屏蔽环

屏蔽环

使被屏蔽范围内的其他金具或部件不出现电晕现象的环状防护金具。

简介
屏蔽暂堵技术是根据储层孔喉尺寸及其分布规律,在钻至目的层前20~50m 将钻井液中的固相颗粒调整到与之相匹配,即加入高纯度、超细目、多级配的刚性架桥、充填粒子和变形粒子等固相颗粒,有意识地在很短时间内在地层距井壁很小的距离内产生高强度的暂时堵塞,使渗透率急剧下降,从而有效地阻止钻井液继续侵入地层。屏蔽暂堵技术最初是用于石油天然气钻井中对油气储层进行保护,防止储层伤害,这一技术也被广泛应用于钻井施工中防漏堵漏。由于屏蔽暂堵技术对钻井施工过程中设备要求较低,且成本便宜堵漏效果好,被广泛使用。
暂堵剂
颗粒在孔喉中的堵塞在一定的条件下遵循“选择性架桥,逐级填充”的过程。
1)架桥粒子的架桥
最大的颗粒为架桥粒子,单个架桥粒子随钻井液相进入油层,在流经孔喉时:若r粒r孔,则沉积在孔喉外;r粒/r孔若为1/3~2/3,则在孔喉处卡住,成为架桥。
2)填充粒子的填充
架桥粒子架桥后,孔喉孔隙大量减小,钻井液中更小一级粒子卡在更小喉道处,这一过程不断重复,这一过程叫单粒逐级填充。这时堵塞带的渗透率取决于钻井液中最小一级粒子的粒级,但渗透率不会为零。
3)变形粒子的作用
如果钻井液中仅有刚性颗粒作为架桥和填充粒子,仍会留下形状不规则的微间隙,暂堵带的渗透率不会为零。这就需要引入屏蔽暂堵最关键的颗粒外形在一定的温度条件下可变的软化变形颗粒。当最小粒级的粒子是可变形时,就会嵌入不规则的微间隙,则堵塞带的渗透率可接进于零。
屏蔽环形成
①样人工造缝后抽真空,饱和地层水48h;
②测岩样的正向地层水渗透率Kw;
③在高温高压酸溶解堵评价仪上,用非渗透钻井液对岩样进行反向损害作用60min(钻井液温度80℃,压差为3.5MPa,围压7.5MPa),并计量单位时间内的滤液体积;
④在较低流压下,正向地层水驱(返排)。找出突破压力Pd,记录返排压力Pi 及岩样渗透率Kwi;
⑤增大流压返排,计算其渗透率恢复值Kf=Kwi/Kw100%;
屏蔽环的强度
在流压分别为4MPa,5MPa、7MPa、10MPa、12MPa、15MPa,用地层水反向测定岩样滤失量。并计量出各流压点上10min 的钻井完井液累积滤失体积;计算此时的岩样渗透率Ki及屏蔽环暂堵率Zd=(Kw-Ki)/Kw×100%。
原浆对于缝宽在W=1μm~600μm 之间所形成的屏蔽环强度有高有低。整体上看当缝宽W50μm 时,所形成的屏蔽环的强度不足10MPa,明显强度不够,不能满足现场的施工作业要求。
由于原浆本身所形成的屏蔽环是由聚合物处理剂在岩样的裂缝端面处聚集形成胶束或胶团等软性粒子来封堵架桥,形成的屏蔽环很薄。这就造成在岩样的端面裂缝口处很容易被破坏,因而强度不够。这为后期的钻井液的性能改造提供了依据,因此在普通液中加入了CaCO3 和纤维来提高屏蔽环强度。
总结
借助屏蔽暂堵原理,通过对普通钻井液进行改良,利用岩芯造缝技术在实验室内进行承压实验,得出如下结论和建议:
1)普通钻井完井液能够快速有效地对缝宽在1~600μm 之间的岩样形成致密的屏蔽环,但裂缝高于100μm 时,强度低于10MPa。
2)通过改造后的钻井液,对不同宽度的岩样多次实验后,强度值均大于15MPa,强度得到了大大的提高。
3)在常规地层钻井施工过程中,通过对裂缝宽度的预测,可以随钻加入CaCO3 等架桥粒子、填充粒子和变形粒子来加强钻井液的封堵能力,有效防漏堵漏并减低施工风险。
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