钻井过程中的保护油气层技术课件.ppt

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1、第五章第五章钻井过程中的钻井过程中的保护油气层技术保护油气层技术 第一节第一节 钻井过程中地层损害钻井过程中地层损害第二节第二节 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术第三节第三节 保护油气层钻井完井液技术保护油气层钻井完井液技术第四节第四节 保护油气层的固井技术保护油气层的固井技术教学目的与要求教学目的与要求l掌握钻井过程中地层损害因素；掌握钻井过程中地层损害因素；l掌握钻井过程中地层损害机理；掌握钻井过程中地层损害机理；l掌握保护油气层钻井技术；掌握保护油气层钻井技术；l重点掌握保护油气层钻井完井液技术。重点掌握保护油气层钻井完井液技术。钻井完井过程中地层损害示意图第一节第一节 钻井过程油气

2、层损害钻井过程油气层损害l钻井液固相颗粒堵塞油气层钻井液固相颗粒堵塞油气层l钻井液滤液与油气层岩石不配伍钻井液滤液与油气层岩石不配伍l钻井液滤液与油气层流体不配伍钻井液滤液与油气层流体不配伍l界面现象和相渗透率损害界面现象和相渗透率损害l负压剧烈变化造成的损害负压剧烈变化造成的损害l钻井液固相颗粒堵塞油气层钻井液固相颗粒堵塞油气层固相颗粒类型：膨润土、加重剂、堵漏剂、固相颗粒类型：膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂、钻屑、处理剂不溶物、高聚物鱼眼暂堵剂、钻屑、处理剂不溶物、高聚物鱼眼固相颗粒的含量，特别是细粒级膨润土和酸固相颗粒的含量，特别是细粒级膨润土和酸不溶加重剂不溶加重剂固相颗粒尺寸分布与孔

3、喉尺寸的匹配固相颗粒尺寸分布与孔喉尺寸的匹配细菌堵塞细菌堵塞溶洞、裂缝发育情况溶洞、裂缝发育情况压差，脉冲正压差压差，脉冲正压差l钻井液滤液与油气层岩石不配伍钻井液滤液与油气层岩石不配伍水敏损害水敏损害盐敏损害盐敏损害碱敏损害碱敏损害阳离子交换：结垢阳离子交换：结垢l钻井液滤液与油气层流体不配伍钻井液滤液与油气层流体不配伍无机盐垢沉积无机盐垢沉积形成处理剂不溶物：处理剂盐析形成处理剂不溶物：处理剂盐析乳化液堵塞乳化液堵塞油基、油包水、水包油钻井液含油基、油包水、水包油钻井液含 乳化剂乳化剂l界面现象和相渗透率损害界面现象和相渗透率损害润湿性反转润湿性反转处理剂界面吸附，低渗透层严重处理剂界面吸

4、附，低渗透层严重相圈闭损害（油、气、水锁）相圈闭损害（油、气、水锁）粘性流体侵入粘性流体侵入l负压剧烈变化造成的损害负压剧烈变化造成的损害中途测试和欠平衡（负压）钻井中途测试和欠平衡（负压）钻井脉冲式负压：破坏滤饼脉冲式负压：破坏滤饼诱发出砂和微粒运移诱发出砂和微粒运移诱发无机垢和有机垢沉积诱发无机垢和有机垢沉积诱发应力敏感损害诱发应力敏感损害l钻井过程中的损害钻井过程中的损害损害类型损害类型固相颗粒侵入固相颗粒侵入粘土矿物水化、去水化粘土矿物水化、去水化水敏、盐敏、碱敏水敏、盐敏、碱敏毛细管作用毛细管作用水锁、乳水锁、乳化堵塞、润湿反转化堵塞、润湿反转化学沉淀化学沉淀微粒运移微粒运移处理剂吸

5、附处理剂吸附井喷、井漏、井塌井喷、井漏、井塌影响损害的工艺因素压差压差P浸泡时间浸泡时间环空流速和流态环空流速和流态泥浆体系及性能泥浆体系及性能 固相含量固相含量 粒子级配粒子级配 液相与地层流体配伍性液相与地层流体配伍性 液相与储层岩石配伍性液相与储层岩石配伍性 处理剂性质处理剂性质第二节第二节 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术l控制损害的钻井工程因素控制损害的钻井工程因素压差：滤失、漏失压差：滤失、漏失浸泡时间浸泡时间环空返速高，滤失量增大，损害加剧环空返速高，滤失量增大，损害加剧钻井液体系与性能钻井液体系与性能l保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术选用与油气层相配伍的钻完井液选用与油

6、气层相配伍的钻完井液 水基、油基、气体类水基、油基、气体类降低压差，实现近平衡钻井降低压差，实现近平衡钻井 孔隙、破裂、坍塌压力和地应力剖面孔隙、破裂、坍塌压力和地应力剖面 合理井身结构，裸眼段处于同一压力系统合理井身结构，裸眼段处于同一压力系统缩短浸泡时间缩短浸泡时间搞好中途测试搞好中途测试防止井喷、井漏、井塌等复杂情况防止井喷、井漏、井塌等复杂情况l建立四个压力剖面，为井身结构和钻井液密度设计建立四个压力剖面，为井身结构和钻井液密度设计提供科学根据提供科学根据 孔隙压力预测：地震层速度、声波时孔隙压力预测：地震层速度、声波时 差、差、dc指数法、指数法、RFT测井测井 破裂压力预测：破裂压

