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泥页岩微裂缝模拟新方法及封堵评价实验

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裂缝性泥页岩地层封堵材料优选方法研究与应用

裂缝性泥页岩地层封堵材料优选方法研究与应用

2019年第4期西部探矿工程103裂缝性泥页岩地层封堵材料优选方法研究与应用杨决算”(大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413)摘要:大庆油田常在水基钻井液中添加磺化沥青类封堵剂，以提高钻井液对裂缝性地层的封堵防塌能力但采用高温高压滤失实验优选的磺化沥青在室内评价效果较好,现场施工时封堵效果较差，仍然发生剥落、掉块等复杂情况：经室内实验分析得知:磺化沥青软化点较高,无法达到软化封堵的效果,且粒径较大,97%以上颗粒粒径大于75|xm(200目)，与致密油地层裂缝不匹配因此，研究了一种新型封堵材料评价方法用以替代高温高压评价实验：研究结果表明，该方法能够模拟10~1()()问1裂缝，具有操作简单、平行好等优点利用该方法优选的微纳米乳液封堵剂在F38-P6井进行了成功应用，解决了泥页岩地层井壁易发生剥落、掉块等井壁失稳难题,为确保钻井工程顺利进行提供了技术支持关键词:磺化沥青；微裂缝;护壁防塌;纳米材料;井壁稳定；粒度分布;评价方法中图分类号:TE254文献标识码：A文章编号:1004-5716(2019)04-0103-04为了提高泥页岩裂缝性地层井壁稳定效果，大庆油田水基钻井液中主要选用磺化沥青作为封堵防塌处理剂。

磺化沥青作为一种性能好、成本低的多功能钻井液添加剂.虽然具有降低钻井液滤失量、封堵裂缝功能,并在钻井液领域得到了广泛应用,但随着石油勘探开发的深入，磺化沥青已经不能满足致密油等非常规油气资源裂缝性地层的封堵要求：在室内采用高温高压滤失评价实验对磺化沥青封堵性能进行评价时.效果较好，但在现场钻井施工过程中.磺化沥青对裂缝性地层的封堵效果不理想.经常发生剥落、掉块等井壁失稳现象，甚至发生井壁坍塌所以，笔者对磺化沥青相关性能进行分析,并选用一种新型封堵材料优选方法替代高温高斥滤失评价实验，优选的封堵材料在现场进行了成功应用叫1磺化沥青作用机理分析磺化沥青主要成分是沥青磺酸钠盐，是沥青在一定温度条件下经磺化、中和而制得的产品。

固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法

固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法

固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法固井水泥环在油气井中的重要性不言而喻，它不仅是确保油气井安全稳定生产的关键部分，同时也是防止油气井漏失的关键环节。

然而，由于油气井环境的复杂性，固井水泥环在使用过程中会产生微间隙和微裂缝，从而降低固井效果。

因此，模拟试验方法成为研究固井水泥环微间隙和微裂缝的重要手段。

室内试验是一种通过试验设备在实验室内模拟油气井环境进行的试验方法。

该方法主要包括以下几个步骤：1.制备固井水泥样品：根据实际油气井环境的要求，按照一定比例混合水泥、骨料和一定量的掺合料，并加入适量的水进行拌和，制备成固井水泥样品。

