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页岩气储层损害机理及保护对策分析

发布时间:2019-09-10所属分类:农业论文浏览:1

摘要:随着我国经济的不断发展,工业化进程不断推进,我国对能源的需求量越来越大,石油天然气作为主要的能源物质大大的推动了经济的发展。但是目前的情形是常规的油气资源勘探开发很有局限性。因此,非常规能源页岩气成了开发的热点。但是页岩气储层在勘探

  摘要:随着我国经济的不断发展,工业化进程不断推进,我国对能源的需求量越来越大,石油天然气作为主要的能源物质大大的推动了经济的发展。但是目前的情形是常规的油气资源勘探开发很有局限性。因此,非常规能源页岩气成了开发的热点。但是页岩气储层在勘探开发的过程中容易受到不可逆的伤害。本文主要针对页岩气储层勘探开发过程中所受的损害机理进行分析,并提出了一些措施及建议,对于我国页岩勘探开发具有一定的理论指导意义。

页岩气储层损害机理及保护对策分析

  关键词:页岩气;储层;损害;保护

  1.引言

  随着我国工业化的不断推进,我国常规的能源开发已经完全不能满足我国经济发展的需求。因此,急需对非常规能源物质展开研究。目前,我国已经探明的页岩气资源的储量巨大,可开采的储量高达2000亿方,要是我国能够在页岩气资源方面勘探开发取得成功就能够有效的解决国内的能源供需问题。

  页岩的储层特征是自身能够储集成藏,一部分是以游离的状态存在于孔隙和裂缝中,另一部分是吸附于粘土矿物质表面。页岩气的属性特征是以大面积含气、可变的盖层岩性以及较短的烃类运移距离。综上的页岩气的特征可以看出,针对页岩气的勘探开发而言,页岩储层所受到的伤害比常规的储层要大得多,这对于页岩气的解析、扩散以及流动产生了很大的影响。因此,笔者通过大量的文献调研,结合现场实践经验等等对我国的页岩气储层保护技术提出了一系列的改进措施及意见,旨在能够为我国的页岩气储层的保护提供一定的指导意见。

  2.页岩气储层损害机理分析

  页岩气储层的损害主要来源于外来的施工操作过程,所以对页岩气的产出过程要十分的了解才能从源头上控制对页岩气储层的损害。页岩中吸附气的产出过程主要分为四个过程:“降压—解吸—扩散—渗流”,这每个过程之间都是紧密相关彼此影响着的,任何一个环节都会对页岩气储层造成伤害,所以在每个环节都要认真做好储层保护措施。针对页岩气的储层特征分析看出,能够对页岩气储层造成损害的主要有如下几个方面的因素:

  (1)页岩储层所含的粘土矿物一般较高,这就导致了储层的水敏性很强,而且储层的裂缝比较发育。在钻井的过程中,侵入储层中的一些滤液与页岩地层会产生水化作用,容易将岩土颗粒之间的相关作用削弱,继而破坏掉微裂缝之间的联结作用,从而导致岩土颗粒之间的微裂缝逐步变大形成连通的裂纹,大大降低井眼周围的支撑应力,造成井壁失稳发生坍塌事故。

  (2)地层压差作用导致储层损害。一般来说在钻井施工的过程中钻井液液柱压力往往大于地层压力1.0MPa~2.0 MPa。这样有利于安全钻进,但是这样钻井液体容易在压差的作用下侵入储层。侵入储层后固体颗粒容易堵塞储层渗流通道。而且侵入到储层的钻井液中的液相也会产生粘土的。而且随着施工作业的时间越来越长也会加剧储层的损害程度。

  (3)施工作业起下钻时对储层的损害。在钻井施工过程中由于起下钻所引起的波动会直接导致钻井液压力产生波动,这在一定程度上也会间接的损害页岩气储层。起钻速度过快时会使得钻井液液柱压力过低从而导致泥饼脱落,结束起钻操作后需要一段时间来形成新的泥饼;而下钻速度过快时会使得井底的激动压力增加,进一步的加快固相颗粒侵入地层的速度。

  (4)储层特有的属性导致的损害。页岩气储层是含气量十分致密的,而且相比于液体的粘滞系数而言气体的流动粘滞系数会小很多,而且页岩储层存在的天然裂缝和孔喉半径都很小,毛管力自吸现象十分明显,继而会导致水侵入到储层的内部,造成钻井液滤液很快到侵入到储层并充满井眼周围的裂缝网络最终造成水锁效应。

