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1、复杂情况下钻井液工艺、油层保复杂情况下钻井液工艺、油层保护护2. 2. 泥页岩的形成泥页岩的形成成岩过程：成岩过程：（含大量电解质）（含大量电解质） 松软松软 硬脆硬脆 泥砂，生物遗体泥砂，生物遗体 2 25 5千米千米 一般一般55千米千米当沉积过程中有砂、钙、铁等物质参与形成，就形成各种当沉积过程中有砂、钙、铁等物质参与形成，就形成各种含质的泥页岩含质的泥页岩在压实过程中，沉积物中的水分被挤压，水分被上覆地层在压实过程中，沉积物中的水分被挤压，水分被上覆地层压力挤出。当钻开井眼后，岩石的受压情况变化（减小）压力挤出。当钻开井眼后，岩石的受压情况变化（减小）泥页岩中粘土因表面吸附能的缘故，会
2、重新吸附泥浆中的泥页岩中粘土因表面吸附能的缘故，会重新吸附泥浆中的水，这就是所谓水，这就是所谓“表面水化表面水化”的原因。的原因。当沉积物中的水分被上覆压力挤出后，沉积物当沉积物中的水分被上覆压力挤出后，沉积物泥页岩的泥页岩的孔隙中的离子浓度升高，泥页岩孔隙便会吸附泥浆中水进孔隙中的离子浓度升高，泥页岩孔隙便会吸附泥浆中水进入，这就是所谓入，这就是所谓“渗透水化渗透水化”即泥页岩钻开后会发生即泥页岩钻开后会发生“表面水化表面水化”和渗透水化。和渗透水化。强度低的岩层有：强度低的岩层有：含水量较高的蒙脱石地层含水量较高的蒙脱石地层岩石膨胀后，胶结力变弱，岩石膨胀后，胶结力变弱，增大增大P P侧增
3、大。当侧增大。当P P侧的作用超过了岩石的屈服强度后，岩石便向井侧的作用超过了岩石的屈服强度后，岩石便向井内垮塌，显然内垮塌，显然的大小反映了岩石强度大小，所的大小反映了岩石强度大小，所以为了克服侧压力引起的坍塌，可提高液柱压力以为了克服侧压力引起的坍塌，可提高液柱压力来平衡。来平衡。深部地层岩盐层，或含盐量较高的页岩层。深部地层岩盐层，或含盐量较高的页岩层。以上原因是客观存在的井壁不稳定，属于力学不以上原因是客观存在的井壁不稳定，属于力学不稳定，受力关系较复杂，一般对付措施：稳定，受力关系较复杂，一般对付措施：a.a.提提r rm m平衡地层压力平衡地层压力b.b.对胶结不良的倾斜地层运应加
4、封堵物质，如沥对胶结不良的倾斜地层运应加封堵物质，如沥青青( (二二) )钻井工艺方面原因钻井工艺方面原因1.1.泥浆冲刷泥浆冲刷泥浆返速较高，冲蚀井壁，易促使破碎地层和微泥浆返速较高，冲蚀井壁，易促使破碎地层和微裂缝发育的伊利石地层垮塌。裂缝发育的伊利石地层垮塌。2.2.井内压力激动过大井内压力激动过大起钻的抽吸压力易使受预应力地层，异常地层垮起钻的抽吸压力易使受预应力地层，异常地层垮塌。塌。3.3.起钻未灌满泥浆起钻未灌满泥浆4.4.井斜后，钻具碰撞井壁井斜后，钻具碰撞井壁( (三三) )物理化学方面原因物理化学方面原因 - -泥页岩的水化效应泥页岩的水化效应1.1.泥页岩的两种水化关系泥
5、页岩的两种水化关系(1)(1)表面水化表面水化P P表表=P=P覆覆-P-P孔孔指向井壁指向井壁(2)(2)渗透水化渗透水化地层中的离子浓度大于泥浆中的离子浓度，泥浆地层中的离子浓度大于泥浆中的离子浓度，泥浆中水自动于移到地层中水自动于移到地层-渗透水化渗透水化 指向井内指向井内2.2.3.3.膨胀压力（膨胀压力（PbPb） - -向四周膨胀的压力。方向由地层指向井内。膨胀向四周膨胀的压力。方向由地层指向井内。膨胀压力由表面水化压力和渗透水化压力两部分组成。压力由表面水化压力和渗透水化压力两部分组成。给定含水量下的膨胀压与同样含水量下粘土蒸汽压有关，给定含水量下的膨胀压与同样含水量下粘土蒸汽压
6、有关，遵从下面方程式遵从下面方程式式中式中- - 与岩石或粘土平衡状态时水的相对蒸汽压，近与岩石或粘土平衡状态时水的相对蒸汽压，近似等于试样中水的活度：地层吸水愈利害，膨胀压越大。似等于试样中水的活度：地层吸水愈利害，膨胀压越大。地层越易变形垮塌，若两种水化压力作用方向一致，二者地层越易变形垮塌，若两种水化压力作用方向一致，二者叠加会产生上百个大气压数量级压力，用提高泥浆比重克叠加会产生上百个大气压数量级压力，用提高泥浆比重克服水化膨胀压起防塌作用难见效，而是想法降低服水化膨胀压起防塌作用难见效，而是想法降低P Pb b。（4 4）影响水化膨胀的因素。）影响水化膨胀的因素。.页岩的性质页岩的性
7、质软页岩吸水强，软页岩吸水强，PbPb大，硬脆页岩水化弱大，硬脆页岩水化弱PbPb小。小。.泥浆滤液性质泥浆滤液性质泥浆矿化度高，抑制泥页岩膨胀泥浆矿化度高，抑制泥页岩膨胀PbPb小，小，PHPH高，水高，水化增强化增强PbPb.吸附水的时间吸附水的时间膨胀压要经过一段时间后才会明显上升，所以可膨胀压要经过一段时间后才会明显上升，所以可以以快制塌。以以快制塌。( (四四) )井壁坍塌应力井壁坍塌应力井眼形成后，地应力在井壁上的二次分布井眼形成后，地应力在井壁上的二次分布所产生的指向井内引起井壁岩石向井内移所产生的指向井内引起井壁岩石向井内移动的应力，称为。动的应力，称为。P P塌塌00。P P
8、塌塌一旦产生（一旦产生（P P塌塌0 0）井壁岩石必然逐渐）井壁岩石必然逐渐掉（挤）入井中（垮塌）。掉（挤）入井中（垮塌）。钻井过程中钻井过程中P P塌塌可以（也只能）用井内泥浆可以（也只能）用井内泥浆柱压力有效平衡：柱压力有效平衡：P P泥泥PP塌塌则井壁保护稳定。则井壁保护稳定。四四. .防塌理论防塌理论保持井壁稳定，关键针对泥页岩水化效应，其实保持井壁稳定，关键针对泥页岩水化效应，其实质是防止水相迁移，泥页岩吸水膨胀，泥页岩脱质是防止水相迁移，泥页岩吸水膨胀，泥页岩脱水使其变脆，也易发生掉块剥落坍塌，最好使井水使其变脆，也易发生掉块剥落坍塌，最好使井壁岩石与井眼内没有水迁移，这时井壁稳定
9、，根壁岩石与井眼内没有水迁移，这时井壁稳定，根此提出活度平衡防塌。此提出活度平衡防塌。 活度平衡防塌活度平衡防塌根据化学位原理根据化学位原理 体系化学位体系化学位 纯水化学位纯水化学位根据热力学函数及化学位概念，可得出结论，在根据热力学函数及化学位概念，可得出结论，在等温条件下，物质从化学位高的向化学位低的转等温条件下，物质从化学位高的向化学位低的转移，到平衡时两相化学位相等。移，到平衡时两相化学位相等。由由活度平衡防塌要点：活度平衡防塌要点：由于地层泥页岩与钻井液中水的矿化度不同，亦即由于地层泥页岩与钻井液中水的矿化度不同，亦即活度不同，化学位不同，而导致水的转移，使泥页活度不同，化学位不同
