鉆井過程中儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

摘要：鉆井過程中儲(chǔ)層保護(hù)十分重要，儲(chǔ)層污染會(huì)影響儲(chǔ)層性質(zhì)識(shí)別、油氣井產(chǎn)量以及后續(xù)井下作業(yè)。本文在對(duì)鉆井過程中儲(chǔ)層傷害原因分析基礎(chǔ)上，從鉆井液、鉆井工藝方面詳細(xì)分析儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，包括優(yōu)選鉆井液密度、優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制鉆井壓差等，為提高鉆井質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 鉆井過程 儲(chǔ)層保護(hù) 技術(shù)研究

1、前言

鉆井過程中防止儲(chǔ)層損害是保護(hù)儲(chǔ)層重要環(huán)節(jié)，儲(chǔ)層損害具有累加性，其會(huì)影響儲(chǔ)層性質(zhì)識(shí)別，對(duì)油氣井產(chǎn)量造成較大影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)后續(xù)各項(xiàng)作業(yè)損害儲(chǔ)層的程度以及作業(yè)效果帶來影響，因此做好鉆井過程中的保護(hù)儲(chǔ)層工作，對(duì)提高勘探開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。

2、儲(chǔ)層傷害原因分析

鉆開儲(chǔ)層時(shí)，在正壓差的作用下，鉆井液的固相進(jìn)入儲(chǔ)層造成孔喉堵塞，其液相進(jìn)入儲(chǔ)層與儲(chǔ)層巖石和流體作用，破壞儲(chǔ)層原有的平衡，誘發(fā)儲(chǔ)層潛在損害因素，造成滲透率下降，具體原因有五方面。

（1）鉆井液中固相顆粒堵塞儲(chǔ)層

鉆井液中存在多種固相顆粒，如膨潤(rùn)土、加重劑、堵漏劑、暫堵劑、鉆屑等不溶物，若固相顆粒小于儲(chǔ)層孔喉直徑或裂縫寬度，在鉆井壓差作用下，固相顆粒進(jìn)入儲(chǔ)層孔喉和裂縫中形成堵塞，造成儲(chǔ)層損害，損害程度與鉆井液中固相含量成正比關(guān)系，尤其是顆粒較細(xì)膨潤(rùn)土影響最大。

（2）鉆井液濾液與儲(chǔ)層巖石配伍性差

鉆井液濾液與儲(chǔ)層巖石不配伍引起的損害主要包括水敏、鹽敏、堿敏、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)和表面吸附等五方面，其中水敏是指低抑制性鉆井液濾液進(jìn)入水敏儲(chǔ)層，引起粘土礦物水化、膨脹、分散。鹽敏是指濾液礦化度低于鹽敏的低限臨界礦化度，引起粘土礦物水化、膨脹、分散和運(yùn)移，比如濾液礦化度高于鹽敏的高限臨界礦化度，有可能引起粘土礦物去水化收縮破裂，造成微粒堵塞。堿敏是指高PH值濾液進(jìn)入堿敏儲(chǔ)層，引起堿敏礦物分散、運(yùn)移堵塞及溶蝕結(jié)垢。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)是指當(dāng)濾液含有表面活性劑時(shí)，被親水巖石表面吸附后，引起儲(chǔ)層孔喉表面潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，造成儲(chǔ)層油相滲透率降低。表面吸附是指濾液中所含的部分處理劑被儲(chǔ)層孔隙或裂縫表面吸附，縮小孔喉或孔隙尺寸。

（3）鉆井液濾液與儲(chǔ)層流體不配伍引起的損害

①無機(jī)鹽沉淀：濾液中所含無機(jī)離子與地層水中無機(jī)離子作用形成不溶于水的鹽類，例如含有大量碳酸根、碳酸氫根的濾液遇到高含鈣離子的地層水時(shí)，形成碳酸鈣沉淀。

②形成處理劑不溶物：當(dāng)?shù)貙铀牡V化度和鈣、鎂離子濃度超過濾液中處理劑的抗鹽和抗鈣鎂能力時(shí)，處理劑就會(huì)鹽析而產(chǎn)生沉淀。

③發(fā)生水鎖效應(yīng)：特別是在低孔低滲氣層中最為嚴(yán)重。

④形成乳化堵塞：特別是使用油基鉆井液、油包水鉆井液、水包油鉆井液時(shí)，含有多種乳化劑的濾液與地層中原油或水發(fā)生乳化，可造成孔道堵塞。

（4）油相滲透率變化引起的損害

鉆井液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層，改變了井壁附近地帶的油氣水分布，導(dǎo)致油相滲透率下降，增加油流阻力。

