CN111236882B - 致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法，该方法可用于优选能保护致密气层的乳化完井液，考虑气层孔喉尺寸、润湿性、温度及压力等特征，利用液体乳化封堵致密气层孔喉或微裂缝的承压能力、稳定性与返排恢复率进行筛选乳化剂与完井液。优选出的完井液能有效增加完井液进入孔喉的阻力，预防压差与毛管自吸诱发的液相侵入，防止或弱化气层损害。
Description
技术领域
本发明涉及油气井完井技术领域，特别涉及致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法。
背景技术
致密气是非常规天然气重要组成部分，具有非常高的开发价值，然而由于致密气层基块孔喉以纳米尺度为主，毛管力高，在完井过程中极易因作业正压差和毛管力发生液相渗吸，且侵入工作液返排量低，因此致密气层常表现出易侵入、难返排特性，诱发气层损害或井壁失稳。另外，致密气层微裂缝的存在加剧了气层损害。因此如何有效预防致密气层损害成为不可忽视的问题。
现有的预防工作液侵入损害技术主要是在完井液中加入助排剂或固相暂堵剂。但这两种方法都存在局限性，其中加入助排剂促进返排的原理是减少工作液返排的毛管阻力，促进侵入工作液的返排，但同时会导致工作液在返排过程中可能发生微粒运移，造成固相堵塞，且深部侵入工作液和小孔径的侵入工作液依旧难返排。而常用的固相暂堵剂因颗粒较大不适用于致密气层的纳米尺度的孔喉，且加入固相封堵剂会增大工作液密度，不适用于低压气层，且对于利用暂堵材料形成的封堵层依然存在未完全封堵细小孔隙，影响暂堵效果。
在完井液中加入乳化剂与气层少量油形成乳状液，能有效预防完井过程工作液进一步侵入，然而完井液中乳状液基本性能将直接或间接影响封堵的效果，如乳状液滴的直径、润湿性和稳定性等，选择正确完井液是形成致密封堵的关键。因此，有必要寻求一种致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法。
发明内容
本发明的目的是针对如何利用毛管阻滞效应对致密气层纳米级孔喉进行封堵这一技术问题，提供一种致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法，包括以下步骤：
S1、选取致密气层岩心，对岩心进行孔隙结构表征，测试出岩心最大孔喉尺寸；
S2、将备选乳化剂配制成乳状液，在储层压力温度下测试乳状液滴的直径，筛选出液滴平均直径大于储层最大喉道直径的乳状液；
S3、测试步骤S2筛选出的乳状液在含地层水岩心表面的润湿性，选取岩心非润湿的乳状液；
S4、在储层温度与压力条件下，用步骤S3筛选出的乳状液对致密气层岩心进行封堵效果评价实验，测试并计算封堵后的承压能力和稳定性，筛选出能形成承压能力和稳定性均较高的乳状液；
S5、在完井液中添加最终筛选的乳状液对应的乳化剂即为优选的致密气层保护的毛管阻滞完井液；
S6、对形成的完井液进行承压能力和返排恢复率的评价实验，优选出承压能力高、返排压差低及渗透率返排恢复率高的完井液。
本发明的有益效果是：
1、本方法利用了造成气层损害的毛管力封堵致密气层微纳米级孔喉，防止或弱化气层液相损害新技术，能有效预防致密气层因毛管力过高而引起的完井液毛管自吸造成的液相大量侵入，避免因液相侵入后造成的储层损害问题。
2、本方法适用范围广，不仅适用于致密气层的完井过程，也能利用深层钻井过程中加入的润滑油或凝析气藏钻井过程中侵入井筒凝析油乳化对深层气层或凝析气层的保护，而且适用于预防致密气层修井、压裂等过程工作液侵入损害。
3、本方法不仅能对孔喉进行封堵，对微裂缝也有很好的封堵效果，有效预防钻井液侵入页岩、煤岩地层诱发的井壁失稳。
4、本方法能有效降低保护完井液密度，可适用于低压油气藏以及能量衰竭的油气藏。
5、本方法对完井液乳化剂的性能要求简单，实验材料普遍。
6、本方法充分考虑了利用毛管阻滞效应防止液相侵入损害的影响因素，对现场致密气层保护完井液乳化剂的选择更具有指导性和规范性。
附图说明
图1为本发明提供的致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法的流程图。
图2为乳状液滴在喉道内毛管阻滞效应的示意图。