  总结上述分析可以看出,页岩气储层被固相和水相损害后会在裂缝和基质空隙内,容易造成井壁的失稳,影响页岩气的钻采效率。页岩气储层自身的渗透条件比较差,在开采过程中又容易受到外来条件的损害,这对于吸附气在基质表面的解析以及扩散都会产生很大的影响,最终导致气相的渗透率下降造成产量远远低于预期的结果。所以,不论是钻井、完井还是压裂过程都必须综合考虑各个环节对储层的影响制定相应的储层保护措施来保护储层。笔者接下来阐述几点我国目前比较适用的页岩储层保护技术。

  3.页岩气储层保护技术

  贝克休斯的Lucas G.M.S等人于2011年就指出,针对页岩储层应该以预防为主而不应该把重点放在治理上。所以,针对上述所提出的储层潜在损害因素,并结合页岩气储层其自身特殊性,提出以下相应的储层保护技术措施:

  (1)进一步的研发增产改造储层保护措施。目前,国外针对致密砂岩、煤层甲烷、泥页岩气藏等方面的研究展开了大量的研究,通过研究提出了以下三点针对降低压裂液损害的方案:第一点是研发出新型的易破胶的硼交联压裂液体系,针对高温深井采用硼锆复合交联剂,在裂缝的前缘采用有机锆交联剂,然后用硼交联剂来完成多段分级压裂,最终达到降低了裂缝导流能力所造成的影响;第二点是由于常规的水基凝胶压裂液在施工过程中存在着一系列的弊端,所以在后续将研究出新型的泡沫压裂液(CO2 泡沫,N2 泡沫)、气体 (液CO2 ,液N2 )等工作流体;第三点是我国已经陆续开展了清洁压裂液的理论以及实践研究,在某些地区也投入了一定的应用,取得了不错的应用效果,后续可以进一步的加大推广应用。

  (2)进一步的研发出更加优质的钻井液体系。众所周知的是钻井液是钻井施工过程中的血液,除了大家熟知的一些功能外,优质的钻井液体系还可以大大降低页岩气储层潜在的物理化学伤害,比如能够大大的降低钻井过程中所产生的水锁效应以及生物作用,所以可以考虑将防水锁剂、氧化剂以及其他各种杀菌剂等加入到低渗透储层应用的钻井液体系中。目前,采用屏蔽暂堵技术来对页岩气储层进行保护是一个比较全新的研究方向,但是我国针对该项技术的研究还比较落后,还需展开进一步的研究。

  (3)钻井施工过程中的储层保护。在开钻前,应该对井身结构进行进一步的优化设计,同时应该对钻井液排量进行优选使得钻头和循环系统的水量分配合理,最大程度上降低起下钻损害以及钻井液返速损害;在钻井施工的过程中,尽量将钻井作业缩短并对井底的压力进行实时的调控,达到储层段井底压力始终低于地层压力的目的,这即是所谓的欠平衡压力钻井技术,可以大大的降低页岩气储层的压差损害以及水相圈闭损害。美国学者haynesville等人针对页岩储层采用欠平衡和控压钻井技术进行了试验并取得了很好的效果,不仅很好的保护了页岩气储层而且将钻井周期缩短了20d。

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  4.总结语

  总的来说,页岩气储层相比于常规储层来说地质条件更加复杂,需要考虑的因素也越来越多,但是目前我国针对储层的评价以及损害机理方面的研究还不够透彻。随着我国对非常规能源的重视度不断增加,应该进一步的加大对页岩储层的伤害机制的研究,而且需要不断的吸收国内外先进的工作经验,最终必然会形成一套适合我国地质条件的页岩储层的评价标准。

  【参考文献】

  [1]卢占国,李强,李建兵等.页岩储层伤害机理研究进展[J]. 断块油气田,2012,19(5):629-633.

  [2]梅青,唐洪明,赵峰.华北油田低渗透油藏储层保护技术研究[J].西部探矿工程,2010,22(4):62-65.

  [3]陈光.钻井液损害储层室内评价研究[D].大庆:东北石油大学,2012:1-3.

  [4]徐同台,熊友明,康毅力等.保护油气层技术[M].北京:石油工业出版社,2010

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