完井液体系介绍
完井液
二、保护储层对完井液的要求
2．控制固相侵入 完井液中的固相颗粒侵入储层造成的损害主要体现于在井眼周围地 层内形成的内泥饼对孔隙的堵塞。这种损害是必然的，直到内、外泥 饼完全形成之后才会停止。研究表明，外来固相颗粒对地层造成损害 的机理可分为三类：粒径大于地层孔道平均直径三分之一者将在地层 岩石的表面或浅层形成稳定的桥堵层，它们不会侵入地层的孔道；小 于地层孔喉平均直径三分之一到七分之一的，将侵入孔隙并在喉道处 形成堵塞；具有七分之一到十分之一平均孔喉直径的固相颗粒侵入地 层孔道后，随着侵入液体深入，流速逐渐降低，最终因重力作用超过 流动的力量而沉积，造成地层的深部损害。更小的固相颗粒可以自由 地通过地层孔道。
三、完井液体系
隐形酸体系
如果改变完井液和修井液的pH值环境为酸性，一方面改变了高价金属离 子的存在环境，可以防止各种有机垢和无机沉淀的产生；另一方面，如 果前期作业液中形成了有机垢和无机沉淀，可用酸性完井液和修井液来 解除，而且对近井壁带的大分子、固相微粒和可酸溶性的储层矿物均可 产生溶蚀作用，从而达到保护和改善储层的效果。实现了传统的保护储 层的完井、修井液向改善储层的完井、修井液方向发展，达到投产增产 的技术效果。
三、完井液体系
隐形酸体系 隐型酸完井液体系是在传统的碱性完井液基础上发展起来的，是以工程 性能为主，向以储层保护性能为主而研究完井液的认识观念的重大突破， 也是从低伤害储层的完井液向改造储层的完井液发展的重大功能的突破。 说明：1）射孔液为第一次与油层接触的液体，所以PF-HCS和螯合剂加 量相对较大，这样更有利于防止油层中粘土的水化膨胀、运移，以及消 除前期作业中滤液产生的沉淀。 2）封隔液为长期置于套管与油管之间的液体，应注意加烧碱将 PH值调至9~10，并加入PF-CA101防腐杀菌剂。 3）如果密度低时，用KCl等无机盐调节。
钻井液与完井液
第一章1钻井液：油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液又称做钻井泥浆（Drilling Muds），或简称为泥浆(Muds)2完井液：在油气井完井作业过程中所使用的工作液统称为完井液，这些作业包括钻开油层、下套管、射孔、防砂、试油、增产措施和修井等。
因此从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与产层接触的各种工作液体系统称为完井液。
3钻井液的功能: 1．携带和悬浮岩屑(这是钻井液首要和最基本的功用)2．稳定井壁和平衡地层压力3．冷却和润滑钻头、钻具4．传递水动力5．获取井下信息6。
保护油气层4钻井液类型：1.分散钻井液2．钙处理钻井液3．盐水钻井液4．饱和盐水钻井液5．聚合物钻井液6．钾基聚合物钻井液7．油基钻井油8．合成基钻井液9．气体型钻并流体10．保护油气田钻井液。
5钻井液的常规性能：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、pH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量、滤液中各种离子的质量浓度6钻井液密度的调节方法：加重钻井液密度方法：加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。
在加重前，应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相的含量。
一般情况下，所需钻井液密度越高，加重前钻井液固含及粘度、切力应控制得越低。
可溶性无机盐也是提高密度常用方法。
如保护油气层清洁盐水钻井液，通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20 g/cm3左右。
降低钻井液密度方法：为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，通常降低密度的方法有以下几种：(1)清除无用固相: 最主要的方法用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。
(2)加水稀释:但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。
(3)混油:但有时会影响地质录井和测井解释。
(4)充气:钻低压油气层时可选用充气钻井液等。
8钻井液的固相含量：钻井液固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示，固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响。
完井液综述
完井液综述
完井液是在油气田井下工程中使用的一种特殊液体，用于完井过程中的各项操作，如钻井、固井和封井等。
完井液通常是通过将水或油基液体与一系列添加剂混合而成的。
完井液有以下几个主要的功能和作用：
1. 清洁井筒：完井液能够帮助清洁井筒，去除井筒内的固体颗粒、沉积物和杂质，确保井筒的通畅性和良好的工作环境。
2. 冷却井筒：完井液能够冷却井筒，在高温环境下保持井筒的稳定性和作业效率，防止井筒温度过高对工具和设备的损坏。
3. 悬浮钻井废渣：完井液可通过悬浮废渣的方式来删除钻井过程中产生的固体颗粒和废渣，使其不会对井筒和井口产生堵塞和阻力。
4. 控制井壁稳定：完井液中的添加剂能够控制井壁的稳定性，防止井壁的塌陷和不稳定，保护井筒结构的完整性。
5. 提供悬浮承载力：完井液具有一定的悬浮承载力，可以使固定在悬浮液中的工具和设备保持正确的