7、力预测：Eaton法、法、Staphen法、法、Anderson法、法、声波法、液压试验法声波法、液压试验法 地应力计算：测井、岩石力学测定地应力计算：测井、岩石力学测定 坍塌压力预测：综合上述资料计算坍塌压力预测：综合上述资料计算第二节第二节 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术1 1、保护油气层钻井技术措施、保护油气层钻井技术措施l确定合理的井身结构是实现近平衡压力确定合理的井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证钻井的基本保证 用套管封隔上部地层用套管封隔上部地层 油气藏压力分布油气藏压力分布 经济效益、套管程序、井下压力系统经济效益、套管程序、井下压力系统1 1、保护油气层钻井技术措施、

8、保护油气层钻井技术措施l实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于安实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于安全的最低值全的最低值 平衡压力钻进：平衡压力钻进：P=Pd-Pp=0 Pd=Pm+Pa+Pw=Pp Pd钻井液柱有效压力，钻井液柱有效压力，MPa；Pm钻井液静液柱压力，钻井液静液柱压力，MPa；Pa钻井液环空流动阻力，钻井液环空流动阻力，MPa；Pw钻井液所含固相增加的压力值，钻井液所含固相增加的压力值，MPa1 1、保护油气层钻井技术措施、保护油气层钻井技术措施l近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压力近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压力略高于孔隙压力略高于孔隙压力 Pm=（1+S）Pp=H /

9、100 S附加压力系数；附加压力系数；H井深，井深，m；钻井液密度，钻井液密度，g/cm3 钻油气层时钻油气层时 S=0.05 0.10 钻气层时钻气层时 S=0.07 0.151 1、保护油气层钻井技术措施、保护油气层钻井技术措施l降低浸泡时间降低浸泡时间 采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴，提高采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴，提高机械钻速机械钻速 采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防喷、漏、采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防喷、漏、卡、塌发生卡、塌发生 提高测井一次成功率，缩短完井时间提高测井一次成功率，缩短完井时间 加强管理，降低机修、组停、辅助工作和其它非生产加强

10、管理，降低机修、组停、辅助工作和其它非生产时间时间1 1、保护油气层钻井技术措施、保护油气层钻井技术措施l搞好中途测试搞好中途测试 选用优质钻井液选用优质钻井液 确定合理的负压差确定合理的负压差 防止微粒运移防止微粒运移 防止地层坍塌防止地层坍塌l搞好井控，防止井喷井漏搞好井控，防止井喷井漏1 1、保护油气层钻井技术措施、保护油气层钻井技术措施2 2、多套压力系统地层保护技术多套压力系统地层保护技术l油气层为低压层，其上部存在大段易坍油气层为低压层，其上部存在大段易坍塌高压泥岩层塌高压泥岩层 依据上部地层坍塌压力确定钻井液密度，保持井依据上部地层坍塌压力确定钻井液密度，保持井壁稳定壁稳定 下套

11、管封隔上部地层下套管封隔上部地层 进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液l裸眼井段上部为低压漏失层或破裂压力低裸眼井段上部为低压漏失层或破裂压力低的地层，下部为高压油气层，其孔隙压力的地层，下部为高压油气层，其孔隙压力超过上部地层的破裂压力超过上部地层的破裂压力 封堵上部地层，提高承压能力封堵上部地层，提高承压能力 堵漏结束后进行试压，证明上部地层承压能力堵漏结束后进行试压，证明上部地层承压能力与下部地层相当时，再钻开油气层与下部地层相当时，再钻开油气层 进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液2 2、多套压力系统地层保护技术多套压力系统地层保

12、护技术l多组高坍塌压力泥岩层与多组低压易漏多组高坍塌压力泥岩层与多组低压易漏油气层相间油气层相间 提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合理钻井液密度，保持井壁稳定理钻井液密度，保持井壁稳定 提高钻井液与地层的配伍性提高钻井液与地层的配伍性 使用屏蔽暂堵钻井液使用屏蔽暂堵钻井液2 2、多套压力系统地层保护技术多套压力系统地层保护技术3 3、调整井保护技术调整井保护技术l钻调整井地层特点钻调整井地层特点l调整井油气层损害因素调整井油气层损害因素l调整井钻井保护技术调整井钻井保护技术l钻调整井地层特点钻调整井地层特点 同一井筒中形成多套压力层系，高压低压并同一井筒中

13、形成多套压力层系，高压低压并存存 油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生变化油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生变化 压裂、注水使裂缝增加压裂、注水使裂缝增加 地应力场发生变化地应力场发生变化 油气水分布变化油气水分布变化3 3、调整井保护技术调整井保护技术l调整井油气层损害因素调整井油气层损害因素喷漏卡塌经常发生喷漏卡塌经常发生钻井液滤失、沿裂缝漏失钻井液滤失、沿裂缝漏失高压差高压差3 3、调整井保护技术调整井保护技术l调整井钻井保护技术调整井钻井保护技术搞清楚调整井区地层压力，建立孔隙压力和破搞清楚调整井区地层压力，建立孔隙压力和破裂压力曲线剖面裂压力曲线剖面使用低密度钻井液，实现近平衡压力钻井