2.确定实验条件：根据实际油气井环境的参数，如温度、压力等，确定实验室中的试验条件，包括试验设备的温度、压力和其他环境条件的控制。

3.设置试验装置：将制备好的固井水泥样品放入试验装置中，并设置好相应的测量装置，如压力计、变形计、微观摄像机等，以监测固井水泥环的变形和裂缝。

4.施加负荷：根据实际油气井环境的负荷要求，在试验装置上施加相应的负荷，可包括静态压力、动态载荷和温度变化等。

5.进行试验和记录数据：在试验过程中，对固井水泥样品的变形和裂缝进行观察和测量，并及时记录相关数据，如变形值、裂缝长度和裂缝宽度等。

6.分析结果和评估：根据实验数据，分析固井水泥环的微间隙和微裂缝形成的原因，并对固井水泥环的性能进行评估和改善意见的提出。

相比之下，井口试验是一种更接近实际油气井环境的试验方法，可以直接在油气井井口进行试验。

其步骤如下：1.安装试验装置：在油气井井口附近的固井水泥环位置安装试验装置，包括负载装置和测量装置。

2.施加负荷：使用负载装置对固井水泥环施加真实的油气井井口负荷，如静态压力、动态载荷和温度变化等。

3.监测和记录数据：使用测量装置监测固井水泥环的变形和裂缝，并及时记录相关数据。

4.分析结果和评估：根据试验数据，分析固井水泥环微间隙和微裂缝形成的原因，并对固井水泥环的性能进行评估和改善意见的提出。

硬脆性泥页岩微米-纳米级裂缝封堵评价新方法

硬脆性泥页岩微米-纳米级裂缝封堵评价新方法

硬脆性泥页岩微米-纳米级裂缝封堵评价新方法侯杰【摘要】Fractures or cracks sealing materials deployed in conventional evaluation methods displayed unsatisfactory plugging performances in tight oil formations of the Daqing Oilfield.Under such circumstances,an innovative stainless steel powder sheet was pressed by special technique to simulate cracks in micro/nano meter scales.In addition,devices to evaluate plugging performance with high precision and reasonable repeatability was designed and b test results showed that the innovative plugging performance evaluation technique could be used to replace the fluid flow tests under HTHP.Test results showed that the selected drilling fluid displayed satisfactory plugging performances against fractures in micro/nano meter scales.The formula and its add-ons of plugging material were optimized to produce water-based drilling fluids with high plugging performance.The drilling fluid has been used in WellF38-P1 in the Daqing Oilfield to solve the problems of wellbore breakout and wellbore in stability.The innovative techniqueis characterized by simple operations and high accuracy,and can be used to assess plugging performances of drilling fluids under simulated bottomhole temperatures.The new technique may provide necessary technical support for high-efficiency development of tight oil reservoirs in the Daqing Oilfield.%为解决应用常规封堵评价方法优选的封堵材料对大庆油田致密油裂缝性地层封堵效果差的难题,选用由不锈钢粉末经特殊工艺压制成的薄片作为封堵介质来模拟微米和纳米级裂缝,并自主设计加工了封堵评价装置,形成了微米-纳米级微裂缝封堵评价新方法.室内试验结果表明,封堵评价新方法可替代高温高压滤失试验对钻井液的封堵性能进行评价,且优选的钻井液配方对微米级和纳米级裂缝都具有较强的封堵能力.应用该方法对封堵材料配方及加量进行了优化,形成了强封堵型水基钻井液配方,并在大庆油田F38-P1井进行了现场试验,解决了青山口组地层在钻进过程中的井壁剥落、掉块等井壁失稳问题.研究结果表明,裂缝封堵评价新方法可以模拟井底温度条件下对钻井液的封堵性能进行评价,且具有操作简单、评价精度高等优点,为大庆油田致密油藏高效开发提供了技术支持.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2017(045)003【总页数】6页(P32-37)【关键词】致密油;硬脆性泥页岩;微裂缝;不锈钢粉末;井壁稳定;封堵性能;大庆油田【作者】侯杰【作者单位】中国石油集团大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院,黑龙江大庆163413【正文语种】中文【中图分类】TE254大庆油田长垣以西齐家-古龙凹陷青山口组和泉头组等地层含有丰富的致密油，岩性以裂缝/孔隙发育的泥页岩为主，资源潜力超过15×108 t，是大庆油田资源接替的重要区块。