10、，而导致水的转移，使泥页岩脱水或吸水产生井壁不稳定，故必须使两个化学岩脱水或吸水产生井壁不稳定，故必须使两个化学位相等，亦即活度平衡。才能防止水相转移而有效位相等，亦即活度平衡。才能防止水相转移而有效地保持井壁稳定。地保持井壁稳定。体系活度平衡，渗透作用不存在。当体系活度平衡，渗透作用不存在。当，意味，意味泥浆中电解质浓度小于泥页岩水中的电解质浓度，泥浆中电解质浓度小于泥页岩水中的电解质浓度，泥浆中水分自发向泥页岩渗透，使泥页岩吸水膨胀，泥浆中水分自发向泥页岩渗透，使泥页岩吸水膨胀，反之泥页岩脱水，故活度平衡为防塌最有效，在实反之泥页岩脱水，故活度平衡为防塌最有效，在实际运用时，要求泥浆的活度
11、与其地层的最低活度平际运用时，要求泥浆的活度与其地层的最低活度平衡。衡。例：计算用多少的例：计算用多少的CaCl2(kg/m3)CaCl2(kg/m3)应加到油基泥浆应加到油基泥浆的水中以抑制具有活度为的水中以抑制具有活度为0.740.74的泥页岩的水化作的泥页岩的水化作用，设油基泥浆含有用，设油基泥浆含有30%30%体积的水。体积的水。解：根据活度平衡防塌理论解：根据活度平衡防塌理论( (二二) )压力平衡防塌压力平衡防塌要点：要点：井内泥浆与泥页岩之间的水分移动方向是指向井井内泥浆与泥页岩之间的水分移动方向是指向井内泥浆，即泥页岩吸水还是脱水，是由作用在这内泥浆，即泥页岩吸水还是脱水，是由
12、作用在这一深度的各种压力的合力决定。一深度的各种压力的合力决定。要保证井壁稳定必须保证两个平衡要保证井壁稳定必须保证两个平衡P P液液PP孔孔 防止地层流体的压力释放防止地层流体的压力释放P P液液+P+P表表+P+P吸渗吸渗PP孔孔+P+P脱渗脱渗水相不移动或指向井壁井筒，使其不吸水，以上水相不移动或指向井壁井筒，使其不吸水，以上五个参数，仅五个参数，仅P P液和液和P P脱渗为可变因素，由控制泥脱渗为可变因素，由控制泥浆密度和增加泥浆矿化度来实现以上条件。浆密度和增加泥浆矿化度来实现以上条件。1. 1. 泥浆对泥浆对P P塌的影响塌的影响 泥浆引起页岩中粘土水化。此水化作用导致泥浆引起页岩
13、中粘土水化。此水化作用导致P P塌塌增加：增加： 引起水化作用的内在因素（岩石方面）引起水化作用的内在因素（岩石方面） 粘土水化产生膨胀压（粘土水化产生膨胀压（P P膨）此膨胀直接转化为膨）此膨胀直接转化为P P塌：塌：粘土表面水化：粘土表面水化：P P膨膨404040004000大气压（大气压（400MPa)400MPa)粘土渗透水化：粘土渗透水化：P P膨几膨几100100大气压大气压(10MPa)(10MPa)（一）水敏性地层的井壁稳定（一）水敏性地层的井壁稳定 粘土水化（特别是渗透水化）大大改变岩石力学粘土水化（特别是渗透水化）大大改变岩石力学性质（刚性下降，塑性增加），使性质（刚性下
14、降，塑性增加），使P P塌塌上升。上升。 粘土水化大大降低页岩强度，从而使粘土水化大大降低页岩强度，从而使P P塌塌上升上升此影响受页岩矿物组成、结构、产状及地层此影响受页岩矿物组成、结构、产状及地层水状态的影响。其中主要是粘土矿物的种类、水状态的影响。其中主要是粘土矿物的种类、含量、存在状态以及原始水化状态（即粘土实含量、存在状态以及原始水化状态（即粘土实际水化状态、地层水矿化际水化状态、地层水矿化）是决定）是决定P P塌塌产生及产生及大小的内在因素。大小的内在因素。 引起页岩水化作用的泥浆因素（外在因素、人力可控因素）： 泥浆水相进入页岩地层：推动力：正压差：P泥P地0泥浆水相（滤液）进入
15、地层；页岩亲水表面引起的毛管附加压力P加0，泥浆水相进入地层；化学势（渗透压）：泥浆中水的活度岩石中粘土水化水的活度。 进入地层的泥浆水相引起粘土表面水化或渗透进入地层的泥浆水相引起粘土表面水化或渗透水化水化由于其水化程度大小由泥浆水化能力或抑制水由于其水化程度大小由泥浆水化能力或抑制水化能力所决定。其水化程度可在化能力所决定。其水化程度可在0 0（完全不水化）（完全不水化）极大（完全水化分散）之间变化。因此而引起极大（完全水化分散）之间变化。因此而引起P P塌塌的增加。相当于密度增加的增加。相当于密度增加0 02 2（依地层组成、埋（依地层组成、埋深等因素变化）。水化引起岩石力学性质及强度深
16、等因素变化）。水化引起岩石力学性质及强度的变化使的变化使P P塌塌进一步上升。进一步上升。理论和实践证明，在一般情况下（地应力理论和实践证明，在一般情况下（地应力正常、地层倾角小、页岩埋藏深度不太大、地正常、地层倾角小、页岩埋藏深度不太大、地层不破碎层不破碎），），P P塌塌通常为通常为0 0。但经泥浆作用后，。但经泥浆作用后， P P塌塌可以上升到可以上升到1 12 2（当量密度）（当量密度）2. 2. 水敏地层的防塌泥浆技术水敏地层的防塌泥浆技术 技术要点技术要点 全过程保持合理的泥浆密度，确保全过程保持合理的泥浆密度，确保P P泥泥P P塌塌 减少泥浆液相对地层的渗入：减少泥浆液相对地层
17、的渗入：A.A.P P泥泥接近等于或低于接近等于或低于P P地地 P0P0B.B.改变岩石表面润湿性：使改变岩石表面润湿性：使P P加加0 0或或P P加加0 0（油（油基泥浆或使用阳离子表活剂）基泥浆或使用阳离子表活剂）C.C.泥浆矿化度高于地层水矿化度，使泥浆矿化度高于地层水矿化度，使泥泥地地D.D.改善泥浆造壁性：改善泥饼质量，降低泥浆改善泥浆造壁性：改善泥饼质量，降低泥浆失水失水E.E.封堵、阻断地层中泥浆水相流动通道封堵、阻断地层中泥浆水相流动通道 提高泥浆水化抑制能力提高泥浆水化抑制能力泥浆抑制能力：抑制水化能力泥浆抑制能力：抑制水化能力 抑制水化膨胀、分散能力抑制水化膨胀、分散能
18、力抑制水化能力：加入处理剂（以电解质为主）降抑制水化能力：加入处理剂（以电解质为主）降低泥浆中水相活度低泥浆中水相活度a a水水至小于地层粘土的至小于地层粘土的a a水水，从而，从而消除或减少粘土表面水化和渗透水化。消除或减少粘土表面水化和渗透水化。 当前存在的主要问题当前存在的主要问题 P P塌塌的确定不准确的确定不准确由各种井壁应力分布模型和相应的实验测定由各种井壁应力分布模型和相应的实验测定方法可以确定出方法可以确定出P P塌塌。但若考虑到水化作用的各。但若考虑到水化作用的各种影响而改变后的种影响而改变后的P P塌塌至今没有一个得到公认的至今没有一个得到公认的办法。得不到具体一口井井下实
