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1、钻井油气层保护技术第1页，本讲稿共77页前前 言言 随随随随着着着着油油油油田田田田勘勘勘勘探探探探和和和和开开开开发发发发的的的的不不不不断断断断深深深深入入入入，油油油油气气气气藏藏藏藏的的的的类类类类型型型型不不不不断断断断深深深深入入入入，勘勘勘勘探探探探和和和和开开开开发发发发难难难难度度度度越越越越来来来来越越越越大大大大，对对对对钻钻钻钻井井井井完完完完井井井井技技技技术术术术，特特特特别别别别是是是是保保保保护护护护油油油油气气气气层层层层技技技技术术术术的的的的要要要要求求求求越越越越来来来来越越越越高高高高。因因因因此此此此，对对对对保保保保护护护护油油油油气气气气层技术的
2、研究越来越受到人们的重视，保护油气层的钻井完井技术也日益发展起来。层技术的研究越来越受到人们的重视，保护油气层的钻井完井技术也日益发展起来。层技术的研究越来越受到人们的重视，保护油气层的钻井完井技术也日益发展起来。层技术的研究越来越受到人们的重视，保护油气层的钻井完井技术也日益发展起来。在在在在钻钻钻钻井井井井过过过过程程程程中中中中，钻钻钻钻井井井井液液液液、完完完完井井井井液液液液是是是是油油油油气气气气层层层层打打打打开开开开时时时时首首首首先先先先接接接接触触触触油油油油气气气气层层层层的的的的工工工工作作作作液液液液，易易易易对对对对油油油油气气气气层层层层造造造造成成成成损损损损害
3、害害害。油油油油气气气气层层层层一一一一旦旦旦旦受受受受到到到到损损损损害害害害，欲欲欲欲恢恢恢恢复复复复到到到到原原原原有有有有的的的的水水水水平平平平是是是是相相相相当当当当困困困困难难难难的的的的，费费费费用用用用也也也也是是是是相相相相当当当当昂昂昂昂贵贵贵贵的的的的。因因因因此此此此，保保保保护护护护油油油油气气气气层层层层的的的的基基基基本本本本方方方方针针针针以以以以预预预预防防防防为为为为主主主主。钻钻钻钻井井井井过过过过程程程程中中中中防防防防止止止止油油油油气气气气层层层层损损损损害害害害是是是是保保保保护护护护油油油油气气气气层层层层系系系系统统统统工工工工程程程程的的的
4、的第第第第一一一一环环环环节节节节，其其其其目目目目的的的的是是是是交交交交给给给给试试试试油油油油或或或或采采采采油油油油部部部部门门门门一一一一口口口口无无无无损损损损害害害害或或或或低低低低损损损损害害害害的的的的、固固固固井井井井质质质质量量量量优优优优质质质质的的的的油油油油气气气气井井井井。油油油油气气气气层层层层损损损损害害害害具具具具有有有有累累累累加加加加性性性性，钻钻钻钻井井井井中中中中对对对对油油油油气气气气层层层层的的的的损损损损害害害害不不不不仅仅仅仅影影影影响响响响油油油油气气气气层层层层发发发发现现现现和和和和油油油油气气气气井井井井的的的的初初初初期期期期产产产
5、产量量量量，还还还还会会会会对对对对今今今今后后后后各各各各项项项项作作作作业业业业损损损损害害害害油油油油气气气气层层层层的的的的程程程程度度度度以以以以及及及及作作作作用用用用效效效效果果果果带带带带来来来来影影影影响响响响。因因因因此此此此搞搞搞搞好好好好钻钻钻钻井井井井过过过过程程程程中中中中的的的的油油油油气气气气层层层层保保保保护护护护工工工工作作作作，对对对对提提提提高高高高勘勘勘勘探探探探、开开开开发发发发经济效益至关重要。经济效益至关重要。经济效益至关重要。经济效益至关重要。第2页，本讲稿共77页 主要内容主要内容钻井过程中造成油气层损害原因分析钻井过程中造成油气层损害原因分
6、析钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素保护油气层的钻井液技术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钻井工艺技术现场钻井液性能的测试现场钻井液性能的测试第3页，本讲稿共77页一、钻井过程中造成油气层损害原因分析一、钻井过程中造成油气层损害原因分析在在钻钻井井过过程程中中，大大多多数数情情况况是是采采用用正正压压差差钻钻井井，既既钻钻井井液液液液柱柱压压力力高高于于地地层层孔孔隙隙压压力力。这这样样，在在钻钻开开油油气气层层时时，在在正正压压差差的的作作用用下下，钻钻井井液液的的固固相相进进入入油油气气层层造造成成孔孔喉喉堵堵塞塞，其其液
7、液相相进进入入油油气气层层与与油油气气的的岩岩石石和和流流体体作作用用，破破坏坏油油气气层层原原有有的的平平衡衡，从从而而诱诱发发油油气气层层潜潜在在损损害害因因素素，造造成成渗渗透透率率下下降降。钻钻井井过过程程中中油油气气层层损损害害原原因可以归纳为以下五个方面。因可以归纳为以下五个方面。简介简介第4页，本讲稿共77页一、钻井过程中造成油气层损害原因分析一、钻井过程中造成油气层损害原因分析钻井液中固相颗粒堵塞地层钻井液中固相颗粒堵塞地层钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害水敏和盐敏损害水敏和盐敏损害碱敏损害碱敏损害润湿反转润湿反转表面吸附表面吸附钻井