14、，加使用低密度钻井液，实现近平衡压力钻井，加入单封和暂堵剂，防止井漏入单封和暂堵剂，防止井漏停注泄压，或控制注水量，或停注停采，或打停注泄压，或控制注水量，或停注停采，或打泄压井泄压井完善井身结构，防漏治漏完善井身结构，防漏治漏3 3、调整井保护技术调整井保护技术4 4、深井高温井保护技术深井高温井保护技术l深井高温井油气层的损害l深井高温井保护技术要点深井高温井油气层的损害d温度敏感引起的损害温度敏感引起的损害矿物转化，矿物溶解与沉淀矿物转化，矿物溶解与沉淀润湿性转变，乳化堵塞润湿性转变，乳化堵塞d温度敏感与其他损害协同作用温度敏感与其他损害协同作用强化粘土膨胀，微粒运移强化粘土膨胀，微粒运

15、移无机垢沉积，有机垢沉积无机垢沉积，有机垢沉积深井高温井保护技术要点Z合理的井身结构设计合理的井身结构设计Z抗高温、性能稳定的钻井液抗高温、性能稳定的钻井液Z抑制性好，并与储层配伍的钻井液抑制性好，并与储层配伍的钻井液Z提高机械钻速，减少事故率提高机械钻速，减少事故率Z采取冷却措施，降低钻井液的温度采取冷却措施，降低钻井液的温度1、工作液概述（各种体系）、工作液概述（各种体系）2、水基钻井完井液、水基钻井完井液3、气体型钻井完井液、气体型钻井完井液4、合成基钻井完井液、合成基钻井完井液5、油基钻井完井液、油基钻井完井液6、屏蔽暂堵技术、屏蔽暂堵技术第三节第三节 保护油气层钻井完井液技术保护油气

16、层钻井完井液技术1 1、工作液概述、工作液概述l钻井液完井液发展历程钻井液完井液发展历程l钻井完井液新进展钻井完井液新进展l完井液简介完井液简介l钻井完井液体系钻井完井液体系1.1 钻井液完井液发展历程钻井液完井液发展历程c公元前公元前256，中国盐井用清水作钻井液中国盐井用清水作钻井液c公元公元1859，美国第一口油井用清水作钻井液美国第一口油井用清水作钻井液c19141916，正式有泥浆正式有泥浆(钻井液钻井液)定义定义c19211926，澎润土、加重剂、初级化学剂澎润土、加重剂、初级化学剂c30年年代代50年年代代，钙钙处处理理钻钻井井液液及及较较高高级级化化学学剂剂产产生生。同同时时发

17、发展展油油基基钻钻井井液液，1950年年开开始始油油包水钻井液包水钻井液1.1 钻井液完井液发展历程钻井液完井液发展历程C7080年代年代低毒、低胶性油包水钻井流体低毒、低胶性油包水钻井流体木质素磺酸盐钻井液、三磺深井钻井液，生物木质素磺酸盐钻井液、三磺深井钻井液，生物聚合物钻井液，聚合物钻井液，KCl盐聚合物钻井液，聚丙烯酰盐聚合物钻井液，聚丙烯酰胺类钻井液胺类钻井液保护油气层钻井完井液，暂堵性保护油气层钻井完井液，暂堵性(三类三类)钻井完钻井完井液，无粘土相聚合物钻井完井液井液，无粘土相聚合物钻井完井液1.1 钻井液完井液发展历程钻井液完井液发展历程l90年代年代环境保护，大位移水平井和深

18、井为推动力，以增效环境保护，大位移水平井和深井为推动力，以增效增产为目标增产为目标阳离子聚合物、合成基、甘油聚合物钻井液阳离子聚合物、合成基、甘油聚合物钻井液硅酸盐、硅酸盐、MMH阳离子、聚乙烯醇阳离子、聚乙烯醇(PVA)钻井液钻井液磷酸氢二铵磷酸氢二铵(DAP)、共聚物、共聚物/聚丙烯乙二醇聚丙烯乙二醇Amps(COP/PPG)钻井液钻井液甲酸盐盐水甲酸盐盐水(小井眼小井眼)、两性聚合物钻井液、两性聚合物钻井液低密度气体型流体低密度气体型流体(欠平衡钻井欠平衡钻井)全油钻井液全油钻井液1.2 1.2 钻井完井液新进展钻井完井液新进展?钻井液技术围绕钻井液技术围绕“安全、健康、高效安全、健康、

19、高效”，从单一，从单一技术向综合技术方向发展，体现低成本、增储上技术向综合技术方向发展，体现低成本、增储上产，适合环保、深井、深水、高温、井壁稳定产，适合环保、深井、深水、高温、井壁稳定?保护油气层技术向实用综合方向发展，机理方面保护油气层技术向实用综合方向发展，机理方面有创新，技术取得新进展有创新，技术取得新进展?深井钻井液技术又有新突破深井钻井液技术又有新突破1.2 1.2 钻井完井液新进展钻井完井液新进展?聚合醇新型钻井液广泛应用聚合醇新型钻井液广泛应用?合成基钻井液进入实用阶段合成基钻井液进入实用阶段?钻井液环保技术得到应用钻井液环保技术得到应用?井壁稳定基础理论取得突破井壁稳定基础理

