南堡防漏堵漏工艺研究课件.ppt
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- 防漏 堵漏 工艺 研究 课件
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1、南堡油田防漏堵漏工艺技术南堡油田防漏堵漏工艺技术汇报内容汇报内容一、 概述概述二、地层特点及井漏原因分析二、地层特点及井漏原因分析三、室内研究三、室内研究四、防漏堵漏工艺技术四、防漏堵漏工艺技术 南堡油田位于河北省唐山市曹妃甸港区,属于渤海湾南堡油田位于河北省唐山市曹妃甸港区,属于渤海湾盆地黄骅凹陷北部南堡凹陷,是冀东油田公司建设大油田盆地黄骅凹陷北部南堡凹陷,是冀东油田公司建设大油田的主战场,所钻遇的地层自上而下为平原组、明化镇组、的主战场,所钻遇的地层自上而下为平原组、明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组。馆陶组、东营组、沙河街组。20072007年年1 18 8月份南堡油田先月份南堡油田先
2、后有九口井在施工过程中发生井漏,其中单井最大漏失泥后有九口井在施工过程中发生井漏,其中单井最大漏失泥浆量达到浆量达到672m672m3 3,这不仅浪费了大量的人力、物力和财力,这不仅浪费了大量的人力、物力和财力,同时也严重制约了钻井提速,影响了固井质量,从而严重同时也严重制约了钻井提速,影响了固井质量,从而严重制约了南堡油田的勘探开发速度。制约了南堡油田的勘探开发速度。一、概述一、概述 2006200620072007年大港油田集团钻井技术服务公司开展了孔年大港油田集团钻井技术服务公司开展了孔隙、裂缝型漏失堵漏技术研究工作,通过分析孔隙、裂缝型隙、裂缝型漏失堵漏技术研究工作,通过分析孔隙、裂缝
3、型井漏发生原因,剖析各种传统堵漏技术的优缺点,经过室内井漏发生原因,剖析各种传统堵漏技术的优缺点,经过室内研究,研究出针对不同井漏速度的孔隙、裂缝型漏失的堵漏研究,研究出针对不同井漏速度的孔隙、裂缝型漏失的堵漏方案。通过方案。通过1515口井的现场试验,堵漏成功率达到口井的现场试验,堵漏成功率达到93.33%93.33%,将,将地层承压能力提高了地层承压能力提高了3 315MPa15MPa。该技术成果已通过大港油田。该技术成果已通过大港油田集团公司验收。集团公司验收。一、概述一、概述 地层特点地层特点 明化镇为曲流河沉积,地层为砂泥岩互层,以中细砂岩为主。明下明化镇为曲流河沉积,地层为砂泥岩互
4、层,以中细砂岩为主。明下段地层含砂率一般为段地层含砂率一般为43.543.5,砂层最大厚度,砂层最大厚度20m20m,最小厚度,最小厚度1.0m1.0m,平均厚,平均厚度度7.0m7.0m。孔隙类型主要是原生粒间孔,孔隙度为。孔隙类型主要是原生粒间孔,孔隙度为29.529.533.733.7,平均,平均孔隙度孔隙度30.930.9;渗透率为;渗透率为62462458405840* *10103 3 m m 2 2,平均,平均27462746* *10103 3 m m2 2,属,属于高孔高渗。于高孔高渗。 馆陶组为一套辩状河沉积,中下部存在大段玄武岩,储层岩性以砂馆陶组为一套辩状河沉积,中下部
5、存在大段玄武岩,储层岩性以砂砾岩为主,最大厚度砾岩为主,最大厚度31.5m31.5m,最小厚度,最小厚度1.0m1.0m,平均厚度,平均厚度7.6m7.6m。厚层砂砾岩。厚层砂砾岩主要集中于馆陶组顶部和底部,中部为砂岩、砂砾岩与泥岩互层。孔隙主要集中于馆陶组顶部和底部,中部为砂岩、砂砾岩与泥岩互层。孔隙类型主要是原生粒间孔,孔隙度为类型主要是原生粒间孔,孔隙度为23.623.631.131.1,平均,平均25.825.8,渗透,渗透率为率为28828853105310* *10103 3 m m2 2,平均,平均11711171* *10103 3 m m2 2,属于高孔高渗型储层。,属于高孔