8、液滤液与钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害油气层流体不配伍引起的损害无机盐沉淀无机盐沉淀形成处理剂不溶物形成处理剂不溶物发生水锁损害发生水锁损害形成乳化堵塞形成乳化堵塞细菌堵塞细菌堵塞 油相渗透率变化引起的损害油相渗透率变化引起的损害负压差急剧变化造成油气损害负压差急剧变化造成油气损害 第5页，本讲稿共77页1、钻井液中固相颗粒堵塞油气层、钻井液中固相颗粒堵塞油气层钻钻井井液液中中存存在在多多种种固固相相颗颗粒粒，如如膨膨润润土土、加加重重剂剂、暂暂堵堵剂剂、钻钻屑屑和和处处理理剂剂的的不不溶溶物物等等。钻钻井井液液中中小小于于油油气气层层孔孔喉喉直直径径或或裂裂缝缝宽宽度度的的固固相相颗
9、颗粒粒，在在压压差差作作用用下下，进进入入油油气气层层孔孔喉喉和和裂裂缝缝中中形形成成堵堵塞塞，造造成成油油气气层层损损害害。损损害害的的严严重重积积蓄蓄随随钻钻井井液液中中固固相相含含量量的的增增加加而而加加剧剧，特特别别是是分分散散得得十十分分细细的的膨膨润润土土的的含含量量影影响响最最大大。其其损损害害程程度度还还与与固固相相颗颗粒粒尺尺寸寸大大小小和和级级配配有有关关。固固相相颗颗粒粒侵侵入入油油气气层层的的深深度度随随着着正正压压差差的的增增大大而而加加深深，造造成成渗渗透透率损害的程度也越大。率损害的程度也越大。第6页，本讲稿共77页2、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害、钻井
10、液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害油气层中粘土矿物在原始的地层条件下处在一定的矿化度环境油气层中粘土矿物在原始的地层条件下处在一定的矿化度环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减少或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低。运移，从而减少或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低。油气层的这种遇淡水后渗透率降低的现象称为水敏。当低矿化油气层的这种遇淡水后渗透率降低的现象称为水敏。当低矿化度的盐水进入地层时，如果低于某一下限临界矿化度，也能引度的盐水进入地层时，如果低于某一下限临界矿化度，也能引起储层中某些粘土矿物的膨胀
11、、分散和运移；当高于某一上限起储层中某些粘土矿物的膨胀、分散和运移；当高于某一上限临界矿化度的工作液进入油气层后，可能引起储层粘土的收缩、临界矿化度的工作液进入油气层后，可能引起储层粘土的收缩、失稳、脱落，这些都将导致油气层孔隙和喉道的缩小及堵塞，失稳、脱落，这些都将导致油气层孔隙和喉道的缩小及堵塞，造成渗透率下降，这种现象即为盐敏。造成渗透率下降，这种现象即为盐敏。水水敏敏和和盐盐敏敏损损害害第7页，本讲稿共77页2、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害从上面的定义可以看出水敏损害实际上就是低于某一下限临界矿从上面的定义可以看出水敏损害实际上就是低于
12、某一下限临界矿化度的极限盐敏损害，因此我们把低于地层水矿化度的工作液滤化度的极限盐敏损害，因此我们把低于地层水矿化度的工作液滤液引起的渗透率损害统称为水敏损害。高于地层水矿化度的工作液引起的渗透率损害统称为水敏损害。高于地层水矿化度的工作液滤液引起的渗透率损害统称为盐敏损害。当低矿化度抑制性钻液滤液引起的渗透率损害统称为盐敏损害。当低矿化度抑制性钻井液进入油气层时，就可能引起水敏损害；当高矿化度的钻井液井液进入油气层时，就可能引起水敏损害；当高矿化度的钻井液滤液进入油气层时，可能引起盐敏损害。这要根据地层的上限临滤液进入油气层时，可能引起盐敏损害。这要根据地层的上限临界矿化度和下限临界矿化度而