19、际的办法。得不到具体一口井井下实际的P P塌塌。 客观准确反映井壁稳定技术的评价方法不过关客观准确反映井壁稳定技术的评价方法不过关目前常用的方法有岩心浸泡、滚动回收、目前常用的方法有岩心浸泡、滚动回收、SSISSI值测值测定定。都不能很好反映其实质。而必须应该有的。都不能很好反映其实质。而必须应该有的 粘土水化（去水化）程度。水化（去水化）程度引粘土水化（去水化）程度。水化（去水化）程度引起岩石力学性质、岩石强度变化情况。泥浆及其组起岩石力学性质、岩石强度变化情况。泥浆及其组份水化抑制性强弱的评价方法至今尚未建立。份水化抑制性强弱的评价方法至今尚未建立。因此现有防塌泥浆处理剂及泥浆体系的防塌能
20、力因此现有防塌泥浆处理剂及泥浆体系的防塌能力的评价仍不够准确。的评价仍不够准确。 技术观念要进一步更新技术观念要进一步更新A.A.泥浆增加泥浆增加P P塌塌。不同泥浆增加幅度不同。由现场井。不同泥浆增加幅度不同。由现场井下实际情况总结出的下实际情况总结出的P P塌塌一般都偏大一般都偏大B.B.H.T.H.PH.T.H.P失水低未必就是好的防塌泥浆失水低未必就是好的防塌泥浆C.C.这类地层的封堵是指封堵剂渗入页岩微细孔道后这类地层的封堵是指封堵剂渗入页岩微细孔道后对它的堵塞（不可能是泥浆中固相粒子造成）对它的堵塞（不可能是泥浆中固相粒子造成）D.D.KClKCl、CaClCaCl2 2、聚合物体
21、系的抑制性达不到要求。聚合物体系的抑制性达不到要求。 高效抑制泥浆体系并未建立高效抑制泥浆体系并未建立常用抑制剂常用抑制剂( (KClKCl、CaClCaCl2 2、MMHMMH、阳离子、高阳离子、高分子聚合物分子聚合物) )抑制性不足抑制性不足泥浆抑制性与泥浆性能之间的矛盾未能根本泥浆抑制性与泥浆性能之间的矛盾未能根本解决，其兼顾协调结果使抑制性被削弱。解决，其兼顾协调结果使抑制性被削弱。 防塌泥浆技术新进展（在原有技术基础上）：防塌泥浆技术新进展（在原有技术基础上）：有针对性的评价方法。水化程度、水化程度与有针对性的评价方法。水化程度、水化程度与岩石力学性质、强度关系、泥浆抑制水化能力评岩
22、石力学性质、强度关系、泥浆抑制水化能力评价以及特殊封堵评价价以及特殊封堵评价等方法已在建立。等方法已在建立。 泥浆作用引起泥浆作用引起P P塌塌增加的测定和计算方法已在建增加的测定和计算方法已在建立立室内测试与理论计算室内测试与理论计算数值模拟数值模拟工程测井：测定井下页岩实际工程测井：测定井下页岩实际P P塌塌 高效抑制泥浆体系可能解决高效抑制泥浆体系可能解决有机酸盐泥浆体系：用机机酸盐（如有机酸盐泥浆体系：用机机酸盐（如 HCOOKHCOOK、HCOONa)HCOONa)代替无机盐（代替无机盐（NaClNaCl、CaClCaCl）。）。HCOOKHCOOK、HCOONa HCOONa 等甲
23、酸盐溶解度大，可配成浓度等甲酸盐溶解度大，可配成浓度很高活度很低的溶液。以它作水相建立的泥浆可有效很高活度很低的溶液。以它作水相建立的泥浆可有效抑制井下地层常见的各种水化。而且有机酸盐对泥浆抑制井下地层常见的各种水化。而且有机酸盐对泥浆性能的破坏作用较大地低于同浓度的无机盐。性能的破坏作用较大地低于同浓度的无机盐。因此，建立泥浆体系、维持泥浆性能比较容易，因此，建立泥浆体系、维持泥浆性能比较容易，对其抑制性的降低不大。从而使泥浆抑制性的整体水对其抑制性的降低不大。从而使泥浆抑制性的整体水平有较大提高。若再配合其它办法比如与乙二醇、聚平有较大提高。若再配合其它办法比如与乙二醇、聚合物配合使用，则
24、有可能得到抑制性完全满足钻井需合物配合使用，则有可能得到抑制性完全满足钻井需要的新泥浆体系。要的新泥浆体系。 可有效阻断页岩内微细孔道可有效阻断页岩内微细孔道 利用具有浊点的水溶性聚合物例如各类聚合醇（聚利用具有浊点的水溶性聚合物例如各类聚合醇（聚乙二醇、聚乙氧基短链醇、聚丙氧基短链醇乙二醇、聚乙氧基短链醇、聚丙氧基短链醇），它可），它可提高泥浆抑制性，增强聚合物温度稳定性，提高处理剂提高泥浆抑制性，增强聚合物温度稳定性，提高处理剂效能，降低效能，降低H.T.H.P失水，而最有效的是随着溶液进入地失水，而最有效的是随着溶液进入地层微孔后温度上升，达到或超过其浊点温度而析出有效层微孔后温度上升，
25、达到或超过其浊点温度而析出有效堵塞孔道。（用量较大堵塞孔道。（用量较大3%10%）因此，以有机酸盐聚乙二醇为水相建立的因此，以有机酸盐聚乙二醇为水相建立的泥浆体系或在现有防塌体系中引入泥浆体系或在现有防塌体系中引入HCOOKHCOOK、聚乙、聚乙二醇等加以改造，就完全有可能获得比现有防塌二醇等加以改造，就完全有可能获得比现有防塌体系好得多的泥浆体系。再配合现有成功的防塌体系好得多的泥浆体系。再配合现有成功的防塌技术和新建的评价方法则有可能使对付水敏性地技术和新建的评价方法则有可能使对付水敏性地层的井壁不稳定问题的系列配套技术上一个新的层的井壁不稳定问题的系列配套技术上一个新的台阶。台阶。（二）
26、破碎性地层的井壁稳定受构造应力原本破碎的地层（完全破碎、大量裂受构造应力原本破碎的地层（完全破碎、大量裂缝缝）以及在井眼形成后在上覆压力作用下产生破）以及在井眼形成后在上覆压力作用下产生破碎的地层（深部白云岩、硬碎性页岩、煤层碎的地层（深部白云岩、硬碎性页岩、煤层等）等）为破碎性地层（大量微型裂缝存在）。为破碎性地层（大量微型裂缝存在）。P P塌塌由地应力、岩石本体力学性质、岩石本体强由地应力、岩石本体力学性质、岩石本体强度、岩体结构面（弱面）的密度（包括裂缝密度）、度、岩体结构面（弱面）的密度（包括裂缝密度）、弱面间摩擦力以及井眼状态所决定。泥浆要严重影弱面间摩擦力以及井眼状态所决定。泥浆要
27、严重影响响P P塌塌的大小。的大小。1. 1. 泥浆对泥浆对P P塌的影响塌的影响 泥浆对岩石的水化作用泥浆对岩石的水化作用同样影响同样影响P P塌，其影响规塌，其影响规律同于水敏性页岩地层。但由于通常这类地层水律同于水敏性页岩地层。但由于通常这类地层水化能力很弱，其影响占次要地位，不作专门讨论。化能力很弱，其影响占次要地位，不作专门讨论。 泥浆或泥浆滤液进入地层裂缝引起泥浆或泥浆滤液进入地层裂缝引起P P塌上升塌上升: : 进入推动力：进入推动力：正压差：正压差：P P P P泥泥泥泥P P P P地地地地 引起泥浆或滤液进入裂缝，特别是引起泥浆或滤液进入裂缝，特别是引起泥浆或滤液进入裂缝，
