CN102278090A - 钻遇储层裂缝的堵漏方法及控制*** - Google Patents

钻遇储层裂缝的堵漏方法及控制*** Download PDF

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王世泽
兰林
孙勇
夏海英
潘宝风
林永茂
吴建忠
牛静
陈智晖
杨丽
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Sinopec Southwest Oil and Gas Co
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Abstract

一种钻遇储层裂缝的堵漏方法及控制***，方法包括：（1）.收集地质、钻井、钻井液和漏失参数，以此计算得到储层裂缝宽度；（2）.根据储层裂缝宽度选择对应粒径堵漏材料；（3）.通过计算得到步骤（2）堵漏材料形成孔隙尺寸，选择与该孔隙尺寸对应粒径的下一级堵漏材料，以下一级堵漏材料封堵上一级堵漏材料形成的孔隙尺寸；按前述，逐级计算得出每一级堵漏材料形成孔隙尺寸，并选择对应粒径封堵材料，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙的堵漏钻井液配方，将储层裂缝封堵。控制***包括交互式用户界面的储层裂缝宽度计算模块、堵漏钻井液配方生成模块、数据记录存储模块和显示配方设计模块。它有方便、实用、及时等特点。

Description

钻遇储层裂缝的堵漏方法及控制***
技术领域
本发明涉及一种钻遇储层裂缝的堵漏方法，及堵漏控制***，它用于辅助钻井液工程师计算储层裂缝宽度和设计堵漏钻井液配方，能在钻井现场实时操作，及时性强。
背景技术
储层的天然裂缝是油气开采的重要渗流通道，钻井中遇到裂缝时，常常发生漏失现象，这就需要钻井液进行堵漏。目前，油气开采中采用的堵漏方法是，根据漏速大小粗略估计裂缝宽度并依据经验设计堵漏钻井液配方。这种方法存在以下三点主要不足：1.裂缝宽度是估计的，工程师并不知道确切的参数，从而给后续堵漏方案的设计造成困难，这是因为裂缝宽度的准确预测是后续堵漏方案制定的基础；2.根据经验确定的堵漏钻井液配方无法知道确切的堵漏钻井液中材料的粒度分布，这是因为合理的粒度分布是堵漏成功的关键，因而造成现场经常需要多次堵漏才能成功；3.从裂缝宽度的估计到堵漏钻井液配方的设计，完全依靠工程师个人的主观经验，实用性差。上述三点主要不足，致使堵漏作业无法一次确定，经常需要以试验的方式反复进行多次才能成功，严重制约了油气井的顺利开采。并且，这种试验式的反复堵漏需要大量堵漏钻井液，增加了油气开采的成本，更为严重的是造成大量的堵漏钻井液和堵漏浆侵入储层深部，难于返排，损失油气渗流通道，给储层造成无法挽回的伤害。
综上所述，准确计算储层裂缝宽度和设计堵漏钻井液配方已成为当前油气开采的燃眉之急。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对上述现有技术的不足，提供一种简单易行、方便实用、及时性强的钻遇储层裂缝的堵漏方法。
本发明的目的之二在于：针对上述现有技术的不足，提供一种自动化，甚至智能化的钻遇储层裂缝的堵漏控制***。
本发明的目的之一采用下述技术方案实现：一种钻遇储层裂缝的堵漏方法，包括下列步骤：
（1） 收集地质参数、钻井参数、钻井液参数和漏失参数，通过这些参数计算得到储层裂缝的宽度；
（2） 根据储层裂缝宽度选择对应粒径的堵漏材料； 
（3） 通过计算得到步骤（2）堵漏材料形成的孔隙尺寸，选择与该孔隙尺寸对应粒径的下一级堵漏材料，以下一级堵漏材料封堵上一级堵漏材料形成的孔隙尺寸；按照前述方法，逐级计算得出每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸，并选择对应粒径的封堵材料，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙的堵漏钻井液配方，将储层裂缝封堵。
步骤（1）中储层裂缝的宽度通过下述计算模型得出：
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE001
；
式中：
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE003
为地层孔隙度；req为井眼等效半径；△
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE004
为钻井正压差；
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE006
为总压缩系数；vcum为累积漏失量；t为漏失时间；c为常数，取1.3956。
步骤（3）中堵漏材料形成的平均孔隙尺寸通过下述之一的计算模型得出：
①Coberly 公式，
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE007
；
②
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE008
； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；Φ为堆积孔隙度。