13、定。界矿化度和下限临界矿化度而定。水水敏敏和和盐盐敏敏损损害害第8页，本讲稿共77页2、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害、钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害地层水地层水PHPH值一般呈中性或弱碱性，当高值一般呈中性或弱碱性，当高PHPH值流体进入油气层后，值流体进入油气层后，将造成油气层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是将造成油气层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒）。此外，大量的粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒）。此外，大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，从而造成油氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，从而造成油气层的堵塞损害
14、。当外来流体的气层的堵塞损害。当外来流体的PHPH值高于某一临界值高于某一临界PHPH值时，值时，储层的渗透率就会明显下降。而大多数钻井液的储层的渗透率就会明显下降。而大多数钻井液的PHPH在在8-128-12之间，之间，高高PHPH值的钻井液滤液进入碱性储层，就可能发生碱敏损值的钻井液滤液进入碱性储层，就可能发生碱敏损害。害。碱碱敏敏损损害害第9页，本讲稿共77页2、钻井液滤液与油气层石不配伍引起的损害、钻井液滤液与油气层石不配伍引起的损害当当钻钻井井液液滤滤液液含含有有亲亲油油表表面面活活性性剂剂时时，这这些些表表面面活活性性剂剂就就有有可可能能被被亲亲水水岩岩石石表表面面吸吸附附，引引起
15、起油油气气层层孔孔喉喉表表面面润润湿湿性性发发生生改改变变，造成油气层油相渗透率降低。造成油气层油相渗透率降低。钻钻井井液液滤滤液液中中所所含含的的部部分分处处理理剂剂可可能能被被油油气气层层孔孔隙隙或或裂裂缝缝表表面面所所吸吸附附，使使孔孔喉喉或或孔孔隙隙缩缩小小，而而使使油油气气层层的的渗渗透透率率下下降。降。润润湿湿反反转转表表面面吸吸附附第10页，本讲稿共77页3、钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害钻井液滤液中所含无机盐离子与地层水中无机离子作用形成不溶钻井液滤液中所含无机盐离子与地层水中无机离子作用形成不溶于水的盐类，例如含有大量碳酸根、碳酸
16、氢根的滤液遇到高含钙于水的盐类，例如含有大量碳酸根、碳酸氢根的滤液遇到高含钙离子的地层水时，形成碳酸钙沉淀。离子的地层水时，形成碳酸钙沉淀。当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处理剂的抗盐当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处理剂的抗盐和抗钙、镁能力时，处理剂就会盐析而产生沉淀。例如腐植酸和抗钙、镁能力时，处理剂就会盐析而产生沉淀。例如腐植酸钠遇到地层水中钙离子，就会形成腐植酸钙沉淀。钠遇到地层水中钙离子，就会形成腐植酸钙沉淀。无无机机盐盐沉沉淀淀形形成成处处理理剂剂不不溶溶物物第11页，本讲稿共77页3、钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害
17、钻井液滤液渗入润湿的油气层孔道后，会把储层中原有的油推向储钻井液滤液渗入润湿的油气层孔道后，会把储层中原有的油推向储层深部，并在油水界面形成一个凹向油相的弯液面，而产生一个指层深部，并在油水界面形成一个凹向油相的弯液面，而产生一个指向油相的毛管压力。若储层的压力不足以克服这一附加的毛管压力向油相的毛管压力。若储层的压力不足以克服这一附加的毛管压力和流体流动的摩擦阻力，就不能把水段塞驱开，而造成渗透率损害。和流体流动的摩擦阻力，就不能把水段塞驱开，而造成渗透率损害。实际上，由于储层的孔道大小分布很广，总有一些孔道可以驱开，实际上，由于储层的孔道大小分布很广，总有一些孔道可以驱开，驱开的大孔道中水
18、膜也可能增厚，最终导致储层含水饱和度增加，驱开的大孔道中水膜也可能增厚，最终导致储层含水饱和度增加，油相渗透率降低，对储层产生损害。油相渗透率降低，对储层产生损害。由于毛管压力与孔道半径成反比，所以，对于小孔道低渗储层，由于毛管压力与孔道半径成反比，所以，对于小孔道低渗储层，产生的毛管压力较大，易产生水锁损害；对于大孔道高渗高压产生的毛管压力较大，易产生水锁损害；对于大孔道高渗高压储层，产生的毛管压力较小，地层驱替压力较大，水锁引起的储层，产生的毛管压力较小，地层驱替压力较大，水锁引起的损害较低。损害较低。发发生生水水锁锁损损害害第12页，本讲稿共77页3、钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损