28、特别是引起泥浆或滤液进入裂缝，特别是当当当当 泥泥泥泥，将裂缝压开后更为严重。，将裂缝压开后更为严重。，将裂缝压开后更为严重。，将裂缝压开后更为严重。毛管附加压力：毛管附加压力：地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入 作用机理作用机理泥浆或滤液进入裂缝，使裂缝张开，同时大大泥浆或滤液进入裂缝，使裂缝张开，同时大大降低缝面间摩擦力，使
29、降低缝面间摩擦力，使P P塌大幅度上升。塌大幅度上升。对于破碎性地层一般对于破碎性地层一般P P塌塌00，即必须用泥浆柱压，即必须用泥浆柱压力力P P泥泥PP塌塌来平衡才能保证稳定。因此遇到井塌必来平衡才能保证稳定。因此遇到井塌必须提高泥浆密度。须提高泥浆密度。但只有当裂缝完全都是闭合时，但只有当裂缝完全都是闭合时，P P泥才能起到稳泥才能起到稳定井壁（防塌）作用，若裂缝不能完全闭合，或提定井壁（防塌）作用，若裂缝不能完全闭合，或提高密度而使裂缝开启则会出现以下问题。高密度而使裂缝开启则会出现以下问题。（A A）泥浆或滤液渗入地层其推动压力来源于）泥浆或滤液渗入地层其推动压力来源于P P泥，泥
30、，则则P P泥泥中只有一部份（称为有效压力中只有一部份（称为有效压力 P P有效有效=P=P泥泥-P-P渗渗）用来平衡）用来平衡P P塌塌。因此因此 ，若不能阻止泥浆渗入裂缝，若不能阻止泥浆渗入裂缝， 提高提高P P泥未必就对防塌有好处。可能引起泥未必就对防塌有好处。可能引起P P有效反而有效反而下降，对于严重破碎的地层甚至降为下降，对于严重破碎的地层甚至降为0 0。即此。即此时提高泥浆密度可能适得其反。时提高泥浆密度可能适得其反。（B B） 泥浆液相进入地层胀开裂缝，降低弱面摩擦泥浆液相进入地层胀开裂缝，降低弱面摩擦力使力使P P塌塌上升。泥浆进入愈多进入愈深，上升。泥浆进入愈多进入愈深，P
31、 P塌塌上升上升愈多。愈多。 现象与规律现象与规律若不能有效封堵住裂缝阻断泥浆液相进入裂缝，若不能有效封堵住裂缝阻断泥浆液相进入裂缝，则不能防塌。则不能防塌。与泥浆类型无关；油基泥浆、水基泥浆效果一与泥浆类型无关；油基泥浆、水基泥浆效果一样。样。提高泥浆密度不起作用反而密度愈高，井塌愈提高泥浆密度不起作用反而密度愈高，井塌愈凶，甚至形成恶性循环。凶，甚至形成恶性循环。从钻进这类地层经验中总结的地层从钻进这类地层经验中总结的地层P P塌塌一般偏高一般偏高较多。较多。若有水化作用，二者叠加，问题更为复杂。若有水化作用，二者叠加，问题更为复杂。2. 2. 泥浆防塌技术泥浆防塌技术 技术要点技术要点
32、在现有防塌技术的基础上特别强调在现有防塌技术的基础上特别强调 有效封堵有效封堵 在井壁表层很浅在井壁表层很浅( (深度小于地层破碎块的尺寸深度小于地层破碎块的尺寸) )的地方很快的地方很快( (形成井壁的同时形成井壁的同时) )形成渗透率为形成渗透率为0 0的封的封堵层。堵层。 A. A. 物理化学封堵物理化学封堵 亲水的地层用油基泥浆：毛管压力阻亲水的地层用油基泥浆：毛管压力阻止泥浆进入裂缝。设：止泥浆进入裂缝。设： owow=50dyncm=50dyncm-1-1，地层完全地层完全亲水：亲水：H(井深井深m)D(缝宽缝宽) (当量泥浆密度当量泥浆密度)300013.33300021.673
33、00031.11400012.50400021.25400030.83500012.00500021.00500030.68B. B. 泥浆封堵作用泥浆封堵作用: (: (对地层的封堵不是泥浆泥饼对地层的封堵不是泥浆泥饼) )封堵机理封堵机理：固相粒子裂缝上架桥，变缝为孔，：固相粒子裂缝上架桥，变缝为孔，孔上架桥逐级填充，最后变形粒子填死。孔上架桥逐级填充，最后变形粒子填死。关键因素关键因素：裂缝架桥粒子的形状与级配：裂缝架桥粒子的形状与级配( (与裂与裂缝匹配缝匹配) )变形粒子的粒度与软化点。变形粒子的粒度与软化点。( (无萤光无萤光) )泥浆封堵能力的评价装置、方法和标准泥浆封堵能力的评
34、价装置、方法和标准目前正在建立目前正在建立封堵剂封堵剂架桥粒子：纤维状的各级粒子架桥粒子：纤维状的各级粒子变形粒子：粒度中值，变形粒子：粒度中值，2-52-5 ，不同软化，不同软化 点的塑性粒子（探井还需无萤光）。点的塑性粒子（探井还需无萤光）。合理泥浆密度合理泥浆密度 由三个因素决定：由三个因素决定：由地应力和岩石力学因素与地层流体压力决定由地应力和岩石力学因素与地层流体压力决定的的P P塌塌由地层粘土水化作用和泥浆抑制水化能力决定由地层粘土水化作用和泥浆抑制水化能力决定的的P P塌塌的增加的增加由泥浆的封堵能力所决定的由泥浆的封堵能力所决定的P P塌塌 破碎地层防塌泥浆体系破碎地层防塌泥浆
35、体系现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。泥浆体系。用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。泥浆体系。 破碎地层防塌泥浆体系破碎地层防塌泥浆体系现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。泥浆体系。用泥浆
36、抑制水化能力和封堵能力的评价方法和用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。泥浆体系。（三）小结目前，防塌泥浆技术的发展是建立在现有防塌目前，防塌泥浆技术的发展是建立在现有防塌泥浆体系及防塌钻井、泥浆应用配套技术的基础泥浆体系及防塌钻井、泥浆应用配套技术的基础上：上： 定量评价泥浆抑制水化能力、封堵方式和定量评价泥浆抑制水化能力、封堵方式和封
37、堵能力的基础上合理确定泥浆密度（有利于防封堵能力的基础上合理确定泥浆密度（有利于防塌、有利于钻井的其它作业）；塌、有利于钻井的其它作业）； 以能反映井下实际情况的泥浆抑制水化能以能反映井下实际情况的泥浆抑制水化能力评价方法和标准为指导，合理选择抑制剂；有机力评价方法和标准为指导，合理选择抑制剂；有机酸盐、聚乙二醇酸盐、聚乙二醇等是近年来新发展的抑制剂。等是近年来新发展的抑制剂。 以泥浆封堵能力以泥浆封堵能力( (各类各类) )的评价标准和评价的评价标准和评价方法指导泥浆封堵技术和封堵剂的选择；方法指导泥浆封堵技术和封堵剂的选择；( (聚乙二聚乙二醇对页岩中微孔的堵塞是近年的一个突破醇对页岩中微