6、高渗型储层。 二、地层特点及井漏原因分析二、地层特点及井漏原因分析地层特点地层特点 东一段为三角洲沉积,地层含砂率一般为东一段为三角洲沉积,地层含砂率一般为43.543.5,单砂层厚度主要,单砂层厚度主要分布在分布在3 39m9m范围内,最大单砂层厚度范围内,最大单砂层厚度10m10m,孔隙类型以原生粒间孔为主,孔隙类型以原生粒间孔为主,其次为次生孔隙,孔隙度其次为次生孔隙,孔隙度23.423.428.428.4,平均孔隙度,平均孔隙度26.726.7,平均渗透率,平均渗透率230.6230.6* *10103 3 m m2 2 ,属于中孔中渗型储层。,属于中孔中渗型储层。 东二段为浅湖沉积,
7、以灰色泥岩为主,夹浅灰色粉砂岩和细砂岩。孔东二段为浅湖沉积,以灰色泥岩为主,夹浅灰色粉砂岩和细砂岩。孔隙类型以原生粒间孔为主,平均孔隙度隙类型以原生粒间孔为主,平均孔隙度17.917.9,平均渗透率,平均渗透率61.161.110103 3 m m2 2 ,属于中孔中渗型储层。,属于中孔中渗型储层。 东三段属于扇三角洲沉积,地层含砂率一般为东三段属于扇三角洲沉积,地层含砂率一般为30304040,东三上亚段,东三上亚段平均孔隙度平均孔隙度21.721.7,平均渗透率,平均渗透率9.69.610103 3 m m2 2 ,东三下亚段平均孔隙度,东三下亚段平均孔隙度16.916.9,平均渗透率,平
8、均渗透率5.85.8* *10103 3 m m2 2 ,储层物性比较差。,储层物性比较差。二、地层特点及井漏原因分析二、地层特点及井漏原因分析井漏原因分析井漏原因分析 地层原因地层原因 明化镇地层成岩性较差,砂岩属于高孔高渗地层,明化镇地层成岩性较差,砂岩属于高孔高渗地层,承压能力较低;馆陶组地层的砂砾岩为南堡油田的主要储层,属于承压能力较低;馆陶组地层的砂砾岩为南堡油田的主要储层,属于高孔高渗储层,特别是高孔高渗储层,特别是NgIVNgIV油层,由于先期开发过程中注水未跟油层,由于先期开发过程中注水未跟上,造成地层能量亏空;馆陶组存在大段玄武岩地层,其地层坍塌上,造成地层能量亏空;馆陶组存
9、在大段玄武岩地层,其地层坍塌压力为压力为1.28g/cm1.28g/cm3 3左右,为了保证钻井安全,钻井液密度必须控制在左右,为了保证钻井安全,钻井液密度必须控制在1.28g/cm1.28g/cm3 3左右;由于受地壳运动作用,玄武岩产生了形变,使玄武左右;由于受地壳运动作用,玄武岩产生了形变,使玄武岩存在裂缝或微裂缝,这些裂缝未被完全填充而成为流体流动通道。岩存在裂缝或微裂缝,这些裂缝未被完全填充而成为流体流动通道。 人为因素人为因素 提高钻井液密度前未做好防漏工作,未首先调整钻提高钻井液密度前未做好防漏工作,未首先调整钻井液,补充单封、细目碳酸钙、非渗透井眼稳定剂等材料,以提高井液,补充
10、单封、细目碳酸钙、非渗透井眼稳定剂等材料,以提高地层的承压能力;加重速度太快、开泵太猛、加重不均匀等。地层的承压能力;加重速度太快、开泵太猛、加重不均匀等。二、地层特点及井漏原因分析二、地层特点及井漏原因分析承压剂特性承压剂特性 承压剂能有效封堵不同渗透性地层,即具有广谱封堵漏层和保护储承压剂能有效封堵不同渗透性地层,即具有广谱封堵漏层和保护储层效果。层效果。 承压剂封堵层形成速度快且薄,位于近井壁上,没有渗入井壁深处。承压剂封堵层形成速度快且薄,位于近井壁上,没有渗入井壁深处。 承压剂封堵隔层承压能力强,能有效提高地层漏失压力和破裂压力承压剂封堵隔层承压能力强,能有效提高地层漏失压力和破裂压