20、论取得突破?固控设备与技术进入新阶段固控设备与技术进入新阶段?废弃钻井液处理技术废弃钻井液处理技术?计算机应用计算机应用1.3 1.3 完井液简介完井液简介l概概 念念完井液从钻开油气层到正式投产前用于井眼流体。一般完井液从钻开油气层到正式投产前用于井眼流体。一般把井上作业期间任何接触生产层的流体都叫完井液把井上作业期间任何接触生产层的流体都叫完井液l种种 类类钻井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、套管封隔钻井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、套管封隔液，砾石充填液、修井液、压裂液、酸液液，砾石充填液、修井液、压裂液、酸液1.3 1.3 完井液简介完井液简介l对钻井完井液的要求对钻井完井液

21、的要求控制储层流体压力，保持正常钻进控制储层流体压力，保持正常钻进满足工程要求的流变性满足工程要求的流变性稳定井壁，改善滤饼，防止各种复杂问题稳定井壁，改善滤饼，防止各种复杂问题具有保护油层性质具有保护油层性质其它性质包括在对完井液要求的范围内其它性质包括在对完井液要求的范围内1.4 1.4 钻井完井液体系钻井完井液体系水基钻井完井液水基钻井完井液(WBM)WBM)连续相为水的钻井液为水基钻井完井液；清洁无连续相为水的钻井液为水基钻井完井液；清洁无固相盐水，无粘土相钻井液，暂堵性完井液固相盐水，无粘土相钻井液，暂堵性完井液油基钻井完井液油基钻井完井液(OBM)OBM)连续相为油的钻井液为油基钻

22、井完井液连续相为油的钻井液为油基钻井完井液气体型钻井完井流体气体型钻井完井流体(GBM)GBM)气体、雾、泡沫及充气钻井完井流体气体、雾、泡沫及充气钻井完井流体合成基钻井完井液合成基钻井完井液(SBM)SBM)合成人工有机体为连续相的钻井完井液合成人工有机体为连续相的钻井完井液2 2、水基钻井完井液、水基钻井完井液l水基钻井完井液的类型水基钻井完井液的类型无固相盐水钻井完井液无固相盐水钻井完井液水包油钻井完井液水包油钻井完井液无膨润土暂堵型聚合物钻井完井液无膨润土暂堵型聚合物钻井完井液低膨润土聚合物钻井完井液低膨润土聚合物钻井完井液改性钻井完井液改性钻井完井液屏蔽暂堵钻井完井液屏蔽暂堵钻井完井

23、液2 2、几种水基钻井完井液、几种水基钻井完井液lPEMPEM浆（聚合醇）浆（聚合醇）l甲酸盐完井液甲酸盐完井液lMMHMMH钻井完井液钻井完井液l阳离子聚合物钻井完井液阳离子聚合物钻井完井液l无固相钻井完井液无固相钻井完井液 PEMPEM钻井完井液钻井完井液（聚合醇）（聚合醇）b选用选用PF-JLXPF-JLX低分子量范围：低分子量范围：50050020002000之间之间bPF-JLX在浊点温度以上，在浊点温度以上，JLX分子从水中分离，吸附分子从水中分离，吸附在钻具、套管、岩石和滤饼表面，增加其润滑性，它在钻具、套管、岩石和滤饼表面，增加其润滑性，它还可以进入泥页岩裂缝，起到封堵裂缝的作

24、用还可以进入泥页岩裂缝，起到封堵裂缝的作用b小分子小分子JLX与粘土、钻屑表面吸附，粘土、岩屑粒子与粘土、钻屑表面吸附，粘土、岩屑粒子晶层吸附，钻井液中液相呈氢键吸附晶层吸附，钻井液中液相呈氢键吸附b作用：削弱粘土、岩屑的水化、钻井液的水化能力，作用：削弱粘土、岩屑的水化、钻井液的水化能力，防塌抑制性、稳定井壁防塌抑制性、稳定井壁lPEM PEM 浆组成浆组成主要由主要由PF-JLX(水基润滑剂水基润滑剂)，PF-WLD(防塌剂防塌剂)组成组成PF-JLX是聚乙二醇低聚物，分子量保持在是聚乙二醇低聚物，分子量保持在5002000左右相宜，是良好的润滑防塌剂左右相宜，是良好的润滑防塌剂PF-WL

25、D多元醇聚合物是类硅酸盐结构的化学剂，具多元醇聚合物是类硅酸盐结构的化学剂，具有很好的抑制性，对井壁稳定有利有很好的抑制性，对井壁稳定有利 PEM钻井完井液（聚合醇）钻井完井液（聚合醇）lPEM浆特性浆特性有双保作用有双保作用(保护井壁，保护油气层保护井壁，保护油气层)；PF-JLX，PF-WLD，具有良好的兼容配伍性，它对常用的化学剂具有良好的兼容配伍性，它对常用的化学剂 Drispac,Antisol，Polydrill,SPNH,Desco,XC,PAM,DFD等均具有很好的配伍性，能很好发挥各自作等均具有很好的配伍性，能很好发挥各自作用用无荧光，生物毒性达到环保要求的钻井完井液无荧光，

26、生物毒性达到环保要求的钻井完井液具有高温稳定性具有高温稳定性抗粘土侵和钙镁离子的污染，在淡水、海水中均可配制抗粘土侵和钙镁离子的污染，在淡水、海水中均可配制可代替目前泥浆体系中润滑剂，磺化沥青，白油和可代替目前泥浆体系中润滑剂，磺化沥青，白油和KCl四种处理剂四种处理剂 PEM钻井完井液（聚合醇）钻井完井液（聚合醇）甲酸盐钻井完井液甲酸盐钻井完井液W优优 点点密密 度度 可可 达达 1.34g/cm3和和 1.6g/cm3，甲甲 酸酸 铯铯 可可 达达2.3g/cm3。无固相液，有利提高钻速及保护油气层无固相液，有利提高钻速及保护油气层抗高温，性能稳定，与处理剂配伍性好抗高温，性能稳定，与处理

