高质量井下流体取样与压裂缝动态评价的方法研究

发布时间：2020-05-10 20:52

【摘要】：由于地层测试器能够直接获得储层流体的第一手资料,因而受到广泛重视。随着页岩和致密油气成为勘探开发的重要目标,对地层测试器的流体取样以及压裂评价提出了新的需求和挑战。例如,在致密储层条件下,如何快速抽吸到地层的真实流体?如何准确评价和识别未抽吸到的地层流体性质?利用地层测试器,如何有效地评价定向压裂等,成为亟待解决的理论、方法、技术、工程和工艺问题。本博士论文,试图围绕上述需求和挑战,开展如下探索性创新研究。1、致密储层条件下,对探针抽吸前方流体进行实时的监测装置、理论和方法及其实验验证。在致密储层,由于钻井液的流度高于地层原油的流度,因此造成地层测试器难以及时抽吸到真实地层流体。而地层测试器中的流体分析模块通常是判断流线中的流体来确定流体性质,因而可能产生误判。本研究通过设计新型探针并在抽吸流体过程中实时监测探针前方的地层电阻率,继而确定流体的性质,以确保抽吸到地层真实流体。根据这个设计原理,本文进行了相应的数值模拟和岩心实验。然后,通过现场测试数据验证该理论的正确性和可行性。2、致密储层条件下,通过电渗流方法加快抽吸过程的装置、理论和方法及其实验验证。在致密储层或钻井液侵入较深的情况下,抽吸过程将会非常缓慢这是因为低泵效或高流度的钻井液所致。本研究提出应用电渗流方法,加快流体抽吸的思路和方法。在现有探针基础上,添加电极构建直流电场,激发电渗流,实现抽吸加速。通过理论分析、数值模拟和岩心实验,发现电渗流能够显著降低水相相对渗透率,提高油的相对渗透率。3、利用地层测试器进行定向压裂时,压裂缝的动态评价与监测的装置、理论和方法及数值分析。传统的地层测试器的双封隔器压裂测试,水力压力方向是各向同性的,其产生的压裂缝受着原始地层应力分布的影响,因而压裂缝的方向难以控制和预测。本研究把现有地层测试器双封隔器改进为三维单封隔器16探针,并把这些探针的水力压裂出口设计成可控方式。利用数值模拟,对新型三维16探针单封隔器的定向压裂角和定向压裂缝的关系进行了系统研究,并通过在16探针上添加电极去监测其前方地层电阻率的变化来实现压裂缝的实时监测和动态评价。通过上述探索研究,得到如下初步结论:1、对钻井液深侵入地层的取样,通过监测探针前方地层电阻率能够快速获取地层真实流体性质。2、在抽吸过程中,通过激发电渗流降低水相的相对渗透率进而提高油相的相对渗透率。3、新型三维单封隔器16探针能够实施定向压裂,通过监测探针前方电阻率能够对压裂缝进行动态评价。本次探索基于水基钻井液和地层流体的电学性质具有显著差异,而对于相近的电学性质,在理论模型及正反演方面的研究需要进一步加深和完善。
【图文】：

电压图,方位,探针,电压

探针在不同方位上的电压
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE31

【参考文献】