基于逾渗和固液两相流理论的裂缝性储层工作液漏失损害预测与控制

Formation damage control is an important research area for the exploitation and development of fractured reservoir. Effective prediction and control of formation damage induced by working fluid loss is the key to formation damage control for fractured reservoir. Developed fractures are beneficial for the efficient development of oil and gas resources, but they greatly increase the difficulty of the prediction and control of formation damage induced by working fluid loss. The combination of percolation and suspension flow theories is an effective means to address the above problems but has not been applied to formation damage control in fractured reservoir. In the current project, percolation and suspension flow theories are employed to clarify the suspension flow mechanism in fracture network and determine the evolution of permeability and porosity with time and position. We develop the percolation model for suspension flow in fracture network using percolation theory. Formation damage prediction model is proposed for the determination of degree and area of formation damage, accounting for fluid leakage, particle retention and fractures plugging effect. Fracture plugging parameters are optimized based on the minimization of formation damage area. Principle of loss control material selection is proposed for working fluid loss control and formation damage prevention in fractured reservoir. Research results of this project can be applied to the scientific prediction, quantitative evaluation and effective control of formation damage induced by working fluid loss, which is of great importance to the efficient development of fractured reservoir.

储层保护是贯穿裂缝性油气藏勘探开发的重要研究领域，有效预测和控制工作液漏失损害是裂缝性油气藏储层保护的核心问题。裂缝网络的存在有利于油气资源的高效开发，但极大增加了工作液漏失损害预测与控制的难度。逾渗和固相两相流理论相结合是解决此类网络介质中复杂流体流动问题的有效手段，但尚未应用于裂缝性储层工作液漏失损害方面。本项目基于逾渗和固液两相流理论，围绕裂缝网络中固液两相流动机理与孔渗参数时空演化机制这一科学问题，建立针对固液两相流动的逾渗裂缝网络模型；考虑裂缝网络中液相滤失、固相捕获和裂缝封堵效应，建立裂缝性储层工作液漏失损害预测模型，明确裂缝网络孔渗参数随时间空间演化机制，预测工作液漏失损害程度和损害带分布范围；根据储层损害范围最小化原则，优化裂缝封堵参数，形成裂缝性储层堵漏材料选择原则。研究成果可为漏失相关储层损害准确预测、定量评价和有效控制提供理论依据，对裂缝性油气藏高效开发具有重要意义。

储层保护影响裂缝性油气藏及时发现、准确评价与高效开发，是贯穿裂缝性油气藏勘探开发的重要研究领域。工作液漏失是钻完井过程中最严重的储层损害方式，有效预测和控制工作液漏失损害是裂缝性油气藏储层保护的核心问题。项目围绕裂缝网络中固液两相流动机理与孔渗参数时空演化机制这一科学问题，开展理论建模与室内实验研究。建立了针对固液两相流动的逾渗裂缝网络模型，考虑裂缝网络中液相滤失、固相捕获和裂缝封堵效应，建立了裂缝性储层工作液漏失损害预测模型。明确了裂缝网络孔渗参数随时间空间演化机制，预测了工作液漏失损害程度和损害带分布范围。根据储层损害范围最小化原则，优化了裂缝封堵参数，形成裂缝性储层封堵材料选择原则。建立了封堵材料性能参数系列评价方法，根据所提取的关键性能参数优选封堵材料，形成了深层裂缝性储集层暂堵性堵漏方法与技术。研究表明，基于逾渗和固液两相流理论建立的工作液漏失损害预测模型，可有效预测钻开储层过程中钻完井液漏失损害范围和程度。裂缝封堵层强度是控制工作液漏失损害的关键参数，裂缝封堵层承压过程中，封堵材料相互接触形成力链网络，决定宏观封堵层承压稳定性。摩擦失稳和剪切失稳为裂缝封堵层结构主要失稳模式。细观力链强度取决于微观尺度封堵材料性能，粒度分布、纤维长径比、摩擦系数、抗压能力、抗高温能力、可溶蚀能力为封堵材料关键性能参数。进而形成了裂缝封材料选择原则，以封堵材料类型优选为一级原则，充分利用可溶蚀架桥材料、填充材料、变形拉筋材料协同作用；以封堵材料关键性能参数优化为二级原则，优化架桥材料、填充材料、变形拉筋材料的关键性能参数。进而优选高性能暂堵材料，形成了裂缝性储层暂堵性堵漏技术。研究成果揭示了裂缝网络中固液两相流动机理与孔渗参数时空演化机制，形成了兼顾裂缝性储层漏失控制与储层保护一体化的暂堵性堵漏技术，在塔里木盆地开展了10井次现场试验，有效降低了裂缝性储层工作液漏失量，试验井测试产量显著提高，应用前景广阔。