27、剂配伍性好有有强强抑抑制制性性，与与储储层层岩岩石石、流流体体配配伍伍，抗抗盐盐、抗抗钙钙、抗污染抗污染腐蚀性弱腐蚀性弱毒性极低并可生物降解，易为环境接受毒性极低并可生物降解，易为环境接受W应用范围应用范围小井眼钻井，侧钻水平井，连续软管钻井等小井眼钻井，侧钻水平井，连续软管钻井等 MMH 钻井完井液钻井完井液P优优 点点具有一定的抗温性，在高温下具很好的流变性具有一定的抗温性，在高温下具很好的流变性对对低低孔孔低低渗渗储储层层，液液相相损损害害是是主主要要的的，应应加加强强钻钻井井液液滤滤液的抑制性、表面张力和侵入量的控制液的抑制性、表面张力和侵入量的控制普遍用来改善流型和保护井壁普遍用来改

28、善流型和保护井壁正电胶正电胶MMH具有很好的保护油层效果具有很好的保护油层效果应用范围应用范围适合钻开油气层，表现出保护油气层的优越性适合钻开油气层，表现出保护油气层的优越性钻钻开开油油层层前前使使用用阳阳离离子子型型改改性性泥泥浆浆，或或整整个个地地层层配配浆液均可浆液均可对各种渗透率范围储层均适用，适用性广对各种渗透率范围储层均适用，适用性广对对淡淡水水及及盐盐水水(海海水水)配配制制均均可可得得到到良良好好的的钻钻井井完完井井液液钻井完井液、压井液、修井液均适用钻井完井液、压井液、修井液均适用 MMH 钻井完井液钻井完井液阳离子聚合物钻井完井液阳离子聚合物钻井完井液C体系特征：含有分子量

29、为几十万到几百万的大阳离体系特征：含有分子量为几十万到几百万的大阳离子聚合物和分子量为几百到上千的小阳离子季铵盐子聚合物和分子量为几百到上千的小阳离子季铵盐C组成：大阳离子、小阳离子、膨润土、降滤失剂、组成：大阳离子、小阳离子、膨润土、降滤失剂、增粘剂等组成增粘剂等组成C特点：抑制性强特点：抑制性强C应用范围：主要用于稳定井壁和保护储层应用范围：主要用于稳定井壁和保护储层 改性钻井完井液改性钻井完井液l组成组成原钻井液原钻井液+增粘剂增粘剂+降失水剂降失水剂+粘土稳定剂粘土稳定剂+暂堵剂暂堵剂+其其它（防卡剂、缓蚀剂）它（防卡剂、缓蚀剂）l改性内容与目的改性内容与目的添加粘土稳定剂，抑制储层水

30、敏损害添加粘土稳定剂，抑制储层水敏损害添加增粘剂和降失水剂，调节原浆流变性能，降低体添加增粘剂和降失水剂，调节原浆流变性能，降低体系失水量系失水量添加暂堵剂，调节颗粒级配，控制固相颗粒与滤液侵添加暂堵剂，调节颗粒级配，控制固相颗粒与滤液侵入入适当调节原浆密度，尽量降低体系密度适当调节原浆密度，尽量降低体系密度提高体系携砂能力，保证钻井完井作业安全进行提高体系携砂能力，保证钻井完井作业安全进行改性钻井完井液改性钻井完井液l特点特点保护油气层效果较好保护油气层效果较好配制改性简单，成本低，维护方便配制改性简单，成本低，维护方便应用范围广应用范围广体系保护油气层效果难以把握。体系保护油气层效果难以把

31、握。无固相盐水钻井完井液无固相盐水钻井完井液l组成：组成：盐盐+降失水剂降失水剂+增粘剂增粘剂+缓蚀剂缓蚀剂+粘土稳定剂粘土稳定剂+其它其它l特点特点可以减少固相颗粒堵塞造成的损害可以减少固相颗粒堵塞造成的损害降低地层水敏损害降低地层水敏损害 l缺点缺点 成本高成本高工艺复杂、维护困难工艺复杂、维护困难滤失严重滤失严重l使用范围使用范围密度可在密度可在1.02.30g/cm3范围内调节，常用在范围内调节，常用在1.40 g/cm3以下；以下；适用于储层压力系统单一、储层特性清楚、已适用于储层压力系统单一、储层特性清楚、已下套管的（强水敏）地层。下套管的（强水敏）地层。无固相盐水钻井完井液无固相

32、盐水钻井完井液l无固相盐水钻井完井液的类型无固相盐水钻井完井液的类型l无固相清洁盐水钻井完井液无固相清洁盐水钻井完井液l低固相盐水钻井完井液低固相盐水钻井完井液l无固相聚合物盐水钻井完井液无固相聚合物盐水钻井完井液l低固相暂堵型盐水钻井完井液低固相暂堵型盐水钻井完井液无固相盐水钻井完井液无固相盐水钻井完井液3 3、气体型钻井完井液、气体型钻井完井液l低密度流体发展简史低密度流体发展简史l低密度入井流体类型低密度入井流体类型l五种低密度流体五种低密度流体l低密度流体应用低密度流体应用l泡沫和微泡沫泡沫和微泡沫3.1 低密度流体发展简史Y发展过程：水发展过程：水油油气气雾雾充气充气泡沫泡沫Y发展历

