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1、 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析钻井过程中影响油气层损害程度的工程因钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素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1页/共76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
2、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。钻井过程中油气层损害原因可以归纳为以下五个方面。钻井过程中油气层损害原因可以归纳为以下五个方面。简介第2页/共76页一、钻井过程中造成油气层损害原因分一、钻井过程中造成油气层损害原因分析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
3、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3页/共76页1、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
4、裂裂缝缝宽宽度度的的固固相相颗颗粒粒，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正压差的增大而加深，造成渗透率损害的程度也越大。着正压差的增大而加深，造成渗透率损害的程度也越大。第4页/共76页2、钻井液滤液与油气层
5、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中，当淡水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、运移，从而减少或堵塞进入地层时，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。油气层的这种遇淡水后渗透率降低地层孔隙和喉道，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。当低矿化度的盐水进入地层时，如果低于某一下限临界的现象称为水敏。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，也能引起储层中某些粘土矿物的膨胀、分散和运移；当高于某一矿化
6、度，也能引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、失稳、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、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，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。这种现象即为盐敏。水敏和盐敏损害第5页/共76页2、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化度的极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
7、液滤液引起的渗透率损限盐敏损害，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滤液引起的渗透率损害统害统称为水敏损害。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井液进入油气层时，就可能引起水敏称为盐敏损害。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滤液进入油气层时，可能引起盐敏损害。这要损害；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界矿化度和下限临界矿化度而定。根据地层的上限临界矿化度和下限临界矿化度而定。水敏和盐敏损害第6页/共76页2、钻井液
8、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，将造成油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（主要是粘土矿物解理和胶结物溶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，大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶解后释放微粒）。此外，大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，从而造成油气层的堵塞损害。当外来流体的物，从而造成油气层的堵塞损害。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
9、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，高之间，高PHPH值的值的钻井液滤液进入碱性储层，就可能发生碱敏损害。钻井液滤液进入碱性储层，就可能发生碱敏损害。碱敏损害第7页/共76页2、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，造造成成油油气气层层油油相相渗渗透透率降低。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
10、气层层孔孔隙隙或或裂裂缝缝表表面面所所吸吸附附，使使孔喉或孔隙缩小，而使油气层的渗透率下降。孔喉或孔隙缩小，而使油气层的渗透率下降。润湿反转表面吸附第8页/共76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、碳酸氢根的滤液遇到高含钙离子的地层水时，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。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和抗钙、镁当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中
11、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。例如腐植酸钠遇到地层水中钙离子，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。就会形成腐植酸钙沉淀。无机盐沉淀形成处理剂不溶物第9页/共76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渗入润湿的油气层孔道后，会把储层中原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，而产生一个指向油相的毛管压力。若储相的弯液面，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和流体
12、流动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，驱开的大孔道中水膜也可能增厚，些孔道可以驱开，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。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；低渗储层，产生的
13、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，水锁引起的损害较低。层驱替压力较大，水锁引起的损害较低。发生水锁损害第10页/共76页3、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，含有多种乳化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，可造成孔道堵塞。剂的滤液与地层中的原油或水发生乳化，可造成孔道堵塞。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，就有可能滤液中所含的细菌进入油气层，如油气层环