19、害钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害特别是使用油基钻井液、油包水钻井液、水包油钻井液时，特别是使用油基钻井液、油包水钻井液、水包油钻井液时，含有多种乳化剂的滤液与地层中的原油或水发生乳化，可含有多种乳化剂的滤液与地层中的原油或水发生乳化，可造成孔道堵塞。造成孔道堵塞。滤液中所含的细菌进入油气层，如油气层环境适合其繁殖生长，滤液中所含的细菌进入油气层，如油气层环境适合其繁殖生长，就有可能造成喉道堵塞。就有可能造成喉道堵塞。形形成成乳乳化化堵堵塞塞细细菌菌堵堵塞塞第13页，本讲稿共77页4、油相渗透率变化引起的损害、油相渗透率变化引起的损害钻井液滤液进入油气层，改变了井壁附近地带的油气水分钻井
20、液滤液进入油气层，改变了井壁附近地带的油气水分布，导致油相渗透率下降，增加油流阻力。布，导致油相渗透率下降，增加油流阻力。5 5、负压差急剧造成油气层损害、负压差急剧造成油气层损害中途测试或负压差钻井时，如果选用的负压差过大，可诱中途测试或负压差钻井时，如果选用的负压差过大，可诱发油气层速敏，引起油气层出砂及微粒运移，此外，还会发油气层速敏，引起油气层出砂及微粒运移，此外，还会诱发地层中原油组分形成有机垢和产生应力敏感损害。诱发地层中原油组分形成有机垢和产生应力敏感损害。第14页，本讲稿共77页二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素钻井压差和压力波
21、动钻井压差和压力波动 储层裸眼浸泡时间储层裸眼浸泡时间环空返速环空返速钻井液性能钻井液性能第15页，本讲稿共77页1、钻井压差和压力波动、钻井压差和压力波动压差是造成油气层损害的主要因素之一，与压差密切相关的是钻井液密度。通常压差是造成油气层损害的主要因素之一，与压差密切相关的是钻井液密度。通常钻井液的滤失量随压差的增大而增加，因而钻井液滤液进入油气层的深度也随压钻井液的滤失量随压差的增大而增加，因而钻井液滤液进入油气层的深度也随压差的增加而增大（图差的增加而增大（图1 1）。此外，当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力或）。此外，当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力或钻井液在油气层裂缝中的流动
22、遇阻时，钻井液就可能漏失到油气层深部，加钻井液在油气层裂缝中的流动遇阻时，钻井液就可能漏失到油气层深部，加剧对油气层的损害。负压差可以阻止钻井液滤液进入油气层，减少对油气损剧对油气层的损害。负压差可以阻止钻井液滤液进入油气层，减少对油气损害，但过高的负压差会引起油气层出砂和有机垢的形成，反而会对油气层产害，但过高的负压差会引起油气层出砂和有机垢的形成，反而会对油气层产生损害。生损害。另外，起钻时的抽吸效应及下钻时的锤击效应引起的压力波动也会损害油气另外，起钻时的抽吸效应及下钻时的锤击效应引起的压力波动也会损害油气层。快速起钻时的抽吸效应会降低钻井液的液柱压力，破坏泥饼或已形成的层。快速起钻时的
23、抽吸效应会降低钻井液的液柱压力，破坏泥饼或已形成的桥堵；而下钻时的锤击效应则使钻井液液柱压力增大，促使钻井液滤液侵入桥堵；而下钻时的锤击效应则使钻井液液柱压力增大，促使钻井液滤液侵入地层地层.第16页，本讲稿共77页图图1 1不同压差钻井液对深部气层不同压差钻井液对深部气层侵入深度浸泡时间关系曲线侵入深度浸泡时间关系曲线 第17页，本讲稿共77页2、储层裸眼浸泡时间、储层裸眼浸泡时间当油气层被钻开时，钻井液固相或滤液在正压差作当油气层被钻开时，钻井液固相或滤液在正压差作用下进入油气层，当泥饼形成后，固相侵入基本不用下进入油气层，当泥饼形成后，固相侵入基本不再随时间变化，但滤液侵入量随着时间的增
24、加而增再随时间变化，但滤液侵入量随着时间的增加而增加，滤液侵入深度增大；对储层的渗透率损害程度加，滤液侵入深度增大；对储层的渗透率损害程度也增大。也增大。第18页，本讲稿共77页图图2岩心渗透率恢复值与浸泡时间的关系岩心渗透率恢复值与浸泡时间的关系压差压差5Mpa;温度温度80oC;钻井液循环线速钻井液循环线速0.8m/s第19页，本讲稿共77页3、环空返速、环空返速环环空空返返速速越越大大，形形成成稳稳定定泥泥饼饼的的时时间间越越长长，固固相相颗颗粒粒进进入入储储层层的的机机会会越越多多，钻钻井井液液对对井井壁壁泥泥饼饼的的冲冲蚀蚀越越严严重重，钻钻井井液液的的动动滤滤失失量量随随着着环环空
25、空返返速速的的增增高高而而增增加加，钻钻井井液液固固相相和和滤滤液液对对油油气气层层侵侵入入深深度度和和损损害害程程度度也也随随之之增增加加。此此外外，钻钻井井液液当当量量密密度度随随环环空空返返速速增增高高而而增增加加，因因而而钻钻井井液液对对油油气气层层的的压压差差随随之之增增高高，损损害加剧。害加剧。第20页，本讲稿共77页图图3 3钻井液环空返速对损害深度的影响钻井液环空返速对损害深度的影响第21页，本讲稿共77页4、钻井液性能、钻井液性能钻井液性能好坏与油气层损害程度紧密相关，钻井液的固相和液钻井液性能好坏与油气层损害程度紧密相关，钻井液的固相和液相进入油气层的深度及损害程度均随钻井