38、孔的堵塞是近年的一个突破)。 以现有泥浆理论和技术建立泥浆体系。与钻以现有泥浆理论和技术建立泥浆体系。与钻井工程密切配合形成有效的钻井、泥浆防塌技术。井工程密切配合形成有效的钻井、泥浆防塌技术。 油基泥浆：抑制性好，则封堵方式及封堵能油基泥浆：抑制性好，则封堵方式及封堵能力是重点。力是重点。 水基泥浆：抑制性和封堵能力同样重要。水基泥浆：抑制性和封堵能力同样重要。六、井塌处理1 1提粘切，适当比重。控制失水，以小排提粘切，适当比重。控制失水，以小排量洗井或钻井，用平板层流将坍塌快带出。量洗井或钻井，用平板层流将坍塌快带出。2 2井塌严重，塌块尺寸很大时，可配一定井塌严重，塌块尺寸很大时，可配一
39、定量清扫液洗井，如量清扫液洗井，如10m310m3左右，以上泥浆左右，以上泥浆适当增加环空返速适当增加环空返速然后转换成防塌泥浆然后转换成防塌泥浆52 防漏与堵漏井漏是最常见的又是最古老的问题，任何地层类井漏是最常见的又是最古老的问题，任何地层类型，深度都可能发生。型，深度都可能发生。一、井漏的危害一、井漏的危害1.1.发生率高发生率高大庆大庆15.8% 15.8% 中原油城中原油城25% 25% 2.2.对钻时影响对钻时影响四川四川 七十年代占七十年代占8 810% 10% 八十年代八十年代4 46% 6% 3.3.对成本的影响大对成本的影响大中原中原 文文90-390-3井、堵漏井、堵漏1
40、010次，费时次，费时2 2个半月，漏泥个半月，漏泥浆浆10001000余方，耗资余方，耗资600600多万，所以有人将漏失层称多万，所以有人将漏失层称为贼层。为贼层。漏失不仅对眼前利益有影响，而且对今后采油还漏失不仅对眼前利益有影响，而且对今后采油还有影响有影响二、发生井漏的条件二、发生井漏的条件1.1.对地层的总压力对地层的总压力 地层本身总压力地层本身总压力2.2.有通道，且通道的开口大于泥浆固相尺有通道，且通道的开口大于泥浆固相尺寸寸3.3.地下有容纳的空间地下有容纳的空间4.4.流动阻力小于压差流动阻力小于压差发生井漏以上条件缺一不可，发生井漏以上条件缺一不可， 1.1.渗透性漏失渗
41、透性漏失-由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻井液漏失。井液漏失。特点：漏失速度不高（特点：漏失速度不高（0.50.510m3/h10m3/h）现象：液面缓慢下降。现象：液面缓慢下降。2.2.裂缝性漏失裂缝性漏失-由裂缝地层引起的钻井液漏失。由裂缝地层引起的钻井液漏失。（1 1）天然裂缝性漏失）天然裂缝性漏失-指地壳或造山运动引起的裂缝性漏失。指地壳或造山运动引起的裂缝性漏失。a.a.构造选顶部发育有沿长轴方向延伸的裂构造选顶部发育有沿长轴方向延伸的裂缝缝b.b.当轴线发生扭曲或急剧倾伏时，发育有当轴线发生扭曲或急剧倾伏时，发育有与长轴垂直的裂缝。与长轴垂直的裂
42、缝。c.c.在断层附近发育有裂缝在断层附近发育有裂缝（2 2）人为裂缝性漏失）人为裂缝性漏失-地层被压裂造成的漏失。地层被压裂造成的漏失。主要发生在层面胶结力差的地层主要发生在层面胶结力差的地层当井内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强当井内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和井筒周围挤压力时，地层会被压出裂缝，一度和井筒周围挤压力时，地层会被压出裂缝，一旦压开，钻井液漏失，裂缝扩大，即使压力下降。旦压开，钻井液漏失，裂缝扩大，即使压力下降。裂缝也不能闭合，泥浆密度高、粘切大，引起压裂缝也不能闭合，泥浆密度高、粘切大，引起压力激动易把地层压漏和蹩漏。力激动易把地层压漏和蹩漏。特点：漏失速度
43、较快（特点：漏失速度较快（1010100m3/h100m3/h）现象：液面急剧下降现象：液面急剧下降3.3.溶洞性漏失溶洞性漏失石膏层、盐层、石灰石等地层受地下水溶蚀，而石膏层、盐层、石灰石等地层受地下水溶蚀，而出现溶洞。出现溶洞。特点：漏失速度大特点：漏失速度大现象：泥浆有进无出。（钻具放空，循环失灵）现象：泥浆有进无出。（钻具放空，循环失灵）如洞气同层，很快发生井喷，四川近如洞气同层，很快发生井喷，四川近100100口井统计，口井统计，此类井喷占此类井喷占80%80%四、防漏措施1.1.比重适当比重差比重适当比重差0.050.052.2.控制较低的粘度和切力。控制较低的粘度和切力。3.3.
44、避免产生大的压力激动避免产生大的压力激动高失水、泥饼厚、易产生压力激动、下钻速度大高失水、泥饼厚、易产生压力激动、下钻速度大产生较大压力激动。在许多情况下完钻具立即发产生较大压力激动。在许多情况下完钻具立即发生井漏就是这个原因。生井漏就是这个原因。4.4.防止井径扩大和排量不够防止井径扩大和排量不够环空钻屑结果，环空泥浆比测的泥浆密度大。环空钻屑结果，环空泥浆比测的泥浆密度大。5.5.设计合理的井身结构，遇漏层下套管设计合理的井身结构，遇漏层下套管五、恢复循环的方法一确定漏失一确定漏失1.1.若是天然裂缝和溶洞漏失，所钻达井深处即为若是天然裂缝和溶洞漏失，所钻达井深处即为漏层。漏层。对于人为裂
45、缝和高渗透地层漏失，漏层的判断可对于人为裂缝和高渗透地层漏失，漏层的判断可用以下方法。用以下方法。2.2.测井温度测井温度先测一次井浆井温曲线，之后再把泥浆池中的泥先测一次井浆井温曲线，之后再把泥浆池中的泥浆泵入井内，再测一次井温曲线，两条井温梯度浆泵入井内，再测一次井温曲线，两条井温梯度曲线中的异常地方即为漏层位置。曲线中的异常地方即为漏层位置。缺点：准备一定量泥浆漏失缺点：准备一定量泥浆漏失井温井温井井深深漏层漏层井温曲线图井温曲线图3.3.放射性示踪剂测量法放射性示踪剂测量法先用射线测定一条比较用的标准曲线，然后先用射线测定一条比较用的标准曲线，然后替入含有放射性物质的泥浆。再测定在漏层
46、出替入含有放射性物质的泥浆。再测定在漏层出现更多放射性物质，出现异常。现更多放射性物质，出现异常。4.4.转子流量计法。转子流量计法。（二）井漏处理1.1.静止封堵静止封堵工艺：钻头起至安全位置，静止工艺：钻头起至安全位置，静止4 48 8小时后，再小时后，再排量循环。排量循环。原理：井内泥浆静止一段时间，泥浆中固相正常原理：井内泥浆静止一段时间，泥浆中固相正常失水和形成凝胶而沉淀在漏失内，使裂缝自行弥失水和形成凝胶而沉淀在漏失内，使裂缝自行弥合。合。适用范围：渗透性漏失和深井诱导裂缝。适用范围：渗透性漏失和深井诱导裂缝。2.2.改变泥浆性能改变泥浆性能一般降一般降3.3.桥塞泥浆堵漏桥塞泥浆
