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1、第五章钻井过程中的保护油气层技术重要性第一个工程环节油气层的 损害具有叠加性主要内容钻井过程中造成油气层损害的原因保护油气层的钻井液技术 保护油气层的钻井工艺技术保护油气层的固井技术1.钻井过程中造成油气层损害的原因钻开产层对近井壁地层的影响近 井壁岩石应力变化、井壁岩石失稳，应力重新分布井眼形状、岩石物性、 强度变化井筒液柱压力的影响钻井液：平衡孔隙压力、循环钻屑；抵消岩 石侧向变形的作用；作用于井底及周围岩石。静液柱压力不能完全消除 岩石的变形，使储层岩石力学性质产生变化，降低某些岩石的强度；密度 过大，岩石被压裂，造成井漏。孔隙压力大于液柱总压力，地层流体会涌 入井筒，产生井涌，井喷事故
2、液柱压力大于孔隙压力，流体和固相进入岩 石孔隙，对产层造成污染。岩石被压破，液体漏失。1.钻井过程中造成油气层损害的原因钻井液与地层流体相互作用钻井 液与地层流体接触，固/液相原始平衡破坏：化学组分不平衡：钻井液无 法与原地层中流体化学性质配伍而产生化学变化，Ca+、M計+、Fe+、 Fe+等离子产生沉淀。酸、碱物质对胶结物造成侵蚀，粘土脱落，堵塞 孔道，产层出砂。浓度不平衡：化学物质相互间的渗透，产生渗透压力， 对岩石造成污染或伤害。储层岩石性质的变化固、液两相物质进入产层：孔隙变形、孔隙度、 渗透率、强度、产能下降两种液体间的化学反应结垢钻井液液相浸泡使胶 结物破坏，强度降低，引起出砂。（
3、1）钻井过程中油气层损害的原因 1）钻井液中分散相颗粒堵塞油气层 固相颗粒堵塞油气层（大小、含量、压差）乳化液滴堵塞油气层（压差、 润湿性）2）钻井液滤液与岩石不配伍水敏、盐敏、碱敏、润湿反转、表面 吸附 3）钻井液滤液与油气层流体不配伍无机盐沉淀、形成处理剂不溶物、 水锁、乳化堵塞、细菌堵塞4）相渗透率变化（液相圈闭）5）负压差急剧变 化（速敏、裂缝闭合、有机垢）（2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素l）压差在一定压差下，钻 井液中的滤液和固相会渗入地层内，造成固相堵塞和粘土水化和水膜厚度 增加等许多问题。井底压差越大，对油（气）层损害的深度越深，对油（气） 层渗透率的影响也更为严重。根据
4、研究认为，钻开油层时，压差小于 10MPa时，产量接近636m3/d，压差大于10MPa时，产量仅为318m3/d。钻 井中的超平衡压力钻井，使液相、固相侵入地层，油层的渗透率降低10%一 75%。薄片和电镜分析证明微粒侵入油层是油层 损害的主要原因之一。压差是造成油（气）层损害的主要原因之一，降低压 差是油（气）层保护的重要技术措施。（2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素造成井内压差增大的原因： 采用过平衡钻井液密度；管柱运动产生的激动压力； 地层压力检测不准确；水力参数设计不合理；井身结构不合理；钻井液流 变参数设计不合理；井喷及井控方法不合理；井内钻屑浓度；开泵引起的 井内压力激动。（
5、2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素 2）浸泡时间浸泡过程中固、 滤液相持续侵入地层在钻开油（气）层时，钻井液固、液相侵入油（气）层中 的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。3）环空流速环空流速不合理，井壁泥饼冲蚀严重，也会对油（气）层产 生损害。4）钻井液性能固相含量及固相粒子级配钻井液中固相含量愈高，对 油（气）层损害愈大（2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素固相对油（气）层损害的大 小决定于：固相粒子的形状、大小、性质、级配。大于孔隙的粒子不会侵 入油（气）层造成损害；颗粒愈小侵入深度愈大。钻井液中含有细颗粒或超 细颗粒，侵入深度和损害程度愈大。钻井液中不同直径的粒子都有，虽侵 入深度
6、降低，但损害带的损害程度并不减少。固相粒子对裂缝油藏的损害 更为突出减少固相含量，特别是细及超细粒子含量，并使其保持合理的级配， 是减少钻井液固相对油层损害的重要措施。若钻进中井壁不稳定，页岩坍 塌，井径扩大，泥页岩造浆等因素造成固相含量增加，会加剧固相对油层 的损害。（2）钻井过程中影响油气层损害的工程因素钻井液对粘土水化作用 的抑制钻井液对粘土水化的抑制性愈强，地层水敏损害愈小。要针对油 （气）层中的粘土类型和性质，提高钻井液的抑制性。钻井液液相与地层 流体的配伍性避免生成沉淀、结垢钻井液处理剂对油（气）层的损害处理剂是钻井液的必要成分，要针对油藏特性，选择适当的处理剂。2.保护油气层的钻