26、液滤失量的增大和泥饼相进入油气层的深度及损害程度均随钻井液滤失量的增大和泥饼质量变差而增加（图质量变差而增加（图4 4）。钻井过程中起下钻、开泵所产生的）。钻井过程中起下钻、开泵所产生的激动压力随钻井液的塑性粘度和切力增大而增加。此外，井壁激动压力随钻井液的塑性粘度和切力增大而增加。此外，井壁坍塌压力随钻井液抑制能力的减弱而增加，维持井壁稳定所需坍塌压力随钻井液抑制能力的减弱而增加，维持井壁稳定所需钻井液的密度就要随之增高，若坍塌层与油气层在同一个裸眼钻井液的密度就要随之增高，若坍塌层与油气层在同一个裸眼井段，且坍塌压力又高于油气层压力，则钻井液液柱压力与油井段，且坍塌压力又高于油气层压力，则
27、钻井液液柱压力与油气层孔隙压力之差随之增高，就有可能使损害加重。气层孔隙压力之差随之增高，就有可能使损害加重。第22页，本讲稿共77页图图4 4不同滤失量钻井液对深部气层不同滤失量钻井液对深部气层侵入深度浸泡时间关系曲线侵入深度浸泡时间关系曲线 第23页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术 钻开油气层钻井液不仅要满足安全、快速、优质、高效钻开油气层钻井液不仅要满足安全、快速、优质、高效的钻井施工需要，而且要满足保护油气层的技术要求。的钻井施工需要，而且要满足保护油气层的技术要求。通过多年的研究，可归纳以下几个方面：通过多年的研究，可归纳以下几个方面：钻井液密度可
28、调，满足不同压力油气层近平衡钻井的需要。钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡钻井的需要。降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害。钻井液中除保持必须降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害。钻井液中除保持必须的膨润土、加重剂、暂堵剂外，应尽可能降低钻井液中膨润土的膨润土、加重剂、暂堵剂外，应尽可能降低钻井液中膨润土和无用固相的含量。依据所钻油气层的孔喉直径，选择匹配的和无用固相的含量。依据所钻油气层的孔喉直径，选择匹配的固相颗粒尺寸大小、级配和数量，用以减少固相侵入油气层的固相颗粒尺寸大小、级配和数量，用以减少固相侵入油气层的数量与深度。此外，还可以根据油气层特性选用暂堵剂，在油数量与深度。此外，还可
29、以根据油气层特性选用暂堵剂，在油井投产时再进行解堵。井投产时再进行解堵。保保护护油油气气层层对对钻钻井井液液的的要要求求第24页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术对对于于中中、强强水水敏敏性性油油气气层层应应采采用用不不引引起起粘粘土土水水化化膨膨胀胀的的强强抑抑制制性性钻钻井井液液。例例如如氯氯化化钾钾钻钻井井液液、钾钾胺胺基基聚聚合合物物钻钻井井液液、两两性性离离子子聚聚合合物物钻钻井井液液、阳阳离离子子聚聚合合物物钻钻井井液液、正正电电胶胶钻钻井井液液、油油基基钻钻井井液液和和油油包包水水钻钻井井液液等等。对对于于盐盐敏敏性性油油气气层层，钻钻井井液液的
30、的矿矿化化度度应应控控制制在在两两个个临临界界矿矿化化度度之之间间。对对于于碱碱敏敏性性油油气气层层，钻钻井井液液PHPH值值应应尽尽可可能能控控制制在在7 78 8；如如需需调调控控PHPH值值，最最好好不不用用烧烧碱碱作作为为碱碱度度控控制制剂剂，可可用用其其它它种种类类的的、对对油油气气层层损损害害程程度度低低的的碱碱度度控控制制剂剂。对对于于非非酸酸敏敏性性油油气气层层，可可选选用用酸酸溶溶处处理理剂剂或或暂暂堵堵剂剂。对对于于速速敏敏性性油油气气层层，应应尽尽量量降降低低压压差差和和严严防防井井漏漏。采采用用油油基基或或油油包包水水钻钻井井液液、水水包包油油钻钻井井液液时时，最好选用
31、非离子型乳化剂，以免发生润湿反转等。最好选用非离子型乳化剂，以免发生润湿反转等。保保护护油油气气层层对对钻钻井井液液的的要要求求钻钻井井液液必必须须与与油油气气层层岩岩石石相相配配伍伍第25页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术确定钻井液配方时，应考虑以下因素：滤液中所含的无机离子确定钻井液配方时，应考虑以下因素：滤液中所含的无机离子和处理剂不与地层中流体发生沉淀反应；滤液与地层中流体不和处理剂不与地层中流体发生沉淀反应；滤液与地层中流体不发生乳化堵塞作用；滤液表面张力低，以防发生水锁作用；滤发生乳化堵塞作用；滤液表面张力低，以防发生水锁作用；滤液中所含细菌在油