47、堵漏在泥浆中加入桥塞剂进行的堵漏方法在泥浆中加入桥塞剂进行的堵漏方法（1 1）桥塞剂）桥塞剂-比漏孔越小，形状不规则，进的去，出不来，比漏孔越小，形状不规则，进的去，出不来，转动卡住，架桥堵塞的物质。转动卡住，架桥堵塞的物质。 b.b.各种材料混合比例各种材料混合比例6.6.桥塞剂浓度：桥塞剂浓度：50508080公斤公斤/ /方方（1 1）级配：）级配：1111（粗细）（粗细）（2 2）桥塞泥浆量）桥塞泥浆量 单一漏层单一漏层 15 152020方方 多段漏层多段漏层 40 406060方方（3 3）工艺）工艺配置好的桥塞泥浆，用光钻杆泵入井内漏层，关井蹩泵。配置好的桥塞泥浆，用光钻杆泵入井
48、内漏层，关井蹩泵。（0.50.52MP2MP）提高堵漏的成功率的七字工艺提高堵漏的成功率的七字工艺“刨、注、替、挤、起、挤、稳刨、注、替、挤、起、挤、稳” ” （4 4）适用范围：渗漏和裂缝性漏失）适用范围：渗漏和裂缝性漏失4.4.高失水浆液堵漏（狄塞尔堵漏）高失水浆液堵漏（狄塞尔堵漏）配高失水浆液材料是配高失水浆液材料是Diacel Diacel 所以这种堵漏方法又所以这种堵漏方法又称为狄塞尔堵漏称为狄塞尔堵漏狄塞尔材料：以硅藻土为主的混合物狄塞尔材料：以硅藻土为主的混合物工艺：用清水工艺：用清水10102020方方 狄塞尔材料浓度狄塞尔材料浓度8 813%13% 加桥塞剂加桥塞剂2 24%
49、4% 可加重可加重1.6g/m31.6g/m35.5.各种软各种软硬堵塞硬堵塞1 1软堵塞软堵塞堵塞不固化没有强度（不能流动软粘稠物质）堵塞不固化没有强度（不能流动软粘稠物质）.聚合物絮凝剂聚合物絮凝剂.铬冻胶铬冻胶NaNa2 2CrCr2 2O O7 7+Na+Na2 2SOSO3 3CrCr+6+6络合、水解、羟桥络合、水解、羟桥多核羟桥流离子、多核羟桥流离子、PAMPAM、铬冻胶、铬冻胶（3 3）柴油搬土）柴油搬土柴油搬土柴油搬土+ +泥浆泥浆原理：柴油中的搬土不水化分散，在漏层与泥浆原理：柴油中的搬土不水化分散，在漏层与泥浆混合，水化分散形成很稠体系封固孔隙和裂缝。混合，水化分散形成很
50、稠体系封固孔隙和裂缝。2 2. .硬堵塞硬堵塞堵塞能固化有强度堵塞能固化有强度柴油搬土柴油搬土+ +水泥水泥它们混合能高度胶化的物质，能把裂缝撬开，然它们混合能高度胶化的物质，能把裂缝撬开，然后凝固在其中。后凝固在其中。硅酸凝胶硅酸凝胶酚醛树脂酚醛树脂打水泥塞打水泥塞使用率：苏联使用率：苏联70%70%、美国、美国50%50%、国内的、国内的60%60%、成功率、成功率303040%40%6.6.溶洞或有进无出处理溶洞或有进无出处理（1 1）尼龙袋堵漏）尼龙袋堵漏（2 2）浓泡沫钻井液）浓泡沫钻井液（3 3）清水抢钻）清水抢钻三堵漏方法的选择三堵漏方法的选择蹩漏，渗漏，轻度漏失。静止封堵（或稠
51、泥浆）蹩漏，渗漏，轻度漏失。静止封堵（或稠泥浆）中等漏失：桥堵、柴油搬土中等漏失：桥堵、柴油搬土严重漏失：多种堵漏方法配合。严重漏失：多种堵漏方法配合。53 卡钻及防卡钻具既不能转动又不能上下活动而被卡死的情况，钻具既不能转动又不能上下活动而被卡死的情况，称为卡钻称为卡钻 一、卡钻类型及其泥浆性能的关系一、卡钻类型及其泥浆性能的关系（见书）（见书）二、卡钻分析及解卡预防措施二、卡钻分析及解卡预防措施（一）泥饼粘附卡钻（一）泥饼粘附卡钻-压差卡钻（占压差卡钻（占80%80%）指钻井液液柱压力与地层压力差，使钻具紧压在指钻井液液柱压力与地层压力差，使钻具紧压在井壁泥饼上导致的卡钻。井壁泥饼上导致的
52、卡钻。1.1.发生的原因及现象发生的原因及现象原因：钻具静止后靠贴泥饼上，压差作用在钻具原因：钻具静止后靠贴泥饼上，压差作用在钻具未粘附部分，使钻具压紧井壁，发生卡钻。未粘附部分，使钻具压紧井壁，发生卡钻。现象：钻具静止一段时间后，不能上提下现象：钻具静止一段时间后，不能上提下放，转动，但循环正常。放，转动，但循环正常。2.2.影响因素影响因素钻具与泥浆之间的粘附力（解卡所需提力）钻具与泥浆之间的粘附力（解卡所需提力）由此得出结论：由此得出结论：（1 1）A A愈大，愈大，F F愈大。（泥饼厚度，静置时间）愈大。（泥饼厚度，静置时间）（2 2）u u愈大，愈大，F F愈大愈大（3 3）愈大，）
53、愈大，F F愈大愈大此外，泥饼强度影响此外，泥饼强度影响F F，以及井壁与泥饼的连接力，以及井壁与泥饼的连接力，若连接力小，解卡后，钻具上粘附有泥饼。若连接力小，解卡后，钻具上粘附有泥饼。3.3.预防及解卡措施预防及解卡措施预防：预防：a.a.避免钻具静止避免钻具静止 b. b.改善泥饼质量要求：薄而致密、表面改善泥饼质量要求：薄而致密、表面 润滑性好。润滑性好。方法：方法：.针对针对A A，降固含、失水、减小静置即卡钻，降固含、失水、减小静置即卡钻 时间时间 . .混油混油柴油、机油或轻质原油（柴油、机油或轻质原油（2121）加入加入3 31515方，同时加乳化剂（水包油）如磺化要方，同时加
54、乳化剂（水包油）如磺化要机油、月桂醇、司盘机油、月桂醇、司盘-80-80 .润滑剂（表面活性剂）润滑剂（表面活性剂） . .润滑性好的固体粉末，如石墨粉、润滑性好的固体粉末，如石墨粉、MOSMOS或或MOMO的络合物。的络合物。.塑料及玻璃小球塑料及玻璃小球粒度粒度10103030目，目，3030120120目，用量目，用量0.50.53%3%这些小这些小珠加入后一起形成泥饼，在其表面起支持钻具，珠加入后一起形成泥饼，在其表面起支持钻具，使递压力和微轴承滑动作用。使递压力和微轴承滑动作用。(2)(2)解卡解卡解除卡差卡钻的主要途径是：降低压差减小粘附解除卡差卡钻的主要途径是：降低压差减小粘附面
55、积，及钻具与泥饼之间摩擦力。面积，及钻具与泥饼之间摩擦力。.卡点的确定卡点的确定此外不可用测卡仪测定此外不可用测卡仪测定.方法方法a.a.减小泥浆密度（在允许情况下替入轻泥浆）减小泥浆密度（在允许情况下替入轻泥浆）b.b.浸泡浸泡i i泡油：低粘油（柴油轻质原油）配加适量表面活泡油：低粘油（柴油轻质原油）配加适量表面活性剂，泵如被卡位置。性剂，泵如被卡位置。油量：根据被泡井段长度及井段大小确定油量：根据被泡井段长度及井段大小确定iiii泡酸：碳酸盐地层，溶解泥饼泡酸：碳酸盐地层，溶解泥饼C.C.配制解卡液及解卡泥浆配制解卡液及解卡泥浆其机理也是浸泡，且能加重，维持泥浆密度，其其机理也是浸泡，且