14、境适合其繁殖生长，就有可能造成喉道堵塞。造成喉道堵塞。形成乳化堵塞细菌堵塞第11页/共76页4、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布，导致油相渗钻井液滤液进入油气层，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。透率下降，增加油流阻力。5 5、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，可诱发油气层速敏，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，还会诱发地层中原油组分形成有机垢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
15、害。和产生应力敏感损害。第12页/共76页二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素素钻井压差和压力波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13页/共76页1、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差的增加而增大（图液进入油气层的深度也随压差的增加而增大（图1 1）。此
16、外，当钻井）。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。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，减少对油气损害，但过高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，反而会对油气层产生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。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另外，起钻时的抽吸效应及下钻时的锤击效应
17、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桥堵；而下钻时的锤击效应则使钻井液液柱压力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地层增大，促使钻井液滤液侵入地层.第14页/共76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15页/共76页2、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用下进入油当油气层被钻开时，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，
18、固相侵入基本不再随时间变化，但滤液气层，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加而增加，滤液侵入深度增大；对储层的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也增大。渗透率损害程度也增大。第16页/共76页图2岩心渗透率恢复值与浸泡时间的关系压差5Mpa;温度80oC;钻井液循环线速0.8m/s第17页/共76页3、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
19、着环环空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之增高，损害加剧。随之增高，损害加剧。第18页/共76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19页/共76页4、钻井液性能钻井液性能好坏与油气层损害程度紧密相关，钻井液的固相和液相进入油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液滤失
20、量的增大和泥饼质量变差而增加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（图4 4）。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）。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，井壁坍塌压力随钻井液抑制能力的减弱而增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，维持井壁稳定所需钻井液的密度就要随之增高，若坍塌层与油气层在加，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
21、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20页/共76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21页/共76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、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高效的钻井施工需要，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：术要求。通过多年的研究，可归纳以下几个方面：钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平
22、衡钻井钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡钻井的需要。的需要。降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害。钻井液中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和无用固相的含量。依据所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，选择匹配的固相颗粒尺寸大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数量小、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，与深度。此外，还可以根据油气层特性选用暂堵剂，在
23、油井投产时再进行解堵。在油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22页/共76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，钻钻井井液液的的矿矿化化度度应应控控制制在在两
24、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，最最好好选选用用非非离离子子型型乳乳化化
25、剂剂，以以免发生润湿反转等。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23页/共76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和处理剂不确定钻井液配方时，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发生乳化堵塞作用；滤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；滤液中所含细菌在油气层所处环境中液表面张力低，以防发生水锁作用；滤液中所含细菌在油气层所处环