32、气层所处环境中不会繁殖生长。液中所含细菌在油气层所处环境中不会繁殖生长。所用各种处理剂对油气层渗透率影响小。尽可能降低钻井液处所用各种处理剂对油气层渗透率影响小。尽可能降低钻井液处于各种状况下的滤失量及泥饼渗透性，改变流变性。降低当量于各种状况下的滤失量及泥饼渗透性，改变流变性。降低当量钻井液密度和起下管柱或开泵时激动压力。此外，钻井液的组钻井液密度和起下管柱或开泵时激动压力。此外，钻井液的组分还必须有效地控制处于多套压力层系裸眼井段中的油气层可分还必须有效地控制处于多套压力层系裸眼井段中的油气层可能发生的损害。能发生的损害。钻井液滤液必须与油气层中流体相配伍钻井液滤液必须与油气层中流体相配伍
33、钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要保保护护油油气气层层对对钻钻井井液液的的要要求求第26页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术水基钻井液水基钻井液无固相清洁盐水钻井液无固相清洁盐水钻井液低膨润土聚合物钻井液低膨润土聚合物钻井液 水包油钻井液水包油钻井液无膨润土暂堵型聚合物钻井液无膨润土暂堵型聚合物钻井液 改性钻井液改性钻井液正电胶钻井液正电胶钻井液油基钻井液油基钻井液气体类流体（或钻井液气体类流体（或钻井液 ）保保护护油油气气层层的的钻钻井井液液体体系系第27页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油
34、气层的钻井液技术由由于于水水基基钻钻井井液液具具有有成成本本低低，配配置置处处理理维维护护较较简简单单，处处理理剂剂来来源源广广、可可供供选选择择的的类类型型、性性能能容容易易控控制制等等优优点点，因因此此是是国国内内外外钻开油气层常用的钻井液体系。钻开油气层常用的钻井液体系。保保护护油油气气层层的的钻钻井井液液体体系系第28页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术无固相清洁盐水钻井液不含膨胀土和其它人为加入的固相，其密度靠加入不同数量和无固相清洁盐水钻井液不含膨胀土和其它人为加入的固相，其密度靠加入不同数量和不同种类的可溶性盐进行调节，其密度可在不同种类的可溶性
35、盐进行调节，其密度可在1.01.02.3g/cm2.3g/cm3 3范围内，通过加入对油气范围内，通过加入对油气层无损害（或低损害）的聚合物来控制其滤失量和粘度；为了防腐，还应加入对油气层无损害（或低损害）的聚合物来控制其滤失量和粘度；为了防腐，还应加入对油气层不发生损害或损害程度低的缓蚀剂。大庆油田近期研制出一种甲酸盐钻井液属于这层不发生损害或损害程度低的缓蚀剂。大庆油田近期研制出一种甲酸盐钻井液属于这种钻井液体系，并在海拉尔油田进行了现场试验。其中，有种钻井液体系，并在海拉尔油田进行了现场试验。其中，有3 3口井钻井液密度控制口井钻井液密度控制在在1.13 g/cm1.13 g/cm3 3
36、以下，以下，1 1口井钻井液密度控制在口井钻井液密度控制在1.20g/cm1.20g/cm3 3以下，取得了较好的效果。以下，取得了较好的效果。该钻井液由于其不含膨润土和其它人为加入的固相，并具有较高的矿化度下强的该钻井液由于其不含膨润土和其它人为加入的固相，并具有较高的矿化度下强的抑制性，可以大大降低固相堵塞损害和水敏损害，并实现了保证井壁稳定下钻井抑制性，可以大大降低固相堵塞损害和水敏损害，并实现了保证井壁稳定下钻井液的低密度，减小了钻井压差，保护储层效果较好。液的低密度，减小了钻井压差，保护储层效果较好。无无固固相相清清洁洁盐盐水水钻钻井井液液第29页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井
37、液技术三、保护油气层的钻井液技术20002000年年在在芳芳148148区区块块开开发发井井应应用用了了3 3口口井井，20012001年年在在州州5 5区区块块应应用用了了1313口口井井，从从目目前前已已投投产产的的1616口口井井对对比比（甲甲酸酸盐盐钻钻井井液液9 9口口，常常规规水水基基钻钻井井液液7 7口口），使使用用甲甲酸酸盐盐钻钻井井液液的的井井平平均均日日产产量量和和平平均均采采油油强强度度均均明明显显高高于于使使用用常常规规水水基基钻钻井井液液的的井井。目目前前正正在在推推广广使使用用。但但无无固固相相清清洁洁钻钻井井液液具具有有成成本本高高、工工艺艺复复杂杂、对对处处理理
38、剂剂要要求求苛苛刻刻、固固控控设设备备要要求求严严格格、腐腐蚀蚀较较严严重重和和易易发发生生漏漏失失等等问问题。题。无无固固相相清清洁洁盐盐水水钻钻井井液液第30页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术膨润土对油气层会带来危害，但它能给钻井液提供所必须的流膨润土对油气层会带来危害，但它能给钻井液提供所必须的流变性和低的滤失量，并可减少钻井液所需处理剂加量，降低钻变性和低的滤失量，并可减少钻井液所需处理剂加量，降低钻井成本。井成本。大庆油田在达深大庆油田在达深1 1井推出了一种新型的钻井液硅酸盐钻井推出了一种新型的钻井液硅酸盐钻井液。该钻井液的特点就是低膨润土含量，