本发明的目的之二采用下述技术方案实现：一种钻遇储层裂缝的堵漏控制***，包括交互式用户界面的储层裂缝宽度计算模块、堵漏钻井液配方生成模块、数据记录存储模块和显示配方设计模块；其中：
储层裂缝宽度计算模块：根据收集到的地质参数、钻井参数、钻井液参数和漏失参数信息，基于***的计算模型综合分析计算得到储层裂缝的宽度；
堵漏钻井液配方生成模块：对储层裂缝宽度计算模块输出的宽度值进行分析，根据分析结果在数据记录存储模块中选择对应粒径的堵漏钻井液配方； 
数据记录存储模块：负责记录各种堵漏材料的名称和平均堆积颗粒尺寸，并基于***的计算模型综合分析计算出各种堵漏材料的颗粒堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，根据各种堵漏材料的堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，将各种堵漏材料划分成多个不同的级别，使每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸由下一级堵漏材料封堵，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙尺寸的堵漏钻井液配方；并将这些信息记录存储于数据库；
显示配方设计模块：负责显示堵漏钻井液配方生成模块生成的各级堵漏材料组成的配方。
所述储层裂缝宽度计算模块中的计算模型如下：
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE009
；
式中：
Figure 447447DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；为地层孔隙度；req为井眼等效半径；△
Figure 894794DEST_PATH_IMAGE004
为钻井正压差；
Figure 691849DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；为总压缩系数；vcum为累积漏失量；t为漏失时间；c为常数，取1.3956。
所述数据记录存储模块中的计算模型为下述之一：
①Coberly 公式，
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE010
；
②
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE011
； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；Φ为堆积孔隙度。
本发明的有益效果是：
本发明的方法，是将井漏这一“有害”现象提供的漏失参数转化为计算井下裂缝宽度的“有用”数据，结合地质参数、钻井参数和钻井液参数等科学数据，一次性便可准确计算出储层裂缝宽度，综合应用颗粒堆积理论、颗粒架桥理论和堵漏材料粒度分布数据研制出相互配伍的堵漏钻井液配方，对储层裂缝进行有效封堵，它对堵漏钻井液配方的需求量合理，无浪费，对储层裂缝的伤害小，具有简单易行、方便实用和及时性强等特点；
本发明的控制***，是采用计算机编程语言将本发明的堵漏方法编写成专用软件，完成从井漏裂缝宽度计算到堵漏钻井液配方设计的一体化工作，从而实现堵漏钻井液配方设计的计算机化、自动化，甚至智能化，直观地通过不同裂缝宽度调整对应配比来设计合理粒级分布的堵漏钻井液配方，辅助钻井液工程师制定合理的堵漏方案，有效指导现场作业，大幅改善工作效率，及时堵漏，减少漏失，从而降低损失。
附图说明
图1是本发明的一种流程框图。
图2是本发明控制***的一种结构框图。
图3是本发明显示配方设计模块显示出常用堵漏钻井液的模板图。
具体实施方式
实施例1
参见图1：一种钻遇储层裂缝的堵漏方法，包括下列顺序步骤：
（1）. 收集地质参数3、钻井参数4、钻井液参数5和漏失参数6，其中，地质参数3包括孔隙度和裂缝倾角，钻井参数4包括裸眼井径、钻井进尺和压差，钻井液参数5包括塑性粘度和压缩系数，漏失参数6包括漏失量和漏失时间，将这些参数应用于下述计算模型中，通过计算得到井漏（储层）裂缝宽度1；计算模型具体如下，
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE012
；
式中：
Figure 37959DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；
Figure 235591DEST_PATH_IMAGE003
为地层孔隙度；
req为井眼等效半径；
△为钻井正压差；
Figure 299679DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；
Figure 948966DEST_PATH_IMAGE006
为总压缩系数；
vcum为累积漏失量；
t为漏失时间；
c为常数，取1.3956。
（2）. 根据步骤（1）得出的井漏裂缝宽度1，选择与该宽度对应粒径的堵漏钻井液2（即堵漏材料）。
（3）. 通过颗粒堆积理论计算得到步骤（2）所选堵漏材料形成的孔隙尺寸8，然后选择与该孔隙尺寸对应的已知粒径分布9的下一级堵漏材料，以下一级堵漏材料封堵上一级堵漏材料形成的孔隙尺寸；并按照前述方法，逐级计算得出每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸，选择与该级孔隙尺寸对应粒径的下一级封堵材料，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙的堵漏钻井液配方，用作堵漏作业7，将井漏（储层）裂缝封堵，减少漏失；本步骤中的堵漏材料形成的平均孔隙尺寸通过下述计算模型得出：