33、史发展历史顿钻开始就是清水钻井开始。顿钻开始就是清水钻井开始。天然气钻井天然气钻井 1940年年(30年代已开始年代已开始)雾雾 钻钻 井井 19521958年年空气钻井空气钻井 1954年年泡沫钻井泡沫钻井 1975年年(50年代已开始年代已开始)3.2 低密度入井流体类型3.3 五种低密度流体3.4 低密度流体应用新疆小拐油田欠平衡钻井实例新疆小拐油田欠平衡钻井实例3.4 低密度流体应用3.5 泡沫和微泡沫密度可调（密度可调（0.51）分散相为微泡沫（分散相为微泡沫（10100m）无需特殊设备，不影响泵上水，不影响无需特殊设备，不影响泵上水，不影响 MWD 测试测试反复使用，固控装置及钻头

34、水眼冲刺不破坏微泡结构反复使用，固控装置及钻头水眼冲刺不破坏微泡结构结构为多层膜包裹的气核，液膜是维持气泡强度的关键，结构为多层膜包裹的气核，液膜是维持气泡强度的关键，需加适合的表面活性剂需加适合的表面活性剂需要高屈服应力与剪切稀化特性的稳泡剂，需要高屈服应力与剪切稀化特性的稳泡剂，XC为有效为有效化学剂之一化学剂之一产生均匀气核是形成微泡的重要因素，要考虑水动力学产生均匀气核是形成微泡的重要因素，要考虑水动力学及喷嘴气蚀状况及喷嘴气蚀状况性性 能能泡沫密度低泡沫密度低(0.0320.064g/cm3)，井底压力低；井底压力低；携屑能量强携屑能量强(10倍于水、倍于水、45于泥于泥浆浆)泡沫强

35、度高、粘度大泡沫强度高、粘度大液量低液量低含水量低于含水量低于25，水被束，水被束缚液膜中缚液膜中流体中无固相流体中无固相具有较好的封堵能力具有较好的封堵能力3.5 泡沫和微泡沫泡沫钻井的特点：泡沫钻井的特点：3.5 微泡沫应应 用用微气泡堵塞滤饼造成滤失量降低，亦可堵塞微气泡堵塞滤饼造成滤失量降低，亦可堵塞裂缝、溶洞，可作为防漏堵漏的化学剂裂缝、溶洞，可作为防漏堵漏的化学剂已在美国进行几口井现场试验已在美国进行几口井现场试验4 4、合成基钻井完井液、合成基钻井完井液合成基钻井流体发展简史合成基钻井流体发展简史合成基体系特性合成基体系特性配方及性能比较配方及性能比较4.1 合成基钻井流体发展简

36、史Q90年代列为三大类流体年代列为三大类流体水基水基(WBM)、油基油基(OBM)、合成基合成基(SBM)Q合成基：流体二代产品合成基：流体二代产品第一代：酯基、醚基、聚第一代：酯基、醚基、聚烯烃烯烃(PAO)第二代：线型第二代：线型烯烃烯烃(LAO)线型线型烯烃同分异构体烯烃同分异构体(IO)线型石蜡线型石蜡(LP)Q两两代代差差异异：第第二二代代流流体体成成本本低低、环环境境配配伍伍略略差差，但但还还符合标准，粘度略低，其他技术指标与第一代相似符合标准，粘度略低，其他技术指标与第一代相似4.2 合成基体系特性体系外相为有机合成物，不含芳香烃，对环境无损害体系外相为有机合成物，不含芳香烃，对

37、环境无损害闪点较矿物油高，发生火灾和爆炸的可能性小闪点较矿物油高，发生火灾和爆炸的可能性小凝固点比矿物油低，可在寒冷地区使用凝固点比矿物油低，可在寒冷地区使用液相粘度比矿物油高液相粘度比矿物油高较高热稳定性，在较高热稳定性，在200以下是稳定的，在升温时满足以下是稳定的，在升温时满足携带岩屑的需要，低温时仍具有可泵性携带岩屑的需要，低温时仍具有可泵性易分散于海水中，钻屑清除容易易分散于海水中，钻屑清除容易4.2 合成基体系特性较强抑制性、井眼稳定性，较好的润滑性，适用于水较强抑制性、井眼稳定性，较好的润滑性，适用于水平井、大斜度井和多底井平井、大斜度井和多底井较易调控和稳定的常规钻井液性能较易

38、调控和稳定的常规钻井液性能节节省省了了用用油油基基钻钻井井液液要要处处理理钻钻屑屑和和环环境境污污染染的的费费用用，也也消消除除了了因因使使用用水水基基钻钻井井液液达达不不到到性性能能要要求求而而损损失失的的钻机时间，钻井费用有时比水基钻井液还要低钻机时间，钻井费用有时比水基钻井液还要低良好的保护油层效果良好的保护油层效果5 5、油基钻井完井液、油基钻井完井液l低毒矿物油浆特征低毒矿物油浆特征l全油钻井液体系全油钻井液体系5.1 低毒矿物油浆特征f由低芳香烃含量矿物油配浆，毒性低，在由低芳香烃含量矿物油配浆，毒性低，在海洋可排放海洋可排放f添加剂均为低毒性或无毒性化学剂添加剂均为低毒性或无毒性