39、强抑制性，井液。该钻井液的特点就是低膨润土含量，强抑制性，即可减轻对油气层的水敏损害又可实现井壁稳定条件下即可减轻对油气层的水敏损害又可实现井壁稳定条件下的钻井液低密度（的钻井液低密度（1.12-1.15 g/cm1.12-1.15 g/cm3 3），减小了钻井压差，），减小了钻井压差，有效地保护了油气储层。有效地保护了油气储层。低低膨膨润润土土聚聚合合物物钻钻井井液液第31页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术水包油钻井液是将一定量油分散于水或不同矿化度盐水中，形成以水包油钻井液是将一定量油分散于水或不同矿化度盐水中，形成以水为连续相，油为分散相的无固相水包油
40、钻井液。其组分除油和水水为连续相，油为分散相的无固相水包油钻井液。其组分除油和水外，还有水相增粘剂，主、辅乳化剂。其密度可通过调节油水比和外，还有水相增粘剂，主、辅乳化剂。其密度可通过调节油水比和加入不同数量和不同种类的可溶性盐来调节，最低密度可达加入不同数量和不同种类的可溶性盐来调节，最低密度可达0.89g/cm0.89g/cm3 3。水包油钻井液滤失量和流变性性能可通过在油相。水包油钻井液滤失量和流变性性能可通过在油相或水相中加入各种低损害的处理剂来调节。此种钻井液特别或水相中加入各种低损害的处理剂来调节。此种钻井液特别适用于技术套管下至油气层顶部的低压、裂缝发育、易发生适用于技术套管下至
41、油气层顶部的低压、裂缝发育、易发生漏失的油气层。此种钻井液已成功地用于辽河静北古潜山油漏失的油气层。此种钻井液已成功地用于辽河静北古潜山油藏，新疆火烧山和夏子街油田。藏，新疆火烧山和夏子街油田。2000-20012000-2001年，在大庆油田的年，在大庆油田的2 2口欠平衡井和口欠平衡井和4 4口近平衡井。口近平衡井。水水包包油油钻钻井井液液第32页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术欠平衡井密度控制在欠平衡井密度控制在0.90-0.93 g/cm0.90-0.93 g/cm3 3，近平衡井密度控制，近平衡井密度控制在在0.95-1.0 g/cm0.95-1.
42、0 g/cm3 3。在卫深。在卫深5 5井获得了日产井获得了日产1818万方的高产气万方的高产气流，葡流，葡333333井和敖井和敖106106井压裂后的产液量分别是井压裂后的产液量分别是13.513.5方和方和5.45.4方，方，而同期所钻邻井葡而同期所钻邻井葡332332井和敖井和敖107107井压裂后的产液量分别是井压裂后的产液量分别是2.372.37方和方和0.410.41方，说明使用水包油钻井液实施的欠平衡和近平衡方，说明使用水包油钻井液实施的欠平衡和近平衡钻井保护油气层见到了明显的效果。钻井保护油气层见到了明显的效果。水水包包油油钻钻井井液液第33页，本讲稿共77页三、保护油气层的
43、钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术此种钻井液由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子组成。其此种钻井液由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子组成。其密度依据油气层孔隙压力，采用了不同种类和加量的可密度依据油气层孔隙压力，采用了不同种类和加量的可溶性盐来调节（但需注意不要诱发盐敏）。其流变性能溶性盐来调节（但需注意不要诱发盐敏）。其流变性能通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控，滤失量通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控，滤失量可通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂来控可通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂来控制，这些暂堵剂在油气层中形成内泥，减少无用固相的制，这些暂堵剂在油气层中形成内泥，减
