保护储层钻井液体系发展趋势

钻井液技术的现状、发展趋势以及性能评价!

保护储层钻井液体系发展趋势

摘 要

钻井液是石油工程中最先与油气层相接触的工作液，其类型和性能的好坏直接关系到对油气层损害的程度，因而保护油气层钻井液技术是搞好保护油气层工作的首要技术环节。

随着油气勘探和开发技术的不断发展，人们逐渐认识到油气井在钻井和固井过程中会对地层造成的伤害，这种伤害会影响油气井的录井、测井、油气资源的开采和评价，甚至影响油气勘探的方向。因此，以保护储层为目的的油气钻井液技术的发展越来越重要。伴随各种新型钻井液的不断开发，出现了很多针对不同地层、不同压力和不同钻井设计的一系列钻井液配方。

钻井液技术是钻井工程技术的重要组成部分。钻井液设计是钻井工程设计中最重要的环节之一，也是钻探生产的生产的准则之一。钻井液设计水平的高低关系到钻探工程的成效。高水平的钻井液设计能有效地指导现场施工，减少孔内事故，提高钻探效率，降低钻探成本。另外合理的钻井液设计有利于减轻钻井液对储层的污染，有利于油气资源的发现。

本课题就是从生产实际现场的实际需要出发，对目前保护储层钻井完井液体系的工作原理、配方及适用条件进行论述和分析，并研究其发展历史和发展方向。为现在及今后的钻井作业中，保护储层钻井液的应用和选择提供一定的理论依据。

关键词：保护储层；钻井完井液；屏蔽暂堵；发展现状

1 绪论

油气井从开钻直至建井，外来流体始终与井内不同地层和流体接触，很容易对油气层造成伤害，因此，人们一直在研究外来流体与不同地层及流体的相互作用关系，以找出保护油气层的技术措施，提高油气井生产能力。

钻井液技术的现状、发展趋势以及性能评价!

1985年，Basan对以往油气层损害与保护作了归纳与分析，突出了储层自身产生损害的因素．使人们对油气层损害的认识有了进一步的提高。之后著名的油气层保护专家Krucger在分析全部油气层损害的观点后，明确提出：“尽管油井受损害的方式随作业而不同．但对一些特殊问题的诊断与调查，其受损害的原因通常都与微粒运移，化学反应或二者共同作用有关”．Amaefule在“地层损害的评价及控制策略的进展”报告中提出：“在各种各样油井作业中所遇到的各不相同的地层损害问题，其中微粒运移是最为主要的。”根据8个工序12种损害机理排序，认为有以下几种损害机理：(1)微粒运移，形成堵塞；(2)乳状液堵塞／水锁，(3)无机有机垢堵塞；(4)润湿隆反转造成对地层的损害。当然油气层损害机理实际可能是几种因素共同作用．因此，研究油气层保护措施很困难。

油气层保护技术是一项十分复杂而系统的工程，它涉及了地质、钻井、钻井液、固井、完井等多个专业和部门。而选择正确的钻井液体系则是有效保护储层的的首要任务。

2 油气层伤害机理

1.1 油层主要伤害机理

（1）固相侵入引起储层伤害；（2）外来流体与储层岩石、层流体之间不配伍造成的损害；(3)应力敏感性损害；(4)水锁效应；（5）粘土矿物水化膨胀和分散运移引起的伤害；（6）聚合物吸附引起的油层伤害；

1.2 气层损害机理

储层本身质量问题；（2）水锁效应；（3）欠平衡钻井中的反向自吸；(4)钻井液固相侵入；（5）钻具在孔壁磨光和压碎现象；（6）岩石一流体间相互作用；⑦流体一流体间相互作用。

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3 特定储层对钻井液需求

3.1砂岩储层

疏松砂岩储层孔隙度、渗透率分布范围大，非均质性较严重。钻井过程中易发生固相损害。另外，储层岩石粘土矿物的含量较高 ，储层一般呈现强水敏、强盐敏。因此，在钻进该类储层时，应采用具有以下特性的钻井液以保护储层：