11、力梯度,相当于扩大了安全密度窗口梯度,相当于扩大了安全密度窗口 。 不同于常规钻井液的泥饼,承压剂在井壁表面的封堵层很薄,阻隔不同于常规钻井液的泥饼,承压剂在井壁表面的封堵层很薄,阻隔压力传递能力强,因此,能有效避免压差卡钻。压力传递能力强,因此,能有效避免压差卡钻。 三、室内研究三、室内研究承压剂堵漏机理承压剂堵漏机理 粒径分布广,可依据需求进行调整。粒径分布广,可依据需求进行调整。 承压剂中包含大量有机材料,有机物中含有大量的承压剂中包含大量有机材料,有机物中含有大量的-COO-COO- -、- -NHNH2 2吸水基团,此基团的比例不同,其膨胀的倍数和速度不同。它吸水基团,此基团的比例不
12、同,其膨胀的倍数和速度不同。它吸水后变成粘弹性膨胀体而充满孔喉,阻止钻井液进一步向地层深吸水后变成粘弹性膨胀体而充满孔喉,阻止钻井液进一步向地层深处运移。处运移。 粒径较小的颗粒进入孔隙或微裂缝中,在粒径较小的颗粒进入孔隙或微裂缝中,在1-51-5小时内吸水膨胀,小时内吸水膨胀,膨胀倍数是自身体积的膨胀倍数是自身体积的3-153-15倍,充满孔喉或微裂隙,在漏失处锁住倍,充满孔喉或微裂隙,在漏失处锁住堵漏材料。堵漏材料。 由于吸水膨胀压力的作用,使其它堵漏材料发生去水化作用,由于吸水膨胀压力的作用,使其它堵漏材料发生去水化作用,因此,漏失地层的封堵效果更好,可以有效提高漏层的承压能力。因此,漏
13、失地层的封堵效果更好,可以有效提高漏层的承压能力。三、室内研究三、室内研究承压剂吸水时间与膨胀率关系图承压剂吸水时间与膨胀率关系图三、室内研究三、室内研究 配伍性实验配伍性实验 室内对大港油田常用的硅基防塌钻井液、抑制性钻井液和聚合物钻室内对大港油田常用的硅基防塌钻井液、抑制性钻井液和聚合物钻井液进行了配伍性实验。从现场取回不同类型钻井液井浆,测定其常规井液进行了配伍性实验。从现场取回不同类型钻井液井浆,测定其常规性能,然后加入承压剂,充分搅拌后再测定其常规性能。将上述未加承性能,然后加入承压剂,充分搅拌后再测定其常规性能。将上述未加承压剂和加入承压剂的钻井液在滚子加热炉中同时热滚压剂和加入承
14、压剂的钻井液在滚子加热炉中同时热滚1616小时,冷却至室小时,冷却至室温,再分别测定其钻井液性能,以此评价承压剂与钻井液的配伍性。温,再分别测定其钻井液性能,以此评价承压剂与钻井液的配伍性。 从实验结果可以看出,加入承压剂后对各钻井液体系的性能影响不从实验结果可以看出,加入承压剂后对各钻井液体系的性能影响不大,其中中压失水有所降低、粘度略有所升高。这说明承压剂与常用钻大,其中中压失水有所降低、粘度略有所升高。这说明承压剂与常用钻井液体系具有良好的配伍性。井液体系具有良好的配伍性。三、室内研究三、室内研究配配 方方密度密度g/cmg/cm3 3粘度粘度s s失水失水/ /泥饼泥饼ml/mmml/
15、mmPHPHGELGELPaPaAVAVmPa.smPa.sPVPVmPa.smPa.sYPYPPaPa1# 1# 硅基钻井液硅基钻井液15015016h16h滚动滚动1.481.481.481.48464648482.8/12.8/15.4/15.4/19.59.59 93.5/213.5/215/235/2364.564.567674545474719.519.520202#2#:1#+2%1#+2%承压剂承压剂15015016h16h滚动滚动1.481.481.481.4849.549.551512.8/12.8/13.5/13.5/19.59.59 95/245/246.5/24.56