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程泥页岩是一种古老的岩石,具有非常独特的地质特征。

在泥页岩中,超压裂缝是一种常见的结构特征,它们在页岩的高温高压环境下形成,对于泥页岩的物理性质和构造演化具有重要影响。

为了研究泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程,可以考虑以下步骤:
1. 数据收集:收集泥页岩样品的数据,包括样品的尺寸、化学成分、结构特征等。

2. 超压模拟:根据泥页岩的物理性质和构造特征,进行相应的超压模拟。

模拟过程中,可以设置不同的超压参数,如温度、压力、时间等,以模拟泥页岩在超压环境下的反应。

3. 裂缝分析:根据收集的数据和模拟结果,对泥页岩中的超压裂缝进行统计分析和分析。

可以采用一定的统计学方法,如卡方检验、方差分析等,对裂缝的数量、形态和分布等进行描述。

4. 模型建立:基于数据分析结果,可以建立泥页岩超压裂缝形成模型。

该模型可以描述泥页岩超压裂缝的形成过程和特征,包括裂缝的类型、数量、形态和分布等。

5. 实验研究:通过实验研究,验证所建立泥页岩超压裂缝形成模型的有效性。

实验可以采用一些物理实验方法,如压力实验、电化学实验等,对泥页岩中的超压裂缝进行测量和定量研究。

6. 系统与流程:根据所建立泥页岩超压裂缝形成模型,可以构建一套能够准确描述泥页岩超压裂缝形成的系统与流程。

该系统与流程包括数据采集、超压模拟、裂缝分析、模型建立、实验研究等一系列活动,可以帮助研究人员更好地研究泥页岩超压裂缝的形成过程和特征。

一种泥页岩微纳米级孔隙模拟封堵评价装置及方法[发明专利]

一种泥页岩微纳米级孔隙模拟封堵评价装置及方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010654319.1(22)申请日 2020.07.09(71)申请人 中国石油天然气集团有限公司地址 100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦申请人 大庆石油管理局有限公司(72)发明人 侯杰　刘永贵　杨决算　于兴东　初成　张冬明　刘振华　宋涛　(74)专利代理机构 大庆知文知识产权代理有限公司 23115代理人 荆晓红(51)Int.Cl.E21B 33/13(2006.01)E21B 33/138(2006.01)E21B 47/00(2012.01)E21B 47/06(2012.01)E21B 47/07(2012.01)G09B 25/04(2006.01)(54)发明名称一种泥页岩微纳米级孔隙模拟封堵评价装置及方法(57)摘要本发明公开了一种泥页岩微纳米级孔隙模拟封堵评价装置及方法，解决了现有方法不能有效模拟微纳米级孔隙结构导致钻井液对孔隙性地层封堵能力较弱的问题。

其特征在于：所述泥浆杯顶部阀杆通过高压管线与气源相连，泥浆底部的阀杆通过高压管线与冷凝接收装置相连；泥浆杯内装有待测液体，待测液体底部置有不锈钢粉末片，所述不锈钢粉末片与泥页岩地层孔隙结构内部特征相近；该模拟方法包括：（1）选用所需孔径范围的不锈钢粉末片；（2）配制待测液体；（3）利用封堵装置对微纳米级裂缝的封堵效果进行评价。

该泥页岩微纳米级孔隙模拟方法和评价装置，可用于封堵剂的优选实验和钻井液封堵能力评价实验，提供可靠的评价测试方法。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 112302569 A 2021.02.02C N 112302569A1.一种泥页岩微纳米级孔隙模拟封堵评价装置，包括泥浆杯，其特征在于：所述泥浆杯装有下杯盖、上杯盖，所述下杯盖、上杯盖分别连接阀杆；泥浆杯的顶部阀杆通过高压管线与气源相连，并由销子进行固定；泥浆底部的阀杆通过高压管线与冷凝接收装置相连，并由销子进行固定；冷凝接收装置出液口的下端放置量筒；所述泥浆杯置于加热套内，泥浆杯内装有待测液体，待测液体底部置有不锈钢粉末片。

