碎屑岩储层低损害固井水泥浆体系研究

发布时间：2020-10-13 12:10

　　 油气层保护涉及勘探、钻井、完井、开发和井下作业等各个环节,是一项系统工程。直接关系到能否及时发现、正确评价和高效的开发油气田,也关系到油气田是否能够获得较高采收率。固井过程作为油气井建井环节中的重要一环,长久以来一直着重于保证水泥浆的安全泵注以及水泥环长期有效的层间封隔能力,对固井过程中的储层保护关注不够。然而多年生产实践表明,由于固井过程中环空与地层之间的高压差以及固井水泥浆的高滤失量和高固相含量,固井水泥浆对储层造成的损害仍不容忽视。本文在对国内外现状进行充分调研的基础之上,以我国西部某油田典型碎屑岩区块为背景,进行了水泥浆对储层损害的实验评价。研究了不同工况及不同地层条件下,水泥浆对储层的损害程度。不漏失工况条件下,由于有了钻井液泥饼的保护,固井水泥浆对储层损害主要集中在近井地带7cm以内,损害程度较浅,可忽略不计。孔隙型地层漏失工况下,水泥浆滤液污染深度在近井地带10～40cm处,虽在射孔范围内,但仍会对近井地带油气渗流产生影响,滤液导致的储层损害不容忽视。在孔隙-裂缝型地层漏失工况下,水泥浆进入微裂缝后的固化堵塞是储层损害的主要原因。通过室内实验结合微观分析手段研究了水泥浆滤液对储层的损害机理,主要表现在滤液与储层岩石及储层流体的不配伍性这两方面。滤液进入储层后会造成一定程度的碱敏现象,同时也会导致储层岩心发生体积膨胀,使得黏土颗粒体积增大,含有黏土矿物的多孔地层产生内部膨胀,从而导致孔隙度和渗透率的降低,造成储层损害。水泥浆滤液与地层水配伍性较差,进入储层后与地层水接触,引起温度、pH以及离子浓度的波动,导致无机垢的结晶析出。其中Ca(OH)2、CaC03结垢量较大,其次为Mg(OH)2和CaS04。无机垢的结晶析出将造成储层孔喉的堵塞,引起储层渗透率的下降。此外滤液中含有的高分子聚合物会与地层水中高价阳离子发生交联反应生成絮凝状结垢,造成储层损害。水泥浆固相颗粒对储层的损害机理主要表现为固相颗粒侵入后对储层孔喉的堵塞。孔隙型地层水泥浆漏失条件下,水泥浆固相颗粒将会侵入储层近井地带2～3cm,并且进入储层后水泥浆固相颗粒会发生水化固结,通过反排等措施无法解除其造成的损害。孔隙-裂缝型地层漏失条件下,水泥浆固相颗粒大量进入储层微裂缝并水化固结,堵塞储层微裂缝。由于常规水泥石酸溶率较低,通过常规酸溶解堵只能腐蚀水泥石浅表,无法有效解除水泥石对储层微裂缝的堵塞。明确了水泥浆滤液及固相颗粒对储层损害机理后,通过优选碳酸钙以及缓凝剂改善了水泥浆性能。在水泥中加入20%轻质碳酸钙(QZ-A)后,水泥石酸溶率由优化前的17.3%提升至71.1%,酸溶效果良好。优选出的缓凝剂GY-21可有效降低滤失过程中水泥浆滤液的离子浓度,从而降低了进入储层的有害离子的数量,具备较好的滤液优化效果。优化后水泥浆体系的流动度、抗压强度、滤失量以及稠化时间等常规工程性能均满足固井施工的需要。同时在孔隙型地层漏失以及孔隙-裂缝型地层漏失情况下,对储层损害程度均有明显降低,储层保护效果较好。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE256
【部分图文】：

岩石胶结较为疏松，以孔隙型地层为主。下部储层由于上覆地层压力较大，岩石胶结较??为致密，但是由于受到构造变形作用，在构造应力的作用下产生了破裂，形成收缩缝或??是构造缝，渗透性较好。以该区块Ｚ－１４井为例，该井储层段４５块岩心中，有８块出现??了构造缝或者收缩缝，裂缝占比达１７．８％，并且缝宽最大达到０．４ｍｍ，裂缝宽度较大。??在固井时高压差作用下，水泥浆完全可通过裂缝进入储层。??表２－３岩心裂缝统计??井号?｜?井深（ｍ）?１?构造缝宽（ｍｍ）?收缩缝宽（ｍｍ）??Ｉ?４６１５．９７?｜?０．２??Ｉ?４６１６．９２?Ｉ?０．４?—?０．４??Ｉ?４６１９．８６?Ｉ?０．２??４６３３．０８?０．１??Ｚ－１４?—?——?１??????｜?４６３４．６２?｜?０．２??｜?４６３８．１２?｜?＜０．１?＜０．１??４６３８．７８?＜０．１??

（〇方解石和泥质填充的构造缝?（２）构造溶蚀缝??图２－１储层段微裂缝??２．１．２固井概况??该区块固井主要采用２０〃＞＜１３３／８〃＼７〃＞＜５〃的５层套管结构。多采用尾管固井工艺，一??次性注水泥方案。对研宄区在用固井水泥浆配方进行了调研，主要采用了?ＬＤ水泥浆体??系，口井配方相差不大。论文选定某口井的尾管固井水泥浆配方开展后续实验研究，水??泥浆配方及实测各项性能见表２－４和２－５所示。??表２－４水泥浆配方??类型?Ｇ级水泥?硅粉?水?缓凝剂?分散剂?降失水剂?消泡剂??加量（％）?１００?３５?３４．５７?２．７?１．５?５?０．２??１０??

?岩心编号：Ｗ４０??图２－３不漏失条件下水泥浆污染前后岩心渗透率扫描结果??通过水泥浆污染前后，Ａｕｔｏｓｃａｎ岩心扫描系统测量结果（图２－３）可知，实验所采用??的４块７ｃｍ长的岩心，水泥浆污染前后岩心末端的渗透率变化均不大。说明水泥浆对储层??的损害丨？：要集中在储层近井地带７ｃｍ内，水泥浆对储层损害深度有限，通过调研发现，??该Ｋ块射孔深度在ｌｍ左右，该工况条件Ｋ水泥浆导致的储层损齊深度远小于射孔枪的射??孔深度，对储层污染较小，几乎可以忽略不计。??２．２．２孔隙型地层漏失条件下固井水泥浆对储层损害实验研究??孔隙型地层条件下，如果水泥浆发生漏失，此时失去了钻井液滤饼的阻挡作用，水??泥浆卩［接接触到了储层岩石，水泥浆对储层损害情况理应加重。为模拟该Ｔ况条件卜，??水泥浆对储层的损害，设计／如下实验流程：??Ｃ１）岩心抽真空饱和地层水
【参考文献】

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本文编号：2839150