏中，发育的裂缝均是其主要的渗流通道，同时天然裂缝的存在又为钻井完井液、压井液、修井液等工作液提供漏失通道。漏失过程中，工作液中固相和液相大量进入储层，并滞留在裂缝中，降低裂缝导流能力，诱发严重的储层损害。此外，在深井、超深井、高地应力储层条件下，增产改造作业施工难度大，有效控制工作液漏失损害，并保持天然裂缝导流则显得尤为重要。因此，形成兼顾防漏堵漏和保持天然裂缝导流能力的工作液漏失控制方法对裂缝性油气藏高效开发具有重要意义。
现有的裂缝性油气藏堵漏方法存在的主要不足为：难以兼顾封堵裂缝与保持裂缝导流能力。裂缝性储层工作液漏失控制过程中，不可避免地导致防漏堵漏材料深度侵入储层，自然返排或酸化作业后，仍有防漏堵漏材料滞留在裂缝中，降低天然裂缝导流能力。
发明内容
为了解决现有裂缝性油气藏堵漏过程中，封堵裂缝与保持裂缝导流能力难以兼顾的问题，本发明提出了一种裂缝性油气藏预撑裂缝随钻防漏堵漏方法，该方法以封堵裂缝为手段，以保持天然裂缝导流能力为目标，通过在钻井液中加入高强度惰性支撑材料和可溶填充材料来达到预支撑裂缝堵漏的目的。利用高强度惰性支撑固相，漏失时封堵裂缝，又在返排或/和生产时支撑裂缝。生产前通过酸化等作业解除可溶填充固相，保留高强度惰性支撑固相，以支撑裂缝、保持天然裂缝导流能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
首先收集地质、地应力和钻井参数，采用地层裂缝岩样开展应力敏感性实验，确定原地有效应力条件下地层裂缝宽度；进而根据储层物性参数、钻完井液流变参数和钻完井液漏失参数，确定漏失裂缝宽度；然后进行高强度惰性支撑材料和可溶填充材料选择。高强度惰性支撑材料抗压强度应大于原地有效应力10～15MPa，粒径等于1/3倍储层原地裂缝宽度至4/5倍漏失裂缝宽度。可溶填充材料在溶蚀液中浸泡1～5小时，溶蚀率应大于70％。可溶填充材料累积粒度分布D90等于1/5～1/3倍储层漏失裂缝宽度；进而开展室内实验，确定材料最佳浓度配比。用裂缝岩心模拟储层漏失裂缝宽度wl，测量其初始渗透率Ki。将高强度惰性支撑材料、可溶填充材料按不同配比加入到储层段钻进所用的钻完井液中，对裂缝岩心进行封堵。封堵层形成后逐渐增加流压，测量其形成封堵层的承压能力。将封堵后的裂缝岩心在溶蚀液中浸泡1～5小时，围压在原地有效应力基础上分别增加5MPa、7MPa、10MPa……，然后测量岩心渗透率Kd，并与初始渗透率Ki对比，计算平均渗透率恢复率Kd/Ki。要求封堵承压能力大于5MPa，平均渗透率恢复率大于60％。否则采用不同浓度配比重复实验，优选高强度惰性支撑材料和可溶填充材料最佳浓度配比；防漏堵漏材料先期加入。确定储层的顶、底界深度，根据上部地层钻速，钻开储层前对原钻完井液进行处理，开动所有的固控设备清除钻完井液中原有的劣质土及无用固相颗粒。加入预撑裂缝防漏堵漏材料前将原钻完井液密度调整至略低于设计值0.01～0.04g/cm3；现场应用阶段，将防漏堵漏配方从漏斗分两个以上循环周均匀加入钻井夜中，加过程中要开动双泵，边循环边加入，注意各种材料穿插加入，保证钻完井液性能稳定。防漏堵漏材料后期补充要求根据储层物性、固控设备对防漏堵漏材料去除情况、材料实际消耗情况进行补充。
本发明与现有堵漏方法相比具有以下优势：
(1)兼顾封堵裂缝与保持天然裂缝导流能力。该方法以封堵裂缝为手段，以保持天然裂缝导流能力为目标。利用高强度惰性支撑固相，漏失时封堵裂缝，又在返排或/和生产时支撑裂缝。生产前通过酸化等作业解除可溶填充固相，保留高强度惰性支撑固相，从而支撑裂缝、保持天然裂缝导流能力。
(2)可有效弱化裂缝性油气藏生产过程中的应力敏感损害。生产过程中，随着储层孔隙压力降低，作用在裂缝上有效应力增加会导致裂缝闭合，产生应力敏感性损害。而通过预撑裂缝堵漏过程中保留在裂缝中的高强度惰性支撑固相，可有效支撑天然裂缝张开，避免裂缝闭合，弱化应力敏感性损害。
附图说明
图1裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法原理图。
图中：(a)原地天然裂缝，(b)防漏堵漏作业中封堵的致漏天然裂缝，(c)生产前支撑的导流天然裂缝。
具体实施方式
(1)收集地质、地应力和钻井参数，采用地层裂缝岩样开展应力敏感性实验，计算原地有效应力条件下地层原地裂缝宽度wi，可采用但不限于公式①
式中，wi为原地裂缝水力学宽度，μm；D为实验岩样直径，μm；Kf为裂缝岩样渗透率μm2
(2)根据储层物性参数、钻完井液流变参数和钻完井液漏失参数，确定漏失裂缝宽度wl，可采用但不限于公式②
式中，wl为漏失裂缝宽度，m；φ为储层孔隙度，无量纲；μ为钻完井液粘度，Pa·s；ct为钻完井液总压缩系数，MPa-1；req为等效井径，m；Vcum为钻完井液累计漏失量，m3；t为钻完井液漏失时间，s；ΔP为钻井压差，MPa；c为拟合系数，取1.3956。