44、少无用固相的含量。我国现有的暂堵剂按其可溶性和作用原理可分为含量。我国现有的暂堵剂按其可溶性和作用原理可分为四类：四类：无无膨膨润润土土暂暂堵堵型型聚聚合合物物钻钻井井液液第34页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术常用的有细目或超细目碳酸钙、硫酸铁等能溶于酸的固相颗粒。油井投产时，常用的有细目或超细目碳酸钙、硫酸铁等能溶于酸的固相颗粒。油井投产时，可通过酸化消除油气层井壁内、外泥饼而解除这种固相堵塞。此类暂堵剂不可通过酸化消除油气层井壁内、外泥饼而解除这种固相堵塞。此类暂堵剂不宜用于酸敏油气层。宜用于酸敏油气层。常用有细目或超细目氯化钠和硼酸盐等。它仅适用于加
45、有盐抑制剂与缓蚀剂的饱和盐常用有细目或超细目氯化钠和硼酸盐等。它仅适用于加有盐抑制剂与缓蚀剂的饱和盐水体系。所用饱和盐水要根据所配体系的密度大小加以选择。例如，低密度体系用硼水体系。所用饱和盐水要根据所配体系的密度大小加以选择。例如，低密度体系用硼酸盐饱和盐水或其它低密度盐水作基液，体系密度为酸盐饱和盐水或其它低密度盐水作基液，体系密度为1.031.031.20g/cm1.20g/cm3 3，氯化钠盐粒，氯化钠盐粒加入到密度为加入到密度为1.20g/cm1.20g/cm3 3饱和盐水，其密度范围为饱和盐水，其密度范围为1.21.21.56g/cm1.56g/cm3 3。选用高密度。选用高密度体
46、系时，需选用氟化钙、溴化钙和溴化锌饱和盐水，然后再加入氯化钙盐体系时，需选用氟化钙、溴化钙和溴化锌饱和盐水，然后再加入氯化钙盐粒，密度可达粒，密度可达1.51.52.3/cm2.3/cm3 3。此类暂堵剂可在油井投产时，用低矿化度水。此类暂堵剂可在油井投产时，用低矿化度水溶解各种盐粒解堵。溶解各种盐粒解堵。酸酸溶溶性性暂暂堵堵剂剂水水溶溶性性暂暂堵堵剂剂第35页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术常用的油溶性树脂，按其作用可分为两类：一类是脆性油常用的油溶性树脂，按其作用可分为两类：一类是脆性油溶性树脂，它主要用作架桥粒子。这类树脂有油溶性聚苯溶性树脂，它主要用
47、作架桥粒子。这类树脂有油溶性聚苯乙烯，在邻位或对位上有烷基取代的酚醛树脂、二聚松香乙烯，在邻位或对位上有烷基取代的酚醛树脂、二聚松香酸等。另一类是可塑性油溶性树脂，它的微粒在压差下可酸等。另一类是可塑性油溶性树脂，它的微粒在压差下可以变形，在使用中作为填充粒子。这类树脂有油溶性聚苯以变形，在使用中作为填充粒子。这类树脂有油溶性聚苯乙烯，在邻位或对位上有烷基取代的酚醛树脂、二聚松香乙烯，在邻位或对位上有烷基取代的酚醛树脂、二聚松香酸等。这类油溶性树脂有乙烯醋酸乙烯树脂，乙烯丙酸等。这类油溶性树脂有乙烯醋酸乙烯树脂，乙烯丙烯酸脂等。此类暂堵剂可由地层中产出的原油或凝析油溶烯酸脂等。此类暂堵剂可由地
48、层中产出的原油或凝析油溶解而解堵，也可注入柴油或亲油的表面活性剂加以溶解而解而解堵，也可注入柴油或亲油的表面活性剂加以溶解而解堵。解堵。油油溶溶性性暂暂堵堵剂剂第36页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术常用改性纤维素或各种粉碎为极细的改性果壳、改性木屑等。此类暂常用改性纤维素或各种粉碎为极细的改性果壳、改性木屑等。此类暂堵剂在压差作用下进入油气层，以其与油气层孔喉直径相匹配的颗粒堵剂在压差作用下进入油气层，以其与油气层孔喉直径相匹配的颗粒堵塞孔喉。当油气井投产时，油气层压力大于井内液柱压力，在反方堵塞孔喉。当油气井投产时，油气层压力大于井内液柱压力，在反方向压
49、差作用下，将单向压力暂堵剂从孔喉中推进，实现解堵。向压差作用下，将单向压力暂堵剂从孔喉中推进，实现解堵。上述各种暂堵型钻井液通常只宜使用在技术套管下至油气层顶部，而且油气上述各种暂堵型钻井液通常只宜使用在技术套管下至油气层顶部，而且油气层为单一压力系统的井。此种钻井液尽管有许多优点，但成本高，使用条件层为单一压力系统的井。此种钻井液尽管有许多优点，但成本高，使用条件较苛刻，故在实际钻井过程中使用不多。我国辽河油田稠油先期防砂井、古较苛刻，故在实际钻井过程中使用不多。我国辽河油田稠油先期防砂井、古潜山裂缝性油田和中原与长庆低压低渗油田所钻的井上使用过此类钻井液。潜山裂缝性油田和中原与长庆低压低渗
50、油田所钻的井上使用过此类钻井液。单单向向压压力力暂暂堵堵剂剂第37页，本讲稿共77页三、保护油气层的钻井液技术三、保护油气层的钻井液技术我国大部分均采用长段裸眼钻开油气层，技术套管没能封隔油气层以上地层。为了减少对我国大部分均采用长段裸眼钻开油气层，技术套管没能封隔油气层以上地层。为了减少对油气层的损害，在钻开油气层之前，对钻井液进行改性，使其与油气层特性相匹配，不诱油气层的损害，在钻开油气层之前，对钻井液进行改性，使其与油气层特性相匹配，不诱发或少诱发油气层潜在损害因素。其改性途径为：发或少诱发油气层潜在损害因素。其改性途径为：降低钻井液中膨润土和无用固相含量，调节固相颗粒级配。降低钻井液中