56、能加重，维持泥浆密度，其种类又分为加重和非加重。种类又分为加重和非加重。主要成分：柴油、氧化沥青、有机土、表面活性主要成分：柴油、氧化沥青、有机土、表面活性剂剂作用：渗透、油润、传递压力、消除压差、降低作用：渗透、油润、传递压力、消除压差、降低和和A A。 保护油气层钻井液技术油层具有孔隙和裂缝，并构成油气储藏及流动通道。油气通油层具有孔隙和裂缝，并构成油气储藏及流动通道。油气通过这些通道进入油井井筒被采到地面。然而在油气层完井过过这些通道进入油井井筒被采到地面。然而在油气层完井过程中，各种流体进入地层通道，不可避免地会造成不同程度程中，各种流体进入地层通道，不可避免地会造成不同程度的堵塞（即
57、油层损害），从而对产能产生影响。的堵塞（即油层损害），从而对产能产生影响。油气层损害的核心问题，是由于钻井液、完井液、修井液等油气层损害的核心问题，是由于钻井液、完井液、修井液等性能不好，使用不当，使油气层受到损害，改变岩石结构和性能不好，使用不当，使油气层受到损害，改变岩石结构和表面性质，甚至引起润湿性和流体相态改变。这样显然会降表面性质，甚至引起润湿性和流体相态改变。这样显然会降低井筒附近渗透率，增加油气流向井筒的阻力，使油气井产低井筒附近渗透率，增加油气流向井筒的阻力，使油气井产能下降，地层中相当一部分油不能经济的采出，从而使一些能下降，地层中相当一部分油不能经济的采出，从而使一些油田面
58、临最终采收率降低的问题，当损害严重时，油气层被油田面临最终采收率降低的问题，当损害严重时，油气层被堵死，得不到油气显示，会造成测井资料失真，延误勘探过堵死，得不到油气显示，会造成测井资料失真，延误勘探过程和油气田的早日发现。程和油气田的早日发现。5454损害油层渗透率的机理损害油层渗透率的机理一、外来液体的侵入一、外来液体的侵入1.1.改变近井地带的油水分布状况，使油的有效渗改变近井地带的油水分布状况，使油的有效渗透率下降。透率下降。外来液体侵入油层孔道，降低了含油饱和度，从外来液体侵入油层孔道，降低了含油饱和度，从而引起油层有效渗透率下降。而引起油层有效渗透率下降。2 2由于水的侵入，油、水
59、两相在油层毛细管内流由于水的侵入，油、水两相在油层毛细管内流动时，产生贾敏效应。动时，产生贾敏效应。3 3形成乳状液，使流体的流动阻力增大。形成乳状液，使流体的流动阻力增大。4 4使生产层中粘土膨胀，堵塞孔隙。使生产层中粘土膨胀，堵塞孔隙。 分散、运移分散、运移堵塞孔道堵塞孔道若含粘土量达若含粘土量达5 520%20%。则油层性能较差，尤其水。则油层性能较差，尤其水敏性粘土则完全可能把油层孔道堵塞。敏性粘土则完全可能把油层孔道堵塞。5 5与地层流体不配伍，生成沉积物与地层流体不配伍，生成沉积物6 6油层润湿反转，降低渗透率。油层润湿反转，降低渗透率。水润湿地层水润湿地层油润湿地层油润湿地层一般
60、可使油渗透率平均降低一般可使油渗透率平均降低40%40%。二、固相粒子的侵入及堵塞。二、固相粒子的侵入及堵塞。1 1外来固体粒子的侵入而造成的堵塞。外来固体粒子的侵入而造成的堵塞。泥浆中的固体随着泥浆的渗透进入油、气层孔隙，泥浆中的固体随着泥浆的渗透进入油、气层孔隙，堵塞油气层孔道，固体粒子的入侵，使渗透率下堵塞油气层孔道，固体粒子的入侵，使渗透率下降大约降大约100100毫达西。毫达西。若固体粒子在多孔介质表面架桥形成泥饼，便可若固体粒子在多孔介质表面架桥形成泥饼，便可阻止固体粒子进入地层内部。固体粒子架桥其粒阻止固体粒子进入地层内部。固体粒子架桥其粒子至少或等于砂岩孔径三分之一，才易架桥形
61、成子至少或等于砂岩孔径三分之一，才易架桥形成泥饼。泥饼。为了防止固相颗粒侵入地层内部，钻井液中加入为了防止固相颗粒侵入地层内部，钻井液中加入粒径大于地层中孔径三分之一的架桥粒子，其浓粒径大于地层中孔径三分之一的架桥粒子，其浓度不少于钻井液中固体体积的度不少于钻井液中固体体积的5%5%。2 2油层所含细粒的分散运移而造成堵塞油层所含细粒的分散运移而造成堵塞在油层颗粒表面上，常有许多粘着不牢的粘土，云在油层颗粒表面上，常有许多粘着不牢的粘土，云母、长石和其它矿物，它们在外力的作用下，从孔母、长石和其它矿物，它们在外力的作用下，从孔壁上分离下来，然后随着外来液体一起流动。在孔壁上分离下来，然后随着外
62、来液体一起流动。在孔隙喉口处造成堵塞。隙喉口处造成堵塞。微粒堵塞泥层示意图三、气体侵入三、气体侵入1.1.空气中的氧与原油发生氧化反应，产生胶质或其空气中的氧与原油发生氧化反应，产生胶质或其它氧化物它氧化物2.2.二氧化碳溶于沥青质原油中。引起沥青沉淀，溶二氧化碳溶于沥青质原油中。引起沥青沉淀，溶于水中的于水中的COCO2 2会使岩层中的碳酸钙溶解，破坏砂层胶会使岩层中的碳酸钙溶解，破坏砂层胶结和引起油井结垢。结和引起油井结垢。溶解的碳酸氢钙、在井筒中因压力降低分解出溶解的碳酸氢钙、在井筒中因压力降低分解出CaCOCaCO3 3 沉淀，造成油井结垢。沉淀，造成油井结垢。3.3.以泡沫形式在油层
63、中运移，引起孔道中压力扰动，以泡沫形式在油层中运移，引起孔道中压力扰动，促使地层微粒运移。泡沫状气体产生促使地层微粒运移。泡沫状气体产生“贾敏效应贾敏效应”。55 防止或减轻油层损害的方法根据以上原因分析，得到以下保护油气层的思路：根据以上原因分析，得到以下保护油气层的思路：1.1.不该进的物质尽量少进，免不了进去的物质是不该进的物质尽量少进，免不了进去的物质是良性。良性。2.2.进去的东西可通过物理化学方法解堵。进去的东西可通过物理化学方法解堵。3.3.以预防为主，即少进，浅进，配伍，能解除，以预防为主，即少进，浅进，配伍，能解除，另考虑经济效益。另考虑经济效益。一、尽可能减少外来物侵入一、
64、尽可能减少外来物侵入1.1.减少液体侵入量减少液体侵入量（1 1）控制压差）控制压差不发生井喷的前提下，尽可能降低压力采用平衡不发生井喷的前提下，尽可能降低压力采用平衡压力钻进。压力钻进。（2 2）缩短浸泡时间）缩短浸泡时间 T Vt T Vt 提高钻速，缩短钻井时间提高钻速，缩短钻井时间（3 3）控制滤矢量）控制滤矢量2.2.控制固相入侵控制固相入侵（1 1）尽量减少钻井液中的固相含量）尽量减少钻井液中的固相含量钻井液因固相愈多，对地层损害愈严重，所以尽钻井液因固相愈多，对地层损害愈严重，所以尽力除去固相。力除去固相。（2 2）快速形成滤饼）快速形成滤饼侵入产层中的固相主要是在泥饼形成前进入