16、.5/24.567.567.568684848494919.519.519193# 3# 抑制性钻井液抑制性钻井液15015016h16h滚动滚动1.221.221.221.22414149495.4/0.55.4/0.57.2/17.2/110109.59.53.5/16.53.5/16.54/204/20353565.565.522224646131319.519.54# 3#+2%4# 3#+2%承压剂承压剂15015016h16h滚动滚动1.221.221.221.22424251515.3/15.3/16.8/16.8/110109.59.54/184/185.5/225.5/223
17、636676723234949131318185# 5# 聚合物钻井液聚合物钻井液12012016h16h滚动滚动1.181.181.181.18454546466.6/16.6/19.6/19.6/18.58.58 82.5/13.52.5/13.53/143/1430.530.532321919202011.511.512126# 5#+2%6# 5#+2%承压剂承压剂12012016h16h滚动滚动1.181.181.181.18454546.546.56.4/16.4/19/19/18.58.58 83/143/144.5/164.5/1633.533.535352020222213.
18、513.51313 承压剂与常用钻井液体系的配伍性实验承压剂与常用钻井液体系的配伍性实验 三、室内研究三、室内研究堵漏方案研究堵漏方案研究 孔隙型漏层实验孔隙型漏层实验 使用堵漏试验装置,将弹珠床改为砂床,通过缓慢加压,井浆使用堵漏试验装置,将弹珠床改为砂床,通过缓慢加压,井浆和堵漏钻井液在砂床上形成封堵带,当压力不断上升时,封堵带会被和堵漏钻井液在砂床上形成封堵带,当压力不断上升时,封堵带会被破坏,会有钻井液流出,此时产生的最大压力即为承压能力。破坏,会有钻井液流出,此时产生的最大压力即为承压能力。 实验结果表明:堵漏钻井液在砂床上形成的封堵带能直接承受压实验结果表明:堵漏钻井液在砂床上形成
19、的封堵带能直接承受压力达力达3.5MPa3.5MPa以上,与原井浆相比加入堵漏材料的堵漏钻井液承压能力以上,与原井浆相比加入堵漏材料的堵漏钻井液承压能力至少提高了至少提高了3.0MPa3.0MPa。三、室内研究三、室内研究配配 方方产生滤失时产生滤失时最大压力最大压力MPa承压能力承压能力相对提相对提MPa砂床砂床目数目数孔隙孔隙类型类型1# 硅基钻井液硅基钻井液1.130 40中小孔隙中小孔隙1#+1.5%单封单封+2承压剂承压剂6.75.630 402# 抑制性钻井液抑制性钻井液0.820 302#+1.0%单封单封+1.5%复合堵漏剂复合堵漏剂+2承压剂承压剂5.74.920 303#
20、聚合物钻井液聚合物钻井液0.510 20大孔隙大孔隙3#+1.5%单封单封+2.5%复合堵漏剂复合堵漏剂+2承压剂承压剂3.53.010 20孔隙堵漏实验孔隙堵漏实验 三、室内研究三、室内研究堵漏方案研究堵漏方案研究 孔隙型漏层实验孔隙型漏层实验 选用不同渗透率的岩心,利用高温高压动态失水仪使堵漏钻井选用不同渗透率的岩心,利用高温高压动态失水仪使堵漏钻井液在岩心表面形成封堵带,再通过岩心流动实验装置,用清水反向液在岩心表面形成封堵带,再通过岩心流动实验装置,用清水反向驱替,当有液体从出口流出时,此时的驱替压力即为封堵带的最大驱替,当有液体从出口流出时,此时的驱替压力即为封堵带的最大承压能力。承
