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裂缝—孔隙型储层保护机理与钻井工作液研究

顾军  
【摘要】:裂缝性油藏是油田勘探开发过程中难度最大的一种油藏类型,目前尚属前沿性攻关课题,因为它综合了当今储层研究中的两大难题—岩石力学和裂缝空间,而裂缝-孔隙型储层给油层保护工作也提出了特殊的挑战,这是因为裂缝的存在状态复杂多样。随着近代石油工业的迅猛发展,使得当今的勘探开发重点不得不转向某些难度较大的油气藏,诸如裂缝性油气藏、特低渗油气藏等,且所占比重呈日益增长的趋势。据不完全统计,裂缝性复杂油藏的储量占总储量的50%左右。尽管全世界经济效益最好的油藏是裂缝性油气藏,因为这类油藏的裂缝提供了与井筒沟通的良好渗流通道,但人们也发现,一些裂缝性油藏在钻完井后,产量却并不象预测的那么高。显然,这是由于在钻完井过程中,油层被工作液污染,裂缝被深度堵塞,从而使流动阻力增加而造成的。因此,裂缝-孔隙型砂岩储层保护问题的研究具有重要而深远的现实意义。 本研究运用粘土矿物学、岩石学和岩性学、有机和无机化学、储层地质学、物理化学、胶体和界面化学、油层物理学、流体力学、渗流力学、岩石力学以及钻井、固井等学科知识,以室内实验、数学方法、计算机编程等为手段,以研究裂缝应力敏感性、井下裂缝宽度、储层损害机理、储层暂堵机理等为核心,揭示裂缝-孔隙型砂岩储层保护机制,优选保护裂缝-孔隙型砂岩储层的钻井工作液,进行先导性、对比性、工业性矿场试验,最终形成一套有效而实用的裂缝-孔隙型砂岩储层保护用钻井工作液。 通过研究取得四方面的创新性成果:①研究了裂缝在应力条件下的闭合规律,评价验证了裂缝闭合量估算模型,推导验证了井下裂缝宽度预测模型,预测出了研究区储层的裂缝宽度;②分析了裂缝-孔隙型储层潜在损害因素,探索了裂缝-孔隙型储层损害机理,建立了钻井工作液对裂缝导流能力和缝-孔界面的损害模型;③研究了裂缝性储层的暂堵机理,建立了相应的物理和数学模型,描述了架桥距离密度分布参数与裂缝宽度和架桥粒子粒径的定量关系;④优选研究出了有利于裂缝-孔隙型砂岩储层保护的钻井工作液(包括钻井完井液和固井水泥浆)。 矿场试验结果表明:①建立的井下裂缝宽度预测模型误差较小,完全能够满足工程需要;②研究的钻井完井液能有效保护裂缝-孔隙型储层,表皮系数下降107.6%~116.7%,单井产量提高42%;③优选的固井水泥浆储层保护效果好,平均产油量和产气量分别提高8.72%和8.83%;④该钻井工作液具有一定的广普实用性,既可用于一般的探井和开发井,也可用于复杂的科学探索井。


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