①Coberly 公式，
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE013
；或
②
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE014
； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；
D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；
Φ为堆积孔隙度。
实施例2
参见图2：一种钻遇储层裂缝的堵漏控制***，包括交互式用户界面的储层裂缝宽度计算模块10、堵漏钻井液配方生成模块11、数据记录存储模块12和显示配方设计模块13。其中：
储层裂缝宽度计算模块10：根据收集到的地质参数、钻井参数、钻井液参数和漏失参数信息，基于***的计算模型综合分析计算得到储层裂缝的宽度；前述的地质参数包括孔隙度和裂缝倾角，钻井参数包括裸眼井径、钻井进尺和压差，钻井液参数包括塑性粘度和压缩系数，漏失参数包括漏失量和漏失时间。
上述计算模型具体如下：
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE015
；
式中：
Figure 440253DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；
为地层孔隙度；
req为井眼等效半径；
△为钻井正压差；
Figure 599205DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；
为总压缩系数；
vcum为累积漏失量；
t为漏失时间；
c为常数，取1.3956。
堵漏钻井液配方生成模块11：对储层裂缝宽度计算模块10输出的宽度值进行分析，根据分析结果在数据记录存储模块12中选择与宽度值对应粒径的堵漏钻井液配方。
数据记录存储模块12：负责记录各种堵漏材料的名称和平均堆积颗粒尺寸，并基于***的计算模型综合分析计算出各种堵漏材料的颗粒堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，根据各种堵漏材料的堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，将各种堵漏材料划分成多个不同的级别，使每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸由下一级堵漏材料封堵，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙尺寸的堵漏钻井液配方；并将这些信息记录存储于数据库。
上述数据记录存储模块12中的计算模型具体如下：
①Coberly 公式，
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE016
；或
②
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE017
； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；
D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；
Φ为堆积孔隙度。
显示配方设计模块：负责显示堵漏钻井液配方生成模块11生成的各级堵漏材料组成的配方，该设计模块将配方以模板图的形式显示，方便工程师直观查询匹配的堵漏材料。
参见图3：用本发明控制***对一些常用的堵漏材料进行了采集计算，并将这些数据记录存储与数据库内，以备后用。下面就结合采集计算到的这些常用堵漏材料数据对本发明作进一步说明。
采用计算模型Blake－Kozeny公式，即Dpore=D50·Φ/（3（1-Φ）），对堵漏材料名称/代号为核桃壳、SRD5、SRD3、SRD2和FRD-2进行计算；采用计算模型Coberly 公式，即Dpore=D50/6.5，对堵漏材料名称/代号为RSD80、FRD-1、DTR、SD1、LF-2、FLC-1、LF-1和CaCO3进行计算，计算所得数据具体见表1所示。
表1               计算得到的常用堵漏材料堆积孔隙尺寸
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE018
注：上表中各堵漏材料均为颗粒状材料。
根据表1的堵漏材料堆积孔隙尺寸，按下一级堵漏材料必须匹配上一级堵漏材料孔隙的原则，得到图3所示的钻井液配方设计模板图。在计算得到储层裂缝宽度后，先在钻井液配方设计模板图上查询匹配裂缝宽度的第一级堵漏材料，找出粒径与裂缝宽度对应的颗粒，然后按该级箭头所指找出相应可封堵该级颗粒形成孔隙尺寸的下一级颗粒，以此类推，并根据存储于数据库中的必加量堵漏钻井液（见表2）得到最佳的堵漏钻井液配方。
表2             必加量堵漏钻井液
Figure 2011102345366100002DEST_PATH_IMAGE019