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程

一种泥页岩超压裂缝形成的判识方法及系统与流程
泥页岩是一种具有低渗透率的岩石，其开采难度非常大。

为了提高泥页岩的开采效率，超压压裂技术被广泛采用。

超压压裂技术可以通过施加高压水力力量将岩石断裂并形成裂缝，以增加岩石的渗透率和开采效率。

因此，判识泥页岩超压裂缝形成的方法和流程对于泥页岩开采的有效性具有重要意义。

一种判识泥页岩超压裂缝形成的方法及系统与流程如下：
首先，需要进行地质勘探，获取地质数据以确定泥页岩的地层构造、结构和岩石性质等信息。

这些数据可以从传统勘探和现代技术中获取，例如地震探测、测量井、地热测量、钻孔等。

其次，需要分析泥页岩的地质特征以及超压压裂技术的适用性。

通过比较泥页岩的性质和压裂技术的适用范围，可以确定超压压裂技术是否适用于该地区的泥页岩开采。

然后，需要确定岩石的裂缝特征。

岩石的裂缝特征是超压压裂技术的重要指标，因为岩石内部的裂缝特征将直接影响压裂技术的效果。

可以采用地震勘探、测量井、李氏硬度计和岩芯分析等技术评估岩石的裂缝特征。

最后，需要评估超压压裂技术的适用性。

根据获取的地质和岩石数据，可以采用计算机模拟技术来预测超压压裂技术的效果。

通过建立数学模型和运用计算机进行仿真模拟，可以预测岩石的裂缝特征和超压压裂技术产生的效果。

综上所述，判识泥页岩超压裂缝形成的方法及系统与流程涉及多个方面，需要结合传统勘探和现代技术、分析泥页岩的地质特征和超压压裂技术的适用性、确定岩石的裂缝特征以及评估超压压裂技术的适用性。

这些步骤的结合和运用将有助于确定合适的超压压裂技术以提高泥页岩的开采效率。

泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价

第４５卷　第６期２０２３年１１月物探化探计算技术ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＦＯＲＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬＡＮＤＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＶｏｌ．４５　Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２０２３收稿日期：２０２２ ０８ ２１第一作者：屈翠侠（１９８６－），女，博士，工程师，主要从事测井解释与研究工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｑｕｃｘｔｊ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。

文章编号：１００１ １７４９（２０２３）０６ ０６９８ ０９泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价屈翠侠１，刘永河２，宋宏业１，魏玉梅１，刘竹杰２，徐锦锋１（１．中国石油集团　测井有限公司天津分公司，天津　３００２８０；２．中国石油股份有限公司　大港油田分公司第四采油厂（滩海开发公司），天津　３００２８０）摘　要：泥页岩属于非常规储层，孔隙度普遍小于１０％，渗透率普遍低于１ｍＤ。

低孔低渗的特征致使常规实验方法和测井解释方法难以准确获取其孔隙度值。

这里选取沧东凹陷孔二段泥页岩样品，对其孔隙度分别进行压汞法、气测法、液测法以及核磁共振法的测量，并将核磁共振实验与核磁共振测井的孔隙度值进行对比。

结果表明，核磁共振技术是获取泥页岩孔隙度相对适用的方法，高精度核磁共振仪器在选择较小回波间隔（犜犈＝０．１ｍｓ）的条件下，可测得更为全面的泥页岩孔隙度值。

在有机质含量较高（犜犗犆≥９％）的泥页岩层段，核磁共振测井信噪比呈现出一定的相关性，低信噪比可能是造成核磁共振测井获取孔隙度值偏高的原因。

因此在实际测井评价过程中，要考虑信噪比的影响。

关键词：泥页岩；孔隙度；核磁共振；岩心实验；测井中图分类号：Ｐ６３１．８４ 文献标志码：Ａ 犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ １７４９．２０２３．０６．０２０　引言北美页岩气的成功开采使有关页岩的研究成为近年来国内、外油气勘探工作的焦点之一［１－３］，其中一个重要的方面就是针对泥页岩孔隙系统的研究［４－７］。