65、地层侵入产层中的固相主要是在泥饼形成前进入地层中，侵入产层的固相含量主要取决于钻井液中的中，侵入产层的固相含量主要取决于钻井液中的固相含量，地层孔隙大小和形成滤饼的速度。固相含量，地层孔隙大小和形成滤饼的速度。在钻井液中加桥堵剂，这些桥堵剂的颗粒直径至在钻井液中加桥堵剂，这些桥堵剂的颗粒直径至少等于或大于地层孔隙直径的（少等于或大于地层孔隙直径的（1/31/31/21/2）其加）其加入量不少于钻井液所含固体体积的入量不少于钻井液所含固体体积的5%5%。这种桥堵。这种桥堵深度浅可由射孔射穿。且桥堵材料是可溶性的。深度浅可由射孔射穿。且桥堵材料是可溶性的。（3 3）选用合适的加重材料）选用合适的加
66、重材料选用酸溶性加重剂，如碳酸钙和碳酸铁这些加重材料可选用酸溶性加重剂，如碳酸钙和碳酸铁这些加重材料可酸化解堵。酸化解堵。2.2.用好泥浆添加剂，维护好泥浆性能。用好泥浆添加剂，维护好泥浆性能。1.1.避免使用碱可溶，酸不溶的高分子处理剂避免使用碱可溶，酸不溶的高分子处理剂各种处理剂的酸溶性如下：各种处理剂的酸溶性如下：基本不沉淀：基本不沉淀：PAC CMSPAC CMS（羧甲基淀粉）（羧甲基淀粉） XC HEC CPAN XC HEC CPAN少量沉淀：少量沉淀：PHP SMP CPA TSK SMK PHP SMP CPA TSK SMK 沉淀多的：沉淀多的：LVCMC HVCMC SMC
67、LVCMC HVCMC SMC好的处理剂不仅要具有碱溶性，而且在低好的处理剂不仅要具有碱溶性，而且在低PHPH值也有一定值也有一定水溶性和油溶性。水溶性和油溶性。处理剂处理剂SMCSMCNaHmNaHmSMPSMPCMCCMCPACPAC酸溶酸溶39.9639.9640.9640.9675.675.691.3091.3095.595.5 2.2.使用酸溶或油溶性固相物质使用酸溶或油溶性固相物质碳酸钙、氧化镁、钛铁矿等可酸溶，磺化和氧化碳酸钙、氧化镁、钛铁矿等可酸溶，磺化和氧化沥青，油溶性树脂，可油溶。沥青，油溶性树脂，可油溶。性能：性能：AVAV：24.524.521.521.5 PV PV：
68、15151313 YP YP：10.510.58.58.53.3.充气泥浆充气泥浆配方：配方：OHAe SAS(OHAe SAS(磺化沥青磺化沥青) CMC) CMC用量用量 0.5 0.51.0 0.51.0 0.51.0 0.81.0 0.81.0%1.0%性能：性能： 0.5 0.50.90.9 T 26 T 2653.553.5 B 13 B 1320ml20ml K 0.5mm K 0.5mm PH=7 PH=7 PV 16 PV 1637mPaS37mPaS出井排气入井进气。出井排气入井进气。特点：特点：I.I.成本比泡沫低（成本比泡沫低（117117元元/m3 /m3 泡沫泡沫2
69、20220元元/m3/m3） . .钻速提高钻速提高 . .采收率提高采收率提高101040%40%二、水基类完井液二、水基类完井液由于要考虑井眼条件，经济效益等诸因素，目前由于要考虑井眼条件，经济效益等诸因素，目前在世界各地用以打开生产层的完井液主要是水基在世界各地用以打开生产层的完井液主要是水基类为主，而主要使用的水基完井液有三种，改性类为主，而主要使用的水基完井液有三种，改性钻井液，无固相盐水清洁液等。钻井液，无固相盐水清洁液等。1.1.改性钻井液改性钻井液改性钻井液是在原钻井液的基础上加以调整性能。改性钻井液是在原钻井液的基础上加以调整性能。使其基本上满足钻开完井液的基本性能要求：一使
70、其基本上满足钻开完井液的基本性能要求：一低，二高，二适当。低，二高，二适当。改性：改性：(1)(1)加桥堵剂加桥堵剂 (2) (2)配伍性配伍性四川：四川：(1)(1)在钻开产层前在钻开产层前5050米，调节性能。控制搬含米，调节性能。控制搬含(2)(2)加加SD-1SD-1或或AS 0.2AS 0.20.4%0.4%降降(3)(3)加石灰石或钛铁加石灰石或钛铁矿矿101020%20%性能：性能：.合适的合适的和流变性和流变性 .HTHP B=13 .HTHP B=131515 .Kf=0.15 .Kf=0.150.180.18 . .泥饼酸溶率泥饼酸溶率35%35% . .气液表面张力气液表
71、面张力0.350.350.045N/m0.045N/m2.2.无固相盐水清洁液无固相盐水清洁液近几年来，无固相盐水清洁液广泛地用于打开生近几年来，无固相盐水清洁液广泛地用于打开生产层，其主要原因是：这类液体不含固相，靠增产层，其主要原因是：这类液体不含固相，靠增加盐的浓度来提高液体比重，所以不会发生外来加盐的浓度来提高液体比重，所以不会发生外来固体侵入地层孔道的问题，还可抑制地层粘土的固体侵入地层孔道的问题，还可抑制地层粘土的水化膨胀。水化膨胀。无固相盐水液的种类及密度范围无固相盐水液的种类及密度范围盐水液盐水液盐的浓度盐的浓度（重量百分比）（重量百分比）在在70F70F时的密度时的密度（g/
72、cmg/cm3 3）NHNH4 4ClCl24241.071.07KClKCl26261.171.17NaClNaCl26261.201.20KBrKBr39391.371.37CaClCaCl2 238381.391.39NaBrNaBr45451.491.49CaClCaCl2 2/CaBr/CaBr2 260601.811.81CaBrCaBr2 262621.821.82ZnBrZnBr2 2/CaBr/CaBr2 22.302.30CaClCaCl2 2/CaBr/CaBr2 2/ZnBr/ZnBr2 277772.302.30它们密度范围为它们密度范围为1.071.072.30g/
73、cm3,2.30g/cm3,基本上可满足各类油气井基本上可满足各类油气井的需要，在盐水清洁液中最常用的有的需要，在盐水清洁液中最常用的有NaCl KCl CaClNaCl KCl CaCl等。等。 任何侵入油层的外来液体，均引起地层的损任何侵入油层的外来液体，均引起地层的损害。液体侵入低渗透性油层引起损害往往难消除。害。液体侵入低渗透性油层引起损害往往难消除。固体粒子往往给高渗透性油层带来严重的不易挽救固体粒子往往给高渗透性油层带来严重的不易挽救的损害，有时还被用来帮助液体中返排回井筒，但的损害，有时还被用来帮助液体中返排回井筒，但若处理不当，气体也会造成一定的地层损害。若处理不当，气体也会造成一定的地层损害。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！96
