合肥钻井施工现场是如何进行井壁加固操作的呢?
今天合肥打井公司就来和大家聊聊钻井施工过程井壁加固技术,到底什么是井壁加固?井壁加固技术是增加安全密度窗口的重要手段之一。井壁加固技术是通过采用特殊的钻井液预处理技术,显著提高井壁的稳定性稳定的地层,显著提高井壁的稳定性和承压能力,从而拓宽安全密度窗口,减少下部复杂地层钻井的难度。
从井壁稳定性的角度来看,随着我国勘探工作的增加,钻井技术问题已成为钻井行业共同关注的主要技术问题。钻井液密度窗口过窄与高温高压井遇到的大部分风险有关。这种非常狭窄的安全密度窗,有时甚至小于循环压力消耗,使钻井过程中经常同时发生井漏和溢流,难以钻井设计井深,难以记录井、测井和固井作业。当钻井液密度超过地层破裂压力时,钻井液漏失也是钻井过程中经常遇到的问题,即诱发性漏失。对于钻进衰竭油藏经常会遇到导致成本和非生产时间增加的问题。遗漏问题尤为突出,如果能想出一种方法来加强脆弱地层,从而开采出难以使用的储量,那么其潜在效益就显而易见。
对井壁加固技术的重要性进行研究,主要是增加安全密度窗口,防止漏,提高地层承压能力。
许多街区面临着这个狭窄的压力窗口(即孔隙压力和破裂压力差异很小),一旦井压力超过破裂压力或井压力低于孔隙压力,将导致钻井事故,一旦钻井事故,将花时间处理和解决这些问题,从而大大提高钻井施工成本,少数百万,资本损失超过数亿元。然而,对于这些问题,现场对ECD的控制要求非常严格,即当量循环密度。然而,由于任何施工参数的小波动都会导致井底ECD发生巨大变化,因此很难保持当量循环密度的稳定性。因此,在ECD不稳定的前提下,我们从另一个角度扩大了钻井液的安全密度窗口,通过井壁加固技术,从两个方面进行控制,确保施工安全。
目前国内外从地应力角度、储层性质、诱导裂缝扩展的力学机理、堵漏材料的粒径分布等角度来研究井壁加固技术。
为了避免井壁失稳问题,不同的井壁加固技术得以应用。其中包括“应力笼”,裂缝闭合应力以及裂缝扩展阻力.这些方法的原理都是基于增加剪切应力的办法(即应力笼,如图所示应力笼的形成过程)和隔离裂缝尖端压力(裂缝扩展阻力)。但是,几乎所有的井壁加固方法的目的是设计堵漏材料。也就是说,漏失材料加入到泥浆中,优化堵漏材料粒子直径的分布来桥堵桥堵有道裂缝。因此,所需要关键的一个参数是随着裂缝长度的变化,裂缝宽度的一个分布规律。很多研究来预测在地应力的条件下诱导裂缝宽度分布。最简单的解决方案是基于地应力各向异性的线性裂缝模型,但是线性裂缝没有考虑到井眼的扰动性、各向应力以及井眼倾斜效应。因此,基于现阶段工业标准的预测会导致在井壁加固设计中的巨大的错误。在现有的近井应力场和扰动以及远各向异性应力场的情况下,一些学者发布可用的分析方法来预测裂缝宽度的分布,同时,把数值方法应用在模拟井壁加固设计中问题中,利用边界有限元方法(数值方法)来模拟在各向异性应力状态下,地层压条件下井眼中对称裂缝宽度情况。这种数值模拟方法可以确定裂缝尖端的腹部宽度和应力因子。还有一些学者利用有限元方法(数值方法)来模拟同样的问题,但是无疑这样可能增加了大量的计算成本。
设计无伤害泥浆来防止现有泥浆中的固相和滤液进入到储层的关键是通过优化粒径大小来获取储层表面的进行桥堵。这就要选取相对于储层孔隙来说合适的桥堵粒径颗粒。因此,设计合适的粒径尺寸分布的是设计对于储层无伤害钻井液的关键。历史证明,Abram已经处于此目的提出一种设计粒子直径的一种规则。通过该规则,桥堵材料平局粒子尺寸应该等于或稍大于目的储层的平均孔隙直径的1/3。
同时,他建议桥堵材料的浓度至少应为泥浆中固相含量的5%。但是,Abrams准则仅仅考虑了刚好在储层表面形成桥堵的粒子尺寸,没有给出最优化尺寸或是最为理想填充的粒子尺寸的一个分布,以减少泥浆的侵入以及最为优化的封堵。在早期一些学者基于实验数据结果,提出了一种确定架桥物质的颗粒直径的新方法。当给出平均颗粒尺寸是目的储层孔隙度的1/2-2/3时候,他们通过实验得到虑失量和渗透率是最小的,之后发展的临时屏蔽桥堵技术也同样证实了该方法。他们提出架桥物质应该由刚性的大尺寸粒径和小尺寸粒径以及一些形状不规则的填充材料组成。碳酸钙作为刚性桥堵材料是经常使用的,因为通过酸化作用,他们是很容易从已形成井壁泥饼中去除掉的。除了小粒径碳酸钙,一些比如像油溶性树脂的软化的材料、石蜡油、氧化沥青等也经常作为填充材料来使用。
钻井施工现场是如何进行井壁加固操作的呢?施工工艺如何?首先使用密度低于破碎地层破裂压力的钻井液钻井复杂的井段,然后利用室内实验设计钻井液,有效形成密封层和具有底部复制过滤性能的钻井液,将室内实验钻井液挤压到复杂的裂缝中,形成可以关闭裂缝,防止裂缝进一步扩大,从而提高应力笼应力笼效应。