39、化学剂f矿物油浆与柴油浆性能比较矿物油浆与柴油浆性能比较润滑性相似润滑性相似矿物泥浆有剪切稀化特性矿物泥浆有剪切稀化特性常温条件下，矿物油浆粘度大于柴油油浆常温条件下，矿物油浆粘度大于柴油油浆高温条件下，矿物油浆与柴油油浆性能相似高温条件下，矿物油浆与柴油油浆性能相似5.1 低毒矿物油浆特征A毒性：矿物油浆基本无毒毒性：矿物油浆基本无毒矿物油矿物油LC50100000，无毒无毒柴油柴油LC50为为100580，有毒性，有毒性岩屑滞留量，矿物油浆岩屑滞留量，矿物油浆5%6%，柴油油浆，柴油油浆15%17%A成本：矿物油浆比柴油油浆高成本：矿物油浆比柴油油浆高20%30%，但矿物油可，但矿物油可回

40、收，节省清洁费用，矿物油比柴油节省回收，节省清洁费用，矿物油比柴油节省6%以上费用以上费用A具有耐高温、抗各种盐类污染、保持井壁稳定等优点具有耐高温、抗各种盐类污染、保持井壁稳定等优点A突出优点：有利快速钻井突出优点：有利快速钻井5.2 全油钻井液体系l体系优越性体系优越性l提高井眼净化能力提高井眼净化能力l提高流变性控制能力提高流变性控制能力l容易维护容易维护l改善后勤供应改善后勤供应l降低成本降低成本l低毒环保接受低毒环保接受l不会形成乳状液，不会使储层润湿反转不会形成乳状液，不会使储层润湿反转6 6、屏蔽暂堵钻井完井液技术、屏蔽暂堵钻井完井液技术l地层损害控制的意义地层损害控制的意义l问

41、题的提出及创新思路问题的提出及创新思路l技术思路论证技术思路论证l屏蔽暂堵技术原理屏蔽暂堵技术原理l技术应用效果技术应用效果l屏蔽暂堵技术思想的指导作用屏蔽暂堵技术思想的指导作用6.1 问题的提出l技术背景技术背景“七五七五”技术技术无法无法完全解决钻井完井损害问题完全解决钻井完井损害问题90以上的井仍以上的井仍不得不不得不在正压差被打开在正压差被打开固井水泥浆的损害固井水泥浆的损害无法无法避免避免多套产层、多压力系统的保护多套产层、多压力系统的保护无法无法实现实现储层保护与钻井工艺、泥浆工艺的矛盾储层保护与钻井工艺、泥浆工艺的矛盾无法无法调和调和各种钻井完井液只能控制单一的抑制性各种钻井完井

42、液只能控制单一的抑制性6.1 问题的提出l产生损害后如何消除产生损害后如何消除解堵技术解堵技术l预防为主，解堵为辅预防为主，解堵为辅配伍性、活度平衡配伍性、活度平衡l损害只能尽量减小损害只能尽量减小暂堵技术暂堵技术l局限性：单因素、局限性：单因素、“头疼医头，脚疼医脚头疼医头，脚疼医脚”l欲真正解决技术难题，必须就现有的技术思路欲真正解决技术难题，必须就现有的技术思路作出根本性改变作出根本性改变6.2.屏蔽暂堵创新技术思路l前提条件前提条件:把井打成的基本要求把井打成的基本要求l泥浆中固相粒子不可消除泥浆中固相粒子不可消除l对地层正压差不可避免对地层正压差不可避免l对地层的损害堵塞客观存在对地

43、层的损害堵塞客观存在l必须必须接受前提条件，接受前提条件，必须必须从现实出发，保护技从现实出发，保护技术才能与钻井、泥浆工艺相容，才可能有推广术才能与钻井、泥浆工艺相容，才可能有推广价值和应用前景价值和应用前景l如何变如何变害害为为利利呢呢l基本设想基本设想：通过研究固相微粒对储层孔喉的堵：通过研究固相微粒对储层孔喉的堵塞规律，打开储层时，塞规律，打开储层时，人为控制人为控制，使固相微粒，使固相微粒在井壁上快速、浅层、有效地形成一个致密堵在井壁上快速、浅层、有效地形成一个致密堵塞带，就可能防止储层的进一步损害塞带，就可能防止储层的进一步损害快速几分钟到十几分钟内形成快速几分钟到十几分钟内形成浅

44、层堵塞深度在浅层堵塞深度在10厘米以内厘米以内有效堵塞带渗透率极低，甚至为零有效堵塞带渗透率极低，甚至为零在钻井完井液中添加适当数量与大小的固相颗在钻井完井液中添加适当数量与大小的固相颗粒，以便在钻开油气层后能粒，以便在钻开油气层后能快速有效快速有效地在油气地在油气井井近井壁带近井壁带形成形成致密致密的桥堵带，从而防止钻井的桥堵带，从而防止钻井完井液固相颗粒与滤液继续侵入地层，然后通完井液固相颗粒与滤液继续侵入地层，然后通过射孔等完井方式打开屏蔽环。这种保护油气过射孔等完井方式打开屏蔽环。这种保护油气层的技术称屏蔽暂堵钻井完井液技术。层的技术称屏蔽暂堵钻井完井液技术。6.3屏蔽暂堵技术6.3.