(3)高强度惰性支撑材料选择。高强度惰性支撑材料抗压强度应大于原地有效应力10～15MPa，粒径等于1/3倍储层原地裂缝宽度至4/5倍漏失裂缝宽度；
(4)可溶填充材料选择。可溶填充材料在溶蚀液中浸泡1～5小时，溶蚀率应大于70％。可溶填充材料累积粒度分布D90等于1/5～1/3倍储层漏失裂缝宽度；
(5)用裂缝岩心模拟储层漏失裂缝宽度wl，测量其初始渗透率Ki；
(6)将高强度惰性支撑材料、可溶填充材料按不同配比加入到储层段钻进所用的钻完井液中，对裂缝岩心进行封堵。封堵层形成后逐渐增加流压，测量其形成封堵层的承压能力；
(7)将封堵后的裂缝岩心在溶蚀液中浸泡1～5小时；
(8)围压在原地有效应力基础上分别增加5MPa、7MPa、10MPa……，然后测量岩心渗透率Kd，并与初始渗透率Ki对比，计算平均渗透率恢复率Kd/Ki；
(9)要求封堵承压能力大于5MPa，平均渗透率恢复率大于60％。否则重复步骤(6)～(8)，优选高强度惰性支撑材料和可溶填充材料最佳浓度配比；
(10)防漏堵漏材料先期加入。确定储层的顶、底界深度，根据上部地层钻速，钻开储层前对原钻完井液进行处理，开动所有的固控设备清除钻完井液中原有的劣质土及无用固相颗粒。加入预撑裂缝防漏堵漏材料前将原钻完井液密度调整至略低于设计值0.01～0.04g/cm3。将步骤(9)确定的防漏堵漏配方从漏斗分两个以上循环周均匀加入钻井夜中，添加过程中要开动双泵，边循环边加入，注意各种材料穿插加入，保证钻完井液性能稳定；
(11)防漏堵漏材料后期补充。根据储层物性、固控设备对防漏堵漏材料去除情况、材料实际消耗情况进行补充。
Claims (2)
1.一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法依次包括以下步骤：
(1)收集地质、地应力和钻井参数，采用地层裂缝岩样开展应力敏感性实验，计算原地有效应力条件下地层原地裂缝宽度wi，可采用但不限于公式①
式中，wi为原地裂缝水力学宽度，μm；D为实验岩样直径，μm；Kf为裂缝岩样渗透率μm2
(2)根据储层物性参数、钻完井液流变参数和钻完井液漏失参数，确定漏失裂缝宽度wl，可采用但不限于公式②
式中，wl为漏失裂缝宽度，m；φ为储层孔隙度，无量纲；μ为钻完井液粘度，Pa·s；ct为钻完井液总压缩系数，MPa-1；req为等效井径，m；Vcum为钻完井液累计漏失量，m3；t为钻完井液漏失时间，s；ΔP为钻井压差，MPa；c为拟合系数，取1.3956。
(3)高强度惰性支撑材料选择。高强度惰性支撑材料抗压强度应大于原地有效应力10～15MPa，粒径等于1/3倍储层原地裂缝宽度至4/5倍漏失裂缝宽度；
(4)可溶填充材料选择。可溶填充材料在溶蚀液中浸泡1～5小时，溶蚀率应大于70％。可溶填充材料累积粒度分布D90等于1/5～1/3倍储层漏失裂缝宽度；
(5)用裂缝岩心模拟储层漏失裂缝宽度wl，测量其初始渗透率Ki；
(6)将高强度惰性支撑材料、可溶填充材料按不同配比加入到储层段钻进所用的钻完井液中，对裂缝岩心进行封堵。封堵层形成后逐渐增加流压，测量其形成封堵层的承压能力；
(7)将封堵后的裂缝岩心在溶蚀液中浸泡1～5小时；
(8)围压在原地有效应力基础上分别增加5MPa、7MPa、10MPa……，然后测量岩心渗透率Kd，并与初始渗透率Ki对比，计算平均渗透率恢复率Kd/Ki；
(9)要求封堵承压能力大于5MPa，平均渗透率恢复率大于60％。否则重复步骤(6)～(8)，优选高强度惰性支撑材料和可溶填充材料最佳浓度配比；
(10)防漏堵漏材料先期加入。确定储层的顶、底界深度，根据上部地层钻速，钻开储层前对原钻完井液进行处理，开动所有的固控设备清除钻完井液中原有的劣质土及无用固相颗粒。加入预撑裂缝防漏堵漏材料前将原钻完井液密度调整至略低于设计值0.01～0.04g/cm3。将步骤(9)确定的防漏堵漏配方从漏斗分两个以上循环周均匀加入钻井夜中，添加过程中要开动双泵，边循环边加入，注意各种材料穿插加入，保证钻完井液性能稳定；
(11)防漏堵漏材料后期补充。根据储层物性、固控设备对防漏堵漏材料去除情况、材料实际消耗情况进行补充。
2.根据权利要求1所述的一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法，其原理如下：
利用矛盾转化思想，将漏失和堵漏过程中进入裂缝中的有害固相转变为起到支撑裂缝，保持天然裂缝导流能力的有用固相，从而实现既防漏堵漏，又保持天然裂缝导流能力的目的。以封堵裂缝为手段，以保持天然裂缝导流能力为目标，通过优选高强度惰性支撑材料和可溶填充材料，利用高强度惰性支撑材料漏失时封堵裂缝，又在返排或/和生产时支撑裂缝。生产前通过酸化等作业解除易溶填充固相，保留高强度惰性支撑固相，以达到支撑裂缝，保持天然裂缝导流能力的目的。
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