富含有机质的泥页岩既是页岩油气的源岩，也可作为页岩油气的储集岩［８－９］。

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1）将制作好的不同缝宽岩样放入岩心夹持器 中，再将环压泵通过高压管线与岩心夹持器相连， 待围压值稳定以后，将岩心夹持器连接到高温高压 动态驱替装置上（螺纹上要涂上一些润滑脂）。
2）打开驱替装置上的釜体，注入实验液，连 接好气源和各管线，打开测速电源开关，将转速调 至适当范围。
3）打开压力数显开关，将压力值调至仪器额 定压力范围之内。
1 微裂缝模拟方法及制作过程
选用地层取样的天然硬脆性泥页岩岩心，通过 干法钻取获得 φ25 mm×30 mm（直径 × 长度）标 准岩心柱（如图 1a 所示，因为该方法不涉及渗透 率问题，同时硬脆性泥页岩渗透率极低，所以不用 经过地层水抽真空饱和等步骤）；对岩心柱人工造 缝后，可获得两半截面为半圆的岩心（如图 1b 所 示）；对缝面经过除尘等特殊处理，在其中一半沿 缝面纵向的两侧边缘部位各垫上 2 mm 宽、不同厚 度的铝箔，再将 2 块岩心贴合。在岩样外部套上薄 层橡胶套，对表面胶套经过高温软化后，胶套则可 以紧紧包裹住岩心柱，防止铝箔松动或脱落。经过 以上步骤，则可以模拟 10～100 μm 不同宽度微裂 缝（如图 1c 所示）。
在钻井过程中，泥页岩地层占所钻总地层的 70%，90% 以上的井壁失稳问题都发生在泥页岩地 层，而其中大约三分之二的井壁失稳问题又发生在 硬脆性泥页岩地层。这是由于硬脆性泥页岩微裂缝 发育，黏土遇水后不仅发生水化膨胀，黏土颗粒还 会随流体发生运移，特别是受到钻井液等外来流体 侵入和外力作用后，微裂缝会发生“水力尖劈”作 用，使裂缝延伸、缝宽变大，甚至会导致泥页岩内 部裂缝相互贯通，造成井塌、井漏和井眼报废等严 重事故。要解决此类技术难题，必须研制具有强封 堵能力的钻井液体系，这就要求有一套可靠的泥页 岩微裂缝模拟方法和封堵能力评价装置。目前微裂 缝模拟方法主要有砂床封堵实验、平滑钢块模拟等 方法，这些方法为强封堵性钻井液的研制发挥了一 定作用，但都存在着一定的局限性。笔者在对地层 取样岩心柱造缝后，在岩心缝面垫上不同厚度的锡 纸可模拟不同缝宽的微裂缝 ；将岩心柱放入岩心夹 持器，与动态失水仪相连可组成一套高温高压封堵 评价装置，该装置不仅能实现泥页岩与外来液相接 触后的水化分散、膨胀等过程，还能真实模拟井底 高温高压条件下钻井液对微裂缝的封堵情况 。 [1-9]
A New Method of Simulating Micro Fractures in Shale and Plugging Evaluation Experiment
YANG Juesuan, HOU Jie (Research Institute of Drilling Engineering Technology, Daqing Drilling Engineering Corporation, Daqing, Heilongjiang
（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆 163413）
杨决算，侯杰 . 泥页岩微裂缝模拟新方法及封堵评价实验 [J]. 钻井液与完井液，2017，34（1）：45-49. YANG Juesuan, HOU Jie.A new method of simulating micro fractures in shale and plugging evaluation experiment[J].Drilling Fluid&Completion Fluid，2017，34（1）：45-49. 摘要 目前泥页岩微裂缝模拟方法较多，但都存在一定局限性，且不能真实模拟高温高压下泥岩与钻井液接触后水化 分散过程。针对该难题，在对平滑钢块模拟法、砂床封堵实验法、劈裂岩样人造裂缝模拟法和透明钢化玻璃模拟法进行分 析的基础上，采用干法钻取取样岩心以获得标准岩心柱，对岩心柱进行造缝，并在岩心缝面垫上不同厚度的锡纸，模拟宽 度为 10～100 μm 的微裂缝 ；将岩心柱放入夹持器中，与动态失水仪相连，可形成一套泥岩微裂缝封堵能力评价装置。介 绍了封堵评价实验装置的组装和实验操作步骤，及其功能和优点，给出了微裂缝缝宽的推导公式，并通过精确测量数据换 算出了等效裂缝宽度。室内实验表明，该微裂缝模拟方法有精度高、重复性好等优点。研究结果表明，该方法及评价装置 不仅能模拟泥页岩与外来液相接触后的水化分散、膨胀等过程，还能真实模拟井底高温高压条件下钻井液对微裂缝的封堵 情况，为深入研究微裂缝的封堵机理、封堵材料优选及钻井液配方优选提供可靠的实验方法和数据支撑。 关键词 硬脆性泥页岩 ；微裂缝 ；井壁稳定 ；取样岩心 ；封堵能力 中图分类号：TE282 文献标识码：A 文章编号：1001-5620（2017）01-0045-05
基金项目 ：中石油集团公司“十三五”重大科技专项“大庆油气持续有效发展关键技术研究与应用”。 第一作者简介 ：杨决算，1985 年毕业于长江大学钻井工程专业，现在主要从事石油钻井技术研究工作。E-mail ： yangjuesuan@。
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钻 井 液 与 完 井 液
