非常规油气藏储层保护机理

煤储层保护技术

煤层损害的机理

地层损害通常是由于固体微粒的运移和堵塞，或者是由于化学反应和热动力因素，以

及两者同时发生作用。由于煤层许多化学成分与油气层相似，决定了其损害机理与油

层及天燃气层有相同之处。煤层在结构构造上与油气层又有显著不同，所以在损害机

理上又有其特殊性。

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微粒运移、粘土膨胀造成的储层损害:膨胀微粒的运移、粘土膨胀是导致地层渗透率降低的最主要原因。煤本身具有吸收液体和气体而产生膨胀的性质，同时会导致储层孔

隙率和渗透率大幅度降低，且煤吸收液体并导致基质膨胀和渗透率降低的过程是近乎

不可逆的。

外来流体与储层岩石、储层流体不配伍所造成的

损害:钻进过程中属于这种损害类型的有"储层的水敏性损害。当进入储层的外来液体

如泥浆%的矿化度与储层中的粘土矿物不配伍时，将会引起粘土矿物水化膨胀、分散

及絮凝沉淀，导致储层渗透率降低。

储层的碱敏性损害:碱液进入储层，有利于粘土水化膨胀与分散，还可能与储层流体中的无机离子形成盐垢。

无机垢、有机垢堵塞:无机垢堵塞主要是由于外来流体与储层流体不配伍生成无机垢所造成的，有机垢一般以煤中的煤焦油沉淀而成，这些垢既可能形成于储层的孔隙、裂

隙里，也可能沉积集输装置与管汇中，由此，除引起气产量下降外，还是造成设备早

期损坏的重要因素。

水锁损害:煤层的裂隙是地层中流体流动的基本空间，总的来说这些天然裂隙内径很小，因此可将其看作是无数大小不等，形状各异，彼此曲折的毛细管，当外来流体侵入裂

隙通道后，会将通道中原有的气推向储层深部，并在气水界面形成一个凹向水相的弯

液面。由于表面张力作用，任何弯液面都存在一附加压力，即毛细管压力。如果储层

的能量不足以克服这附加的毛细管压力，气就不能将水段塞驱开而流向井筒，从而形

成水锁损害，导致气层渗透率下降。!" !

储层保护的技术措施

煤层渗透率大小是决定煤层气产量的决定性因素。因为煤层渗透率的大小，很大程度

上决定于煤层中裂隙的形态。所以，煤层保护的中心任务就是保护裂隙免受损害。合

理选择钻进工艺选择钻井液柱压力与地层压力之间的压差越大，则钻井液侵入储层的量越多，侵入越深，对地层的损害就越严重，并且裂缝受压会导致严重的水锁效应，

故应采用欠平衡$小于地层压力%钻井工艺。为此，在地层条件允许的情况下，尽可能地采用空气钻进，雾状空气、泡沫、充气泥浆、清洁盐水等钻进方法。另外在钻进过

程中，应尽量减少生产层在泥浆中浸泡和冲蚀时间，严格控制起下钻速度，防止激动

压力的产生。

钻进液的选择

从保护储层的角度讲，应采用以下几种无伤害，又具有抑制性滤液类型的钻井液。"使用“四低”泥浆。即低固相、低粘度、低密度、低失水量的钻井液，为此应采用优质

粘土$如人工钠土造浆，以多功能的有机处理剂，如生物聚合物来调节钻井液的流变性能。代表性的钻井液如低粘增效粉%低固相钻井液体系。优先采用正电胶体系钻井液。独特结构，能在储层岩石表面形成桥式胶体结构，来阻止外来颗粒和滤液的侵入。

采用抑制性很强的两性离子和阳离子钻井液体系。这两种钻进液体系对地层的保护用，均是利用粘土表面的负电性，与泥浆体系中的带阳离子基团的有机处理剂的强烈结合，它能起到稳定粘土，防止其膨胀和分散而进入地层及钻井液体系，从而起到保护地层