（5）負(fù)壓差急劇變化造成的儲(chǔ)層損害

中途測(cè)試或負(fù)壓差鉆井時(shí)，如選用的負(fù)壓差過大，可誘發(fā)儲(chǔ)層速敏，引起儲(chǔ)層出砂及微粒運(yùn)移。

3、保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液技術(shù)

3.1鉆井液性能要求

鉆開儲(chǔ)層鉆井液不僅要滿足安全、快速、優(yōu)質(zhì)、高效的鉆井工程施工需要，而且要滿足保護(hù)儲(chǔ)層的技術(shù)要求，具體有五方面，一是鉆井液密度可調(diào)，滿足不同壓力儲(chǔ)層近平衡壓力鉆井的需要;二是降低鉆井液中固相顆粒對(duì)儲(chǔ)層的損害;三是鉆井液必須與儲(chǔ)層巖石相配伍;四是鉆井液濾液組分必須與儲(chǔ)層中流體相配伍;五是鉆井液的組分與性能都能滿足保護(hù)儲(chǔ)層的需要。

3.2水基鉆井液

水基鉆井液主要包有6種，即無固相清潔鹽水鉆井液、水包油鉆井液、無膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液、低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液、改性鉆井液、屏蔽暫堵鉆井液，其中無膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液分為四類，即酸溶性暫堵劑、水溶性暫堵劑、油溶性暫堵劑和 單向壓力暫堵劑。

3.3油基鉆井液

油基鉆井液主要為油包水鉆井液，其以油為連續(xù)相，其濾液為油，能有效地避免油層的水敏作用，對(duì)儲(chǔ)層損害程度低，并具備鉆井工程對(duì)鉆井液所要求的各項(xiàng)性能，是一種較好的鉆井液。但由于其成本高，對(duì)環(huán)境易發(fā)生污染，容易發(fā)生火災(zāi)等原因，使用范圍受限。

3.4氣體鉆井液

空氣流體鉆井液是由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成的循環(huán)流體，密度低，常用來鉆已下過技術(shù)套管的下部漏失地層、強(qiáng)敏感性儲(chǔ)層和低壓儲(chǔ)層，機(jī)械鉆速高，儲(chǔ)層傷害小，但易出現(xiàn)井壁不穩(wěn)、地層出水等問題。

泡沫流體是由空氣（或氮?dú)饣蛱烊粴獾龋⒌蛳趟?、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑等組成的密集細(xì)小氣泡，氣泡外表為強(qiáng)度較大的液膜包圍而成的一種氣——水型分散體系，在較低速度梯度下，泡沫流體有較高的表觀粘度，攜屑能力強(qiáng)，用于低壓易發(fā)生漏失且井壁穩(wěn)定的儲(chǔ)層。

充氣鉆井液以氣體為分散相、液相為連續(xù)相，并加入穩(wěn)定劑使之成為氣液混合均勻而穩(wěn)定的體系。密度最低可達(dá)0.6g/cm3，攜砂能力好，可用來鉆進(jìn)低壓易發(fā)生漏失的儲(chǔ)層，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，減少壓差對(duì)儲(chǔ)層的損害。

4、保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井工藝技術(shù)

4.1精確刻畫建三個(gè)壓力剖面

地層孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力是鉆井工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)參數(shù)，精細(xì)刻畫三個(gè)壓力剖面才能進(jìn)行合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定合理的鉆井液密度，減少壓差對(duì)儲(chǔ)層所產(chǎn)生的損害。

4.2控制鉆井壓差

鉆井過程中井底壓力與地層壓力之差為鉆井壓差，控制壓差實(shí)現(xiàn)近平衡或欠平衡鉆井，減少鉆井液進(jìn)入儲(chǔ)層，最大程度減少鉆井液對(duì)儲(chǔ)層危害。

4.3優(yōu)化設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)

井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要原則是滿足近平衡壓力鉆井的需要，多數(shù)油氣田均屬于多套壓力層系地層，只有將儲(chǔ)層上部的不同孔隙壓力或破裂壓力地層用套管封隔，才能采用近平衡壓力鉆進(jìn)儲(chǔ)層。

5、結(jié)論

（1）儲(chǔ)層傷害原因主要有鉆井液中固相顆粒堵塞儲(chǔ)層、鉆井液濾液與儲(chǔ)層巖石和地層流體配伍性差、油相滲透率和負(fù)壓急劇變化造成的儲(chǔ)層損害等。

（2）從鉆井液、鉆井工藝方面詳細(xì)分析儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)，為提高鉆井質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

（3）本文鉆井儲(chǔ)層保護(hù)方面取得成果和認(rèn)識(shí)，可為同行提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

付堯，男，1988年4月出生，盤錦，漢族，工程師，2010年畢業(yè)于遼寧大學(xué)，現(xiàn)于中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工程技術(shù)部從事井控與壓裂管理工作。