21、压能力。 实验结果表明:加入承压剂后可以增强不同渗透性岩心中颗粒实验结果表明:加入承压剂后可以增强不同渗透性岩心中颗粒间的联结力,提高岩心封堵带的承压能力,与原井浆相比,加入承间的联结力,提高岩心封堵带的承压能力,与原井浆相比,加入承压剂后平均承压能力提高了压剂后平均承压能力提高了6.03MPa6.03MPa。三、室内研究三、室内研究配配 方方岩心承压能力岩心承压能力MPaMPaKaKa1010-3-3m m2 2承压相对提高承压相对提高MPaMPa实验温度实验温度1# 1# 硅基钻井液硅基钻井液5.75.789.1189.111001002# 1#+1%2# 1#+1%承压剂承压剂13.21
22、3.289.6289.627.57.51001003# 3# 抑制性钻井液抑制性钻井液5.05.0178.23178.231001004# 3#+1%4# 3#+1%承压剂承压剂10.610.6178.64178.645.65.61001005# 5# 聚合物钻井液聚合物钻井液3.83.8436.15436.1570706# 5#+2%6# 5#+2%承压剂承压剂8.88.8437.18437.185.05.07070岩心承压能力实验岩心承压能力实验 三、室内研究三、室内研究堵漏方案研究堵漏方案研究 裂缝型漏层实验裂缝型漏层实验 使用使用JHBJHB新型高温高压堵漏实验仪进行堵漏效果评价实验,
23、用不同堵新型高温高压堵漏实验仪进行堵漏效果评价实验,用不同堵漏方案进行不同型号裂缝的堵漏实验。在封堵宽裂缝时采用复合堵漏剂、漏方案进行不同型号裂缝的堵漏实验。在封堵宽裂缝时采用复合堵漏剂、果壳、纤维堵漏材料与承压剂配合,而封堵窄裂缝时采用纤维堵漏剂配合果壳、纤维堵漏材料与承压剂配合,而封堵窄裂缝时采用纤维堵漏剂配合承压剂的堵漏方案。承压剂的堵漏方案。 实验结果表明:加入实验结果表明:加入1.5-2%1.5-2%承压剂以及承压剂以及2%2%单封等能够封堵小于单封等能够封堵小于1mm1mm裂裂缝,对于缝,对于1mm1mm以上的裂缝,用适量的承压剂配合适量粒径大小合适的果壳、以上的裂缝,用适量的承压
24、剂配合适量粒径大小合适的果壳、复合堵漏剂和纤维材料,堵漏效果明显提高,且承压能力也得到提高,相复合堵漏剂和纤维材料,堵漏效果明显提高,且承压能力也得到提高,相对提高了对提高了4.14MPa4.14MPa。 三、室内研究三、室内研究配方配方压力压力 MPa 封堵封堵缝隙缝隙初始初始静堵压力静堵压力封堵后封堵后最大承压最大承压 承压承压 提高提高1# 硅基钻井液硅基钻井液0.3 MPa全失全失1mm1#+1.5%承压剂承压剂+2%+2%单封单封+2%+2%石棉绒石棉绒0.72.32.01mm1#+1%承压剂承压剂+3%果壳果壳+6%复合堵漏剂复合堵漏剂+3%单封单封+3%石棉绒石棉绒+2%复配暂堵
25、剂复配暂堵剂2.35.04.73mm1#+2%承压剂承压剂+4%果壳果壳+8%复合堵漏剂复合堵漏剂+2%单封单封+4%石棉绒石棉绒+2%复配暂堵剂复配暂堵剂2.65.65.34mm1#+4%果壳果壳+2.5%复合堵漏剂复合堵漏剂+2%单封单封1.63.02.74mm不同裂缝封堵实验不同裂缝封堵实验 三、室内研究三、室内研究堵漏方案研究堵漏方案研究 酸化解堵实验酸化解堵实验 将已通过高温高压动态污染的露头岩心,用将已通过高温高压动态污染的露头岩心,用15%15%的盐酸浸泡的盐酸浸泡3 3小小时后,利用岩心流动实验仪来测量其渗透率恢复值的大小,以此来时后,利用岩心流动实验仪来测量其渗透率恢复值的大
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