45、1基本概念易塌层高压层低压层屏蔽层1/22/3桥架离子桥架离子3%1/4充填离子充填离子1.5%可变形离子可变形离子=12%6.3.2基本原理sP sPsPrarw暂堵层rwra压差、孔喉与粒径比、屏蔽层厚度间的关系压差、孔喉与粒径比、屏蔽层厚度间的关系l快速：快速：在在5-10分钟以内分钟以内l有效：有效：稳定耐压耐冲洗稳定耐压耐冲洗l近井壁带：近井壁带：在井壁在井壁3-5 cm以内以内l致密：致密：渗透率接近渗透率接近06.3.3几个关键词l预期结果：预期结果：阻止泥浆对油层的继续损害，消除阻止泥浆对油层的继续损害，消除浸泡时间的影响，并消除水泥浆的损害浸泡时间的影响，并消除水泥浆的损害l

46、解除措施：解除措施：损害带很薄，可通过射孔解除损害带很薄，可通过射孔解除l最终目的：最终目的：损害带的渗透率随温度和压力的增损害带的渗透率随温度和压力的增加而进一步减小，从而把造成地层损害的两个加而进一步减小，从而把造成地层损害的两个无法消除的因素：无法消除的因素：正压差和固相粒子正压差和固相粒子，转换成，转换成实现这一技术的实现这一技术的必要条件和有利因素必要条件和有利因素，从理论，从理论上就能够解决这个国内外一直未能解决的难题上就能够解决这个国内外一直未能解决的难题6.4 技术思路论证l 固相颗粒堵塞孔喉的物理模型固相颗粒堵塞孔喉的物理模型l单粒架桥后，逐级填充单粒架桥后，逐级填充l 固相

47、颗粒堵塞孔喉的计算机模拟固相颗粒堵塞孔喉的计算机模拟l 岩心流动实验岩心流动实验l矿场取心检验矿场取心检验l 固相颗粒堵塞孔喉的物理模型单粒架桥后，逐级填充单粒架桥后，逐级填充（1）架桥粒子的桥堵）架桥粒子的桥堵（2）填充粒子的填充）填充粒子的填充（3）变形粒子的填充）变形粒子的填充l 固相颗粒堵塞孔喉计算机模拟l 岩心流动实验验证产层孔隙结构分析产层孔隙结构分析粒喉径比为粒喉径比为2/3是形成稳定架桥的匹配条件是形成稳定架桥的匹配条件架桥粒子的临界浓度为架桥粒子的临界浓度为3左右左右QS-1QS-1超细超细CaCOCaCO3 3颗粒粒度分布颗粒粒度分布l 粒子架桥规律架桥粒子的堵塞深度在架桥

48、粒子的堵塞深度在23厘米之内厘米之内架桥作用在架桥作用在10分钟内即可完成分钟内即可完成匹配得当时，可快速、浅层地获得稳定匹配得当时，可快速、浅层地获得稳定的桥堵的桥堵F级配合理的填充粒子可进一步降低桥堵的渗透率级配合理的填充粒子可进一步降低桥堵的渗透率F填充粒子浓度应大于填充粒子浓度应大于1l软化变形粒子的填充规律F可变形粒子的粒径应比刚性粒子更细（小于可变形粒子的粒径应比刚性粒子更细（小于1/5孔孔喉尺寸喉尺寸F可变形粒子的浓度一般为可变形粒子的浓度一般为13F可变形粒子填充后，可使堵塞带渗透率趋于零可变形粒子填充后，可使堵塞带渗透率趋于零变形粒子浓度变形粒子浓度 Ki/Kw 0 0.00

49、51 0.86 0.0028 1.6 0.00091 2.4 0.00047EP-1EP-1颗粒粒度分布颗粒粒度分布l 堵塞实现的条件正压差：正压差：压差越大屏蔽效果越好压差越大屏蔽效果越好一般油藏一般油藏，压差应大于，压差应大于 3.5 MPa时时 间：间：10分钟内形成屏蔽环，延长时间无影响分钟内形成屏蔽环，延长时间无影响温温 度：度：温度的影响取决于变形粒子的软化点温度的影响取决于变形粒子的软化点屏蔽环可防止水泥浆对产层的损害屏蔽环可防止水泥浆对产层的损害屏蔽环的反排解堵可达到屏蔽环的反排解堵可达到70以上以上l矿场取心检验l夏子街油田：井壁取心夏子街油田：井壁取心证明侵入深度证明侵入深

50、度 2 3 cml吐哈油田：对比井取心吐哈油田：对比井取心L10-18试验井试验井，屏蔽环，屏蔽环K下降下降95-99%，强，强度度7.8-20MPa，深度深度0.58-2.09cm,反排压力反排压力0.12-0.86MPaL11-17井井（常规泥浆）（常规泥浆）K损害率损害率65%，侵入侵入深度超过深度超过5cm6.5 屏蔽暂堵技术要点（1）准确掌握油层孔喉和固相颗粒的尺寸及其分布）准确掌握油层孔喉和固相颗粒的尺寸及其分布（2）确定架桥、填充和变形粒子的种类、尺寸和加量）确定架桥、填充和变形粒子的种类、尺寸和加量（3）专用暂堵剂调整钻井液中固相颗粒尺寸及含量）专用暂堵剂调整钻井液中固相颗粒尺