(1)减少粘土颗粒的侵入污染。粘土颗粒和钻井液固相颗粒靠水分子链构成了空间网架结构，使得体系内没有独立的粘土颗粒存在。制约了粘土颗粒向油气层孔喉内的侵入。

(2)抑制油气层中的粘土水化膨胀。钻井液固相颗粒进入油气层孔隙后被吸附在粘土胶结物的表面，把粘土表面的吸附阳离子排挤出去。使粘土表面阳离子活度降低，从而削弱了粘土的渗透水化作用；同时，固相颗粒吸附于粘土矿物表面形成一层固态膜，阻缓了水分子向粘土矿物的渗透。

(3)减少处理剂对油气层的污染。具有多种功能（如强抑制性、润滑防塌特性等，并具有一定的消泡能力），其体系只需加入数量较少的处理剂就能满足钻井工艺技术所要求的各项性能，而且具有良好的稳定性。抗盐侵能力强。大大减少了处理剂对油气层的污染。

(4)有利于返排和渗透率恢复。形成的粘土复合体在油气层孔喉处形成的“软堵”是可变形的，在返排压力作用下可以顺利返排出来；另外，固相颗粒具有良好的油溶性和酸溶性。可以通过储层原油的返排和酸化处理进一步恢复油气层渗透率。

(5)瞬间镶嵌封堵作用。钻井液中直径与储层孔喉直径相等的一次性封堵粒子，在接触储层的瞬间迅速镶嵌封堵大孔喉。

(6)架桥充填封堵作用。刚性粒子按照2/3桥原则，在孔喉处形成桥堵，粒径较小的充填粒子进一步充填桥堵形成的小孔隙，可变形粒子在压差作用下在已发生桥堵的孔喉表面发生塑性变形，进一步降低孔喉处的渗透率。

(7)纤维材料搭桥封堵作用。纤维材料存在多个活性吸附点，可在孔喉处搭

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桥，使大尺寸孔喉变为数个较小尺寸的小孔喉，便于颗粒状材料进行架桥封堵，从而确保了钻井液的广谱屏蔽暂堵功能。

如有机正电胶钻井液体系、合成基钻井液就具有此类性能钻进以保护储层。

3.2 裂缝性储层

裂缝性储层的损害机理主要有三个方面，即固相颗粒堵塞、应力敏感和裂缝滞后效应、水锁损害，究竟哪一方面占主导作用，主要取决于裂缝的有效水力学宽度。因此 ，钻井过程中裂缝储层保护的技术思路主要分为三个方面。

(1)在储层条件下，当裂缝宽度小于10时，采用常规屏蔽暂堵技术并减小水锁损害。

(2)当裂缝宽度为10～1mm时。应采用纤维状暂堵剂和颗粒状暂堵剂复配的暂堵技术。

(3)当裂缝宽度大于1.0mm时，应使钻井液及其滤液与储层岩石地层水配伍并解决应力敏感问题，调节钻井液密度，使有效应力在一定范围内变化，避免引起裂缝滞后损害。对于Jr发过程，入井工作液宜采用油溶性堵剂和纤维状暂堵剂复配的方法，同时提高液相的抑制性。

3.3 保护裂缝-孔隙型储层钻井液体系

保护裂缝-孔隙型储层钻井液体系的设计在不同的地区有不同的设计方案

[11]，但其基本思路为：

（1）必须确保所使用的各种处理剂和整个钻井液体系与储层岩石和流体之间具有良好的配伍性；

（2）优选与地层特性相配伍的高效降失水剂 ，以控制滤失量以及减小钻井液的侵入深度；

（3）对双重介质储层的应力敏感性问题，必须引起足够的重视，防止因有效应力的变化而对储层造成损害；

（4）应重视双重介质储层的水锁损害 ，在配方中应选用既能有效降低表(界)面张力，又与其他处理剂相配伍的表面活性剂。目前，国内外针对不同的双重介质储层 ，优选出多种防止储层损害的钻井液体系如：聚合醇钻井液体系、阳离

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子钻井液体系、MMH正电胶钻井液、 充氮泡沫钻井液、广谱屏蔽暂堵型钻井液等，在这些钻井液中，加入适当的表面活性剂( …… 此处隐藏：13205字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……