7、井液技术钻井液的基本要求有效控制储层流体压力，保持正常钻进满足工程要求的流变性 稳定井壁，改善滤饼，防止各种复杂问题具有保护油层性质 （1）保护油气层对钻井液的要求 1）控制井下压力密度可调整，可以有效地控制井下流体压力，满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要。2）流变性满足井下需要 3）稳定井壁要求钻井完井液的密度、抑制性、造壁性、封堵能力（对裂缝性地层）满足所钻地层要求。4）性能稳定，温度稳定性 5）钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配控制固相粒子含量及级配，防止固相粒子对油（气）层的损害。（1）保护油气层对钻井液的要求 6）液相与地层的相容性必须与油气层岩石相配伍，对地层中敏感性矿物有相
8、应的抑制性。滤液组分必须与油气层中流体相匹配，避免沉淀、乳化堵塞、水锁、细菌产生。7）防腐钻具、套管在盐水中的防腐问题，在完井液（多为盐水）中特别突出，应专门考虑。8）对环境无损害和污染，或污染可清除（2）钻开油气层的钻井液类型1）水基钻井完井液2）油基钻井完井液 3）气体型钻井完井液4）合成基钻井完井液5）屏蔽式暂堵技术（2）钻开油气层的钻井液类型1）水基类钻井完井液目前广泛使用的一大类钻井完井液，以水为分散介质。无固相清洁盐水钻井完井液不含任何固相的清洁盐水，精细过滤保证盐水的清洁程度，用盐的种类、浓度、配比调整密度。组成：氯化钠、氯化钙、溴化钠、溴化钙、溴化锌盐水溶液；密度 1.002.
9、3g/m3 对水敏矿物有强抑制性，可用无损害（损害低）的聚合物提 粘度、降失水，改善其造壁性；用表面活性剂和防腐蚀剂改善性能。1）水基类钻井完井液水包油钻井完井液将一定量油分散于水或不同 矿化度盐水中，形成以水为分散介质、油为分散相的无固相钻井液。组成 油、水、水相增粘剂、主辅乳化剂；密度通过油水比、可溶性盐调节；低 损害处理剂调节滤失量和流变性。无粘土暂堵型聚合物钻井完井液在盐水中加入可以加重又有利于形 成泥饼而控制失水的固体粒子，则使体系加重和失水控制变得比较容易。 虽然这些固体粒子必然堵塞油（气）层，但是可在后期用特殊办法消除。1）水基类钻井完井液暂堵剂是高度分散的固体微粒，可实现对体系
10、加 重，形成可以除去的泥饼，减少失水分散度与孔喉相适应、多级分散状态 固体粒子可溶于酸、油或水，根据暂堵剂的可溶属性，将钻井完井液划分 为：酸溶性暂堵剂、油溶性暂堵剂、水溶性暂堵剂。另外加入水溶性聚合物、高价金属离子一Al3+,Mg2+羟基化多核络合 物增粘剂。酸溶性体系：有机聚合物碳酸钙钻井完井液密度1.03 一 1.56g/cm3钻井作业后，用酸化方式清除沉积在产层井 壁内、外的固相颗粒或滤饼。1）水基类钻井完井液水溶性体系：饱和盐水、聚合物、盐粒和相应的 添加剂密度 1.041.56g/cm3 盐粒在饱和盐水内不能再溶解起惰性固相作用。盐粒和体系中的胶体成 分可起到桥堵、加重和控制滤失的
11、作用。与酸性体系相比，桥堵的盐粒及 滤饼不需进行酸化，只用淡水或非饱和盐水浸洗即可除去。油溶性体系：油溶性树脂、盐水、聚合物添加剂油溶性树脂为桥堵材 料，聚合物提粘，亲水性表面活性剂使树脂被水润湿。可由产出的原油或 凝析油溶去，也可注入柴油和亲油的表面活性剂加以溶解。单向压力暂堵剂：改性纤维素等，利用反向压差排出1）水基类钻井完井液改性钻井完井液以上部地层用的钻井液为基础, 按保护油（气）层的要求对其改性而得到的一种钻井完井液体系。其改型途 径为：a）降低钻井液中粘土和其它固相含量、调节固相粒子级配；b）调整 无机离子种类使与地层水中离子种类相似，使钻井液液相与油（气）层水配 伍；c）提高钻井液矿化度达到临界矿化度以上，调整钻井液活度；d）减少 小于lum的亚微粒子数量；e）选用酸溶性或油溶性暂堵剂；优点：成本低、工艺简单、对井身结构和钻井工艺没有特殊要求1）水基类钻井完井液实际井下情况复杂、油（气）层并不单一、套管程 序限制无法采用专用完井液，只有采用能对付井下各种复杂情况的钻井液 加以改型，以达到既保证钻进的正常进行，又能保护油（气）层。钻井液改 型使它对油（气）层的损害减到最小，是油（气）层保护的钻井液完井液技术 中最有实用价值的部分。改型钻井液作完井液，多是以如何尽量减少钻井 液对油（气）层损害为基础。