图中：①完井液流动的方向，②乳状液滴在喉道内产生的毛管阻力，③气层中的流体，④完井液，⑤乳状液滴。
图3为乳状液滴侵入量与毛管阻力的关系曲线图。
图中：①完井正压差，②乳状液滴造成的毛管阻力，③乳状液滴进入量。
图4为乳状液抑制液相侵入深度实验图。
图中：①不含乳状液的完井液在岩心(K＝0.18mD，
)中侵入深度，②含乳状液的完井液在岩心(K＝0.22mD，
)中侵入深度。
具体实施方式
为了方便本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面对本发明做进一步的详细描述。
本发明的提供了一种致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法，其具体步骤如下：
S1、选取实验区块致密气层岩石，并在同一块岩石中钻取两块实验岩心，用恒速压汞法对岩心进行孔隙结构表征，测试出岩心最大孔喉尺寸dmax。
S2、将备选乳化剂配制成乳状液，在储层压力温度条件下测试乳状液滴的直径，通过对比乳状液滴平均直径和实验区块的岩心最大孔喉直径dmax，筛选出液滴平均直径大于储层最大孔喉直径的乳状液。
S3、对岩心建立初始含水饱和度30.00％，测试步骤S2筛选出的乳状液在该岩心表面的润湿接触角θ，选取θ大于90°即岩心非润湿的乳状液。
S4、在储层温度100℃与压力20MPa条件下，用步骤S3筛选出的乳状液对致密气层岩心进行封堵效果评价实验，测试并计算封堵后的承压能力和稳定性，筛选出能形成承压能力和稳定性均较高的乳状液。
根据完井技术要求筛选的乳状液承压能力满足完井时承压能力要求，稳定时间大于完井时间。其中稳定性由乳状液滴在多孔介质中的稳定时间来评价，即乳状液滴在孔喉处形成封堵后保持压力和温度不变，开始自动破乳使阻力快速下降所经历的时间。
S5、在完井液中添加最终筛选的乳状液对应的乳化剂即为优选的致密气层保护的毛管阻滞完井液。
S6、对形成的完井液进行承压能力和返排恢复率的评价实验，优选出承压能力高、返排压差低及渗透率返排恢复率高的完井液。
承压能力计算公式为：
其中：p表示所需的承压能力，MPa；pr表示排驱压力，MPa；t表示完井周期或侵入时间，d；μ表示完井液粘度，Pa·s；r表示平均孔喉半径，cm；L表示侵入深度，cm。
实验结果表示优选的完井液能明显降低液相侵入深度和侵入量，预防气层损害。添加乳化剂的完井液使侵入深度从3.83cm降低至0.97cm，液相侵入后含水饱和度从78.79％降低至28.06％(图4)，渗透率恢复率从70.1％增加至97.8％。
本方法充分考虑基于毛管阻滞效应乳状液滴封堵致密气层孔喉的影响因素，根据这些影响因素，从诸多乳化剂中逐步筛选能用于致密气层保护的完井液乳化剂，对优选致密气层保护完井液具有指导意义。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上内容的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选取致密气层岩心，对岩心进行孔隙结构表征，测试出岩心最大孔喉尺寸；
S2、将备选乳化剂配制成乳状液，在储层压力温度下测试乳状液滴的直径，筛选出液滴平均直径大于储层最大喉道直径的乳状液；
S3、测试步骤S2筛选出的乳状液在含地层水岩心表面的润湿性，选取岩心非润湿的乳状液；
S4、在储层温度与压力条件下，用步骤S3筛选出的乳状液对致密气层岩心进行封堵效果评价实验，测试并计算封堵后的承压能力和稳定性，筛选出能形成承压能力和稳定性均较高的乳状液；
S5、在完井液中添加最终筛选的乳状液对应的乳化剂形成致密气层保护的毛管阻滞完井液；
S6、对形成的完井液进行承压能力和返排恢复率的评价实验，优选出承压能力高、返排压差低及渗透率返排恢复率高的完井液。
2.根据权利要求1所述的致密气层保护的毛管阻滞完井液优选方法，其特征在于，所述S6中承压能力的计算公式为：
其中：p表示所需的承压能力，MPa；pr表示排驱压力，MPa；t表示完井周期或侵入时间，d；μ表示完井液粘度，Pa·s；r表示平均孔喉半径，cm；L表示侵入深度，cm。
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