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地热开发钻完井过程中热储层保护技术

发布时间:2020-04-07 来源:未知 点击次数: 打印 作者:admin

地热开发钻完井过程中热储层保护技术

     热储层损害就是储层被打开后,受到外来液相和固相的侵入和污染,而引起储层物理化学性质的改变,污染后果是储层渗透率降低。钻井液作为钻开热储层时第一种与地层相接触的流体,是引起储层污染的主要因素,所以热储层损害与钻井液的使用是分不开的。就热储层损害问题,在处理和预防的关系上,一般以预防为主,处理为辅,即首先要高度重视热储层损害的预防工作,即通常说的热储层保护工作,这些工作包括:

 

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热储层损害机理

      从热储层污染的物质源考虑,热储层污染引起的热储层损害通常是两方面作用的结果;液体和固体微粒在储层孔道及裂缝中的运移和堵塞;液-固及液-液之间发生了化学反应和热动力作用。具体损害形式有:固相颗粒(外来和内部的)运移引起储层空隙或裂隙堵塞造成储层损害,这种现象在中高渗储层中比较常见;钻井液中的液体在一定压差下进入储层,造成储层孔道直径减少,研究表明,这是中低渗储层污染的主要原因之一,被称为水锁效;外来流体与储层岩石、储层流体不配伍造成的损害,如水敏性损害、碱敏性损害和无机垢、有机垢堵塞等,这在各种储层中均会发生;其它原因如钻井液中的微生物活动对储层的损害等。
 
 

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钻完井施工对热储层的损害

    在钻完井施工过程中,压差偏大超过地层破裂压力,会造成钻完井液大量漏失,损害热储层;浸泡时间过长,增加钻完井液滤液进入储层的数量,增大储层污染半径;钻完井液流速梯度过大,冲蚀井壁破坏滤饼,不仅促使滤液进入生产层,而且易造成井眼扩大,影响固井质量;快速起下钻,可破坏滤饼,增大井筒压差;钻具刮削井壁,一方面可破坏滤饼,使钻完井液易于进入储层,另一方面由于泥抹作用使固相嵌入渗流通道。这些都会损害储层的渗透率,影响储层的正确评价。

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钻完井过程中热储层损害原因

       钻进时,在正压差和毛管力的作用下,钻井完井液的固相进入储层孔喉堵塞,其液相进入储层岩石和流体作用,破坏储层原有的平衡,从而诱发潜在损害,造成渗透率下降。钻井过程中热储损害原因可以归纳为四个方面:   
   (1)钻完井液中分散相颗粒堵塞热储层       钻完井液中存在多种固相颗粒,如膨润土、堵漏剂、钻屑和处理剂的不容物及高聚物鱼眼等。钻完井液中小于热储层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒,在钻完井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下,进入储层孔喉和裂缝中形成堵塞,造成热储层损害。 
    (2)钻井液滤液与热储层岩石不配伍引起的损害,水敏损害、盐敏损害、碱敏损害、润湿反转、表面吸附。   
     (3)渗透率变化引起的损害       钻井完井液滤液进入储层,改变了井壁附近地带的分布,导致热储渗透率下降,增加了水流阻力。对于液相侵入能在储层渗流通道的表面吸附而减少渗流截面积,甚至使渗流完全丧失,即导致“液相圈闭”。   
    (4)负压差急剧变化造成的储层损害
      中途测试或负压差钻进时,如选用的负压差过大,可诱发储层速敏,引起储层出砂。对于裂缝性储层,过大的负压差还可能引起井壁附近的裂缝闭合,产生应力敏感损害。此外,还会诱发有机垢、无机垢沉积。
 

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保护热储层钻完井工艺

      钻进目的层时,针对影响损害因素,可以采取降低压差,实现近平衡压力钻进,减少浸泡时间,优选环空返速,防止井漏措施来减少伤害。   

    (1)建立四个压力剖面,为井身结构和钻井液密度设计提供科学依据       地层孔隙压力、破裂压力、地应力和坍塌压力是钻井工程设计和施工的基础参数,依据上述四个压力才有可能进行合理的井身结构设计,确定出合理的钻井液密度,实现近平衡压力钻井,从而减少压差对储层所产生的损害。   

    (2)确定合理井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证       井身结构设计原则有许多条,其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要,因为大部分地热田均属于多压力层系地层,只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔,才有可能采用近平衡压力钻进储层。如果不采用技术套管封隔,裸眼井段仍处于多压力层系。当下部储层压力大大低于上部地层孔隙压力或坍塌压力时,如果用依据下部储层压力系数确定的钻井液密度来钻进上部地层,则钻井中可能出现坍塌、卡钻等井下复杂情况,使钻井作业无法继续进行;如果依据上部裸眼段最高孔隙压力或坍塌压力来确定钻井液密度,尽管上部地层钻井工作进展顺利,但钻至下部低压储层时,就可能因压差过高而发生卡钻、井漏等事故,并且因高压差而给储层造成严重损害。   

    (3)实现近平衡压力钻井,控制储层的压差处于安全的最低值      平衡压力钻井是指钻井时井内钻井液柱有效压力pd等于所钻地层孔隙压力pp,即压差Dp=pd-pp=0。此时,钻井液对热储层损害程度最小。   

    (4)降低浸泡时间       钻井过程中,储层浸泡时间从钻开储层开始直至固井结束,包括纯钻进时间、起下钻接单根时间、处理事故与井下复杂情况时间、辅助工作与非生产时间、完井电测、下套管及固井时间。



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