2017 年 1 月
6）实验结束后，关闭温控电源和气源开关， 降低转子转速。当温度冷却至常温后，对釜体卸压， 取下岩心夹持器，并进行清洗。
7）对岩心夹持器的围压进行卸载，取出岩样， 剪开岩样外包裹的胶套，可通过缝面上内泥饼的堆 积情况以及侵入深度对封堵能力的强弱进行判断。 2.2 评价装置的功能和优点
1）相比其他钢材、有机玻璃等材料，选用的 天然硬脆性泥页岩岩心柱，具有遇水水化分散、膨 胀等特点，钢材、有机玻璃等材料不具备该特点， 只能简单地模拟封堵过程，并不能模拟泥页岩水化 分散全过程。
163413) Abstract There are many methods available presently for the simulation of micro fractures in Shale. All these methods have limitations, and are unable to trulysimulate the hydration and dispersion processes of shales in contact with water at HTHP conditions. To solve this problem, several simulation methods, such as the smooth steel block simulation method, sand bed plugging experiment method, simulation with artificial fracture (on split rocks) method and transparent tampered glass simulation method etc. were analyzed, and based on the analysis, a new method has been developed. In thenew method, a standard core plug is obtained by dry drilling samples,and artificial fractures are then made in it.The surface of the artificial fractures is covered with tinfoil of different thickness to simulate micro fractures of 10-100 μm in width. The core plug is put into a core holder that is connected with dynamic filter press, and a device for evaluating the capacity of plugging micro fractures in shale is formed. The assembly of the device, the experimental procedure, the function and the advantages of the device are introduced in this paper. An equation for the calculation of the width of micro facture is presented, and the equivalent widths of micro fractures are calculated through conversion of accurately measured data. Laboratory experiment has shown that this simulation method has high precision and good repeatability. This method can be used not only to simulate the hydration, dispersion and swelling of shale in contact with liquids, but also to simulate the plugging of micro fractures by drilling fluid on bottom hole at high temperature and high pressure. The simulation can be used to extensively study the plugging mechanism of micro fractures to provide reliable experiment method and datasupport for the selection of plugging agent and optimization of drilling fluid formulation. Key words Hard and brittle shale; Micro fracture; Borehole stabilization; Rock sample; Plugging capacity