的作用。

应用表面活性剂泥浆。表面活性剂的两亲结构，决定了它能够有效地降低泥浆体系的

表面张力，相应降低滤液在地层裂缝通道中的毛细管力，从而有利于减轻水锁效应，

目前常用的阴离子表面活性剂有十二烷基苯磺酸钠，油酸钠和太古油等，具体用量和

类型应根据泥浆体系和地层情况来确定。

我国煤层气开发刚刚起步，与渗透率相对较高的油气层相比，煤层更易受到损害，采

取率也较难保证，所以应该更重视储层的保护技术的研究

注释：

激动压力

由于井内钻井液流速的变化，使井内液柱压力发生变化，所增加的压力叫激动压力。

激动压力产生的因素：

1井眼条件如井径和套管外径、钻井液性能和钻具或套管下放速度。

2小间隙或套管下放速度失控是产生激动压力的重要原因

3在任意给定的下放速度情况下必须计算产生的激动压力，校核薄弱层或井底处增加的激动压力，计算当量泥浆密度。

4过高的激动压力会导致井漏。

显而易见，套管下放速度失控会产生过高的激动压力，薄弱层的泥浆当量密度大大地超过破裂压力当量，固井作业就不安全。因此控制套管下放速度等于掌握固井命运。

水锁效应water lock effect

在钻井，完井，修井及开采作业过程中，在许多情况下都会出现外来相在多孔介质中滞留的现象。另外一种不相混溶相渗入储层；或者多孔介质中原有不相混溶相饱和度增大，都会损害相对渗透率，使储层渗透率及油气相对渗透度都明显降低。在不相混溶相为水相时，这种现象被称作水锁效应，为烃相时称作烃锁效应

水锁效应会产生水锁伤害，也就是指油井作业过程中水浸入油层造成的伤害。水浸入后会引起近井地带含水饱和度增加，岩石孔隙中油水界面的毛管阻力增加，以及贾敏效应，使原油在地层中比正常生产状态下产生一个附加的流动阻

力，宏观上表现为油井原油产量的下降。水锁伤害处理剂是一种特殊结构的醚

类化学剂，它进入油层后能消除或减轻水浸入地层后造成的流动阻力，使原油

比较容易地流向井底。

在现场处理水锁1、可尝试注干气或氮气，使圈闭带的水蒸发掉；2、酸化，但

是酸液选择不当会进一步伤害；3、表面活性剂处理，降低界面张力等等。到现在为止，水锁的室内评价，仍没有一个较好的标准。

贾敏效应

英文：Jamin Effect

释文：一种阻力效应。油中气泡或者水中的油滴由于界面张力而力图保持成球形。当这些气泡或者油滴通过细小的孔隙喉道时，由于孔道和喉道的半径差使

得气泡或油滴两端的弧面毛管力表现为阻力，若要通过半径较小的喉道必须拉

长并改变形状，这种变形将消耗一部分能量，从而减缓气泡或油滴运动，增加

额外的阻力，这种现象称为贾敏效应。

井漏

lost circulation/mud loss

钻井过程中，井筒内钻井液或其他介质(固井水泥浆等)漏入地层孔隙、裂缝等空间的

现象。

井漏是钻井工程中常见的井内复杂情况，多数钻井过程都有不同程度的漏失。严重的

井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒并

井喷。

井漏的原因通常是井筒内液柱压力大于地层压力；地层孔隙大、渗透性好、存在溶洞、裂隙等。（压破）

钻井措施不当也会引发井漏，如开泵过猛、下钻速度过快引起压力激动压漏地层。

井漏的处理措施：

1.对井下压力系统和地层比较复杂的井只能采取堵漏的办法进行处理；

2.而对于井下压力系统单一、地层结构强度较大的井则可以采用降低钻井液密度的办

法处理。

在钻井现场一般对付井漏应以预防为主，尽可能避免因人为的失误而发生井漏。在钻

井施工前，要尽量将地层压力资料收集齐全，在钻井过程中，凡是可以预防井漏的工

作都要尽量提前做好。