26、境中不会繁殖生长。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于各种状况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。降低当量钻井液密度和起下管柱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，钻井液的组分还必须有效地控制处于多套压力或开泵时激动压力。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能发生的损害。层系裸眼井段中的油气层可能发生的损害。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
27、液液的的要要求求第24页/共76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25页/共76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
28、、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钻开开油油气气层层常常用用的的钻钻井井液体系。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26页/共76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1.01.02.3g/cm2.3g/cm3 3范围内，通过加入对油气层无损害（或低损害）范围内，通过加入对油气层
29、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，有验。其中，有3 3口井钻井液密度控制在口井钻井液密度控制在1.13 g/cm1.13 g/cm3 3以下，以下，1 1口井钻口井钻井液密度控制在井液密度控制在1.20g/cm1.20g/cm3 3以下，取得了较好的效果。该钻井液以下，
30、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液的低密度，减小了钻井压差，保护储层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。效果较好。无固相清洁盐水钻井液第27页/共76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
31、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等问题。失等问题。无固相清洁盐水钻井液第28页/共76页三、保
32、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变性和低的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，降低钻井成本。滤失量，并可减少钻井液所需处理剂加量，降低钻井成本。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液。该钻井液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，强抑制性，即可减轻对油气层的水敏损害又可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的钻井液低密度（实现井壁稳定条件下的钻井液低密度（
33、1.12-1.15 g/cm1.12-1.15 g/cm3 3），减小了钻井），减小了钻井压差，有效地保护了油气储层。压差，有效地保护了油气储层。低膨润土聚合物钻井液第29页/共76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水中，形成以水为连续相，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、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加入不同数量辅乳化剂。其密度可通过调节油水比和加入
34、不同数量和不同种类的可溶性盐来调节，最低密度可达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。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。此种钻井液特别适用于技术套管下至油气层顶部的低压、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、易发生漏失的油气层。此种钻井液已成功裂缝发育、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藏，新疆火烧山和夏子街油地用于辽河静北古潜山油藏，新疆火烧山和夏子街油田。田。2000-2001
35、2000-2001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口口近平衡井。近平衡井。水包油钻井液第30页/共76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，近平衡井密度控制在，近平衡井密度控制在0.95-1.0 0.95-1.0 g/cmg/cm3 3。在卫深。在卫深5 5井获得了日产井获得了日产1818万方的高产气流，葡万方的高产气流，葡333333井和敖井和敖106106井压井压裂后的产液量分别是裂后的产液量分别是13.513.5方和方和5.45.4方，而
36、同期所钻邻井葡方，而同期所钻邻井葡332332井和敖井和敖107107井井压裂后的产液量分别是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。平衡和近平衡钻井保护油气层见到了明显的效果。水包油钻井液第31页/共76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溶性盐来调节（但需注意不要诱发盐隙压力，采用了不同种
37、类和加量的可溶性盐来调节（但需注意不要诱发盐敏）。其流变性能通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控，滤失量敏）。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，减少无用固相的含量。我国现有的暂堵剂按其可溶性油气层中形成内泥，减少无用固相的含量。我国现有的暂堵剂按其可溶性和作用原理可分为四类：和作用原理可分为四类：无膨润土暂堵型聚合物钻井液第32页/共76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
38、铁等能溶于酸的固相颗粒。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。此类暂堵剂不宜用于酸敏油气层。固相堵塞。此类暂堵剂不宜用于酸敏油气层。常用有细目或超细目氯化钠和硼酸盐等。它仅适用于加有盐抑制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，低密度体系用硼酸盐饱和盐水或其它低度大小加以选择。例如，低密度体系用硼酸盐饱和盐水
39、或其它低密度盐水作基液，体系密度为密度盐水作基液，体系密度为1.031.031.20g/cm1.20g/cm3 3，氯化钠盐粒加入，氯化钠盐粒加入到密度为到密度为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。选用高密度体系时，需选用氟化钙、溴化钙和溴化锌饱和盐水，选用高密度体系时，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，密度可达然后再加入氯化钙盐粒，密度可达1.51.52.3/cm2.3/cm3 3。此类暂堵剂可。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。在油井投产时，用低