Claims (6)

1.一种钻遇储层裂缝的堵漏方法，包括下列步骤：
（1）.收集地质参数、钻井参数、钻井液参数和漏失参数，通过这些参数计算得到储层裂缝的宽度；
（2）.根据储层裂缝宽度选择对应粒径的堵漏材料； 
（3）.通过计算得到步骤（2）堵漏材料形成的孔隙尺寸，选择与该孔隙尺寸对应粒径的下一级堵漏材料，以下一级堵漏材料封堵上一级堵漏材料形成的孔隙尺寸；按照前述方法，逐级计算得出每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸，并选择对应粒径的封堵材料，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙的堵漏钻井液配方，将储层裂缝封堵。
2.根据权利要求1所述钻遇储层裂缝的堵漏方法，其特征在于，步骤（1）中储层裂缝的宽度通过下述计算模型得出：
Figure 337266DEST_PATH_IMAGE001
；
式中：
Figure 757883DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；
Figure 918868DEST_PATH_IMAGE003
为地层孔隙度；req为井眼等效半径；△
Figure 970001DEST_PATH_IMAGE004
为钻井正压差；
Figure 82182DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；为总压缩系数；vcum为累积漏失量；t为漏失时间；c为常数，取1.3956。
3.根据权利要求1所述钻遇储层裂缝的堵漏方法，其特征在于，步骤（3）中堵漏材料形成的平均孔隙尺寸通过下述之一的计算模型得出：
①Coberly 公式，
Figure 305670DEST_PATH_IMAGE007
；
②； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；Φ为堆积孔隙度。
4.一种钻遇储层裂缝的堵漏控制***，其特征在于，包括交互式用户界面的储层裂缝宽度计算模块、堵漏钻井液配方生成模块、数据记录存储模块和显示配方设计模块；其中：
储层裂缝宽度计算模块：根据收集到的地质参数、钻井参数、钻井液参数和漏失参数信息，基于***的计算模型综合分析计算得到储层裂缝的宽度；
堵漏钻井液配方生成模块：对储层裂缝宽度计算模块输出的宽度值进行分析，根据分析结果在数据记录存储模块中选择对应粒径的堵漏钻井液配方； 
数据记录存储模块：负责记录各种堵漏材料的名称和平均堆积颗粒尺寸，并基于***的计算模型综合分析计算出各种堵漏材料的颗粒堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，根据各种堵漏材料的堆积孔隙度和平均孔隙尺寸，将各种堵漏材料划分成多个不同的级别，使每一级堵漏材料形成的孔隙尺寸由下一级堵漏材料封堵，以此形成多级以小粒径堵漏材料封堵大粒径堵漏材料孔隙尺寸的堵漏钻井液配方；并将这些信息记录存储于数据库；
显示配方设计模块：负责显示堵漏钻井液配方生成模块生成的各级堵漏材料组成的配方。
5.根据权利要求4所述钻遇储层裂缝的堵漏控制***，其特征在于，所述储层裂缝宽度计算模块中的计算模型如下：
Figure 690963DEST_PATH_IMAGE009
；
式中：
Figure 656645DEST_PATH_IMAGE002
为裂缝宽度；为地层孔隙度；req为井眼等效半径；△为钻井正压差；
Figure 52357DEST_PATH_IMAGE005
为钻井液的塑性粘度；
Figure 618468DEST_PATH_IMAGE006
为总压缩系数；vcum为累积漏失量；t为漏失时间；c为常数，取1.3956。
6.根据权利要求4所述钻遇储层裂缝的堵漏控制***，其特征在于，所述数据记录存储模块中的计算模型为下述之一：
①Coberly 公式，
Figure 608552DEST_PATH_IMAGE010
；
②
Figure 969126DEST_PATH_IMAGE011
； 
式中：Dpore为有效孔喉尺寸，单位为μm；D50为平均堆积颗粒尺寸，单位为μm；Φ为堆积孔隙度。
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