[发明专利]一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置及方法

说明书

一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，包括驱替反应系统、第一中间容器罐、第二中间容器罐、气/液增压注入系统和废液收集系统，所述驱替反应系统设有第一进液端、第一出液端和第一进气端，其用于进行放置试验岩心，所述第一中间容器罐和所述第二中间容器罐均为内部中空的圆柱体结构，所述第一中间容器罐上设有第一进气口和第一出液口，所述第二中间容器罐上设有第二进气口和第二出液口，所述第一出液口和所述第二出液口均与所述驱替反应系统的第一进液端连接，其用于向所述驱替反应系统内输送工作液，所述第一中间容器罐用于盛装钻井液，所述第二中间容器罐用于盛装完井液。

技术领域

本发明涉及油气藏开发领域，尤其涉及一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置及方法。

背景技术

石油天然气是一种资源潜力巨大的清洁新能源，广泛分布于陆地和大陆边缘海底地层的多孔介质中，受到了世界上越来越多国家的青睐。然而在石油天然气的勘探开发过程中，井下外来工作液往往会渗透侵入井周地层，不可避免的造成储层伤害，而如何确定钻完井液在井周的规律和伤害程度一直是一个难题。钻完井液在井周地层发生渗透是一个非常复杂的物理过程，也一直是油气储层伤害尺度预估和评价的重点和难点。通常钻完井液在井周地层渗透贯穿在整个油气储层开发过程，包括钻井、洗井、注水泥浆固井、水力压裂、修井操作等各阶段都时有发生。当外来流体，尤其是钻井液、洗井液和固井水泥浆滤液为代表的外来工作流体进入井周地层时，固相颗粒很容易填堵部分油气渗流通道，进而造成地层水饱和度改变以及渗透率降低等储层伤害。钻完井液在地层的渗透距离通常取决于井下流体液柱压力与原始地层压力之间正向驱动压差、地层物性参数、流体流变特性、钻完井条件以及浸泡时间等诸多因素。因此，研究钻完井液在井周地层中的渗透规律，以此来预测井下工作流体对储层的伤害范围，进一步评价储层伤害程度，对油气储层合理开发具有重要意义。

井下工作流体渗透侵入天然油气储层会对油气开采造成难以估量的损失，油气开采前，储层中的油气水、岩石的骨架应力和孔隙水压力都各自保持着自己多向平衡状态；而当每个油气储层被钻开时，随着外界对地层的扰动和天然储层环境的改变，原始的天然地层就被破坏，各点的应力状态也随之改变，同时钻完井液的液柱压力会顶替储层中的孔隙水压力，使得井下流体呈现出处于过平衡状态下的驱动压力，钻完井液液柱压力克服孔隙水压力和毛细管压力，在渗透的过程中发生沿程损失。在洗井和固井过程中，洗井液和固井水泥浆滤液也会同样的原理侵入到井周储层中，钻完井液的渗透会对井周储层带来极大伤害，流体中的细小颗粒会堵塞储层中的微孔隙和微裂隙，造成储层孔隙度和渗透率降低，同时流体侵入井周储层中可引起乳化、水堵及粘土膨胀和运移等对地层造成伤害，堵塞了部分油气外溢渗流通道，导致油气采收率大幅降低，对后期射孔完井作业和油气开采有很大影响。因此，有必要深入研究井下钻完井液沿井周附近储层的渗透规律和对储层孔隙和微裂隙的伤害程度，以及液体侵入储层后对后期油气渗流的影响，从而确定外来流体侵入范围。以便在施工前合理选择钻井工艺、优化洗井方案和确定固井水泥浆用量等，从而实现安全高效开发油气资源。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置及方法。

本发明提供一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，包括驱替反应系统、第一中间容器罐、第二中间容器罐、气/液增压注入系统和废液收集系统，所述驱替反应系统设有第一进液端、第一出液端和第一进气端，其用于进行放置试验岩心，所述第一中间容器罐和所述第二中间容器罐均为内部中空的圆柱体结构，所述第一中间容器罐上设有第一进气口和第一出液口，所述第二中间容器罐上设有第二进气口和第二出液口，所述第一出液口和所述第二出液口均与所述驱替反应系统的第一进液端连接，其用于向所述驱替反应系统内输送液体，所述第一中间容器罐用于盛装钻井液，所述第二中间容器罐用于盛装完井液，所述气/液增压注入系统分别分别与所述驱替反应系统的第一进气端、所述第一进液口和所述第二进液口连接，其用于向所述驱替反应系统的进气端、所述第一中间容器罐和所述第二中间容器罐内输送高压气体，所述废液收集系统设置在所述驱替反应系统的第一出液端，其用于收集所述驱替反应系统产生的废液。