40、矿化度水溶解各种盐粒解堵。酸溶性暂堵剂水溶性暂堵剂第33页/共76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：一类是脆性油溶性树脂，它主常用的油溶性树脂，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乙烯，在邻位或对位上有烷基取要用作架桥粒子。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、二聚松香酸等。另一类是可塑性油溶性树脂，它的微粒在代的酚醛树脂、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，压差下可以变形，在使用中作为填充
41、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、二聚松香酸等。这类油溶性树脂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，乙烯丙烯酸脂等。此类暂堵剂可由地层中产出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解而解堵，也可注入柴油或亲油的表面活性剂加以溶解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堵。而解堵。油溶性暂堵剂第34页/共76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。常用改性纤维素或各种粉碎为极细的改性果壳
42、、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塞孔喉。当油气井投产时，油气层压力大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，在反方向压差作用下，将单向压力暂堵剂于井内液柱压力，在反方向压差作用下，将单向压力暂堵剂从孔喉中推进，实现解堵。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
43、，使用条件较苛刻，故在实际钻井过程许多优点，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、古潜山裂缝性中使用不多。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。液。单向压力暂堵剂第35页/共76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，对钻井液进行改地层。为了减少对油气层的损害
44、，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。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：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。降低钻井液中膨润土和无用固相含量，调节固相颗粒级配。按照所钻油气层特性调整钻井液配方，尽可能提高钻井液与油气层岩石按照所钻油气层特性调整钻井液配方，尽可能提高钻井液与油气层岩石和流体的配伍性。和流体的配伍性。选用合适类型的暂堵剂及加量。选用合适类型的暂堵剂及加量。降低静、动、降低静、动、HTHPHTHP滤失量，改善流变性与泥饼质量。滤失量，改善流变性与泥饼质量
45、。此此种种钻钻井井液液在在国国内内外外广广泛泛被被用用作作钻钻井井油油气气层层，因因为为它它的的成成本本低低，应应用用工工艺艺简简单单，对对井井身身结结构构和和钻钻井井工工艺艺没没有有特特殊殊要要求求，对对油油气气层层损损害害程程度度较较低低。华华北北油油田田在在岔岔1212与与3939断断块块、宁宁50502020与与50502929区区块块、路路3030井井上上使使用用改改性钻井液，完井后测试结果表明属于轻微损害。性钻井液，完井后测试结果表明属于轻微损害。改性钻井液第36页/共76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正电胶在水中带正电荷，能与带负电的粘土颗粒形成稳定的胶体
46、悬浮体，正电胶在水中带正电荷，能与带负电的粘土颗粒形成稳定的胶体悬浮体，能抑制粘土水化，因而能起到稳定井壁和减轻储层水敏损害的作用。基于能抑制粘土水化，因而能起到稳定井壁和减轻储层水敏损害的作用。基于这一理论，人们研制了正电胶钻井液体系。这一理论，人们研制了正电胶钻井液体系。该体系在大庆油田宋深该体系在大庆油田宋深3 3、肇深、肇深6 6、朝深、朝深6 6三口井进行了现场试验。宋深三口井进行了现场试验。宋深3 3井井获低产气流；肇深获低产气流；肇深6 6井已见可燃性气流；朝深井已见可燃性气流；朝深6 6井试气见少量气，有望获较井试气见少量气，有望获较高产能。可见，该体系对保护储层具有一定的效果
47、。高产能。可见，该体系对保护储层具有一定的效果。正电胶钻井液第37页/共76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油油基基钻钻井井液液包包括括油油包包水水钻钻井井液液。该该类类钻钻井井液液以以油油为为连连续续相相，其其滤滤流流为为油油，能能有有效效地地避避免免油油层层的的水水敏敏作作用用，对对油油气气层层损损害害程程度度低低，并并具具备备钻钻井井工工程程对对钻钻井井液液所所要要求求的的各各项项性性能能，是是一一种种较较好好的的钻钻井井液液。但但由由于于成成本本高高，对对环环境境易易发发生生污污染染，容容易易发发生生火火灾灾等等原原因因，使其在我国现场使用受到限制。使其在我国现场
48、使用受到限制。油油基基钻钻井井液液对对油油气气层层仍仍然然可可能能发发生生以以下下几几方方面面损损害害：使使油油层层润润湿湿反反转转，降降低低油油相相渗渗透透率率；与与地地层层水水形形成成乳乳状状液液堵堵塞塞油油层层；油油气气层层中中亲亲油油固固相相颗颗粒粒运运移移和和油油基基钻钻井井液液中中固固相相颗颗粒粒侵侵入入等等。因因而而在在使使用油基钻井液时，应通过优选组分来降低上述损害。用油基钻井液时，应通过优选组分来降低上述损害。油基钻井液第38页/共76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于低压裂缝油气田、稠油油田、低压强水敏或易发生严重井漏的油气田对于低压裂缝油气田、稠油
49、油田、低压强水敏或易发生严重井漏的油气田及枯竭油气田，其油气层压力系数往往低于及枯竭油气田，其油气层压力系数往往低于0.80.8，为了降低压差的损害，为了降低压差的损害，需实现近平衡压力钻井或负压差钻井。但上述两大类钻井液密度均难以满需实现近平衡压力钻井或负压差钻井。但上述两大类钻井液密度均难以满足要求。气体流体以气体为主要组分来实现低密度。该类流体可分为四种。足要求。气体流体以气体为主要组分来实现低密度。该类流体可分为四种。气体钻井液第39页/共76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空气流体是由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的循环流体。空气流体是由空气或天然气、防腐剂
50、、干燥剂等组成的循环流体。由于空气最低，常用来钻已下过技术套管的下部漏失地层，强敏由于空气最低，常用来钻已下过技术套管的下部漏失地层，强敏感性油气层和低压油气层。此种流体密度低、无固相和液相，从感性油气层和低压油气层。此种流体密度低、无固相和液相，从而减少对油气层的损害。但该类流体的使用，受到井壁稳定、地而减少对油气层的损害。但该类流体的使用，受到井壁稳定、地层出水、井深等问题的限制。层出水、井深等问题的限制。雾是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组合的流体，是空气雾是由空气、发泡剂、防腐剂和少量水混合组合的流体，是空气钻井中的一种过渡性工艺。即当钻遇地层流体进入井中（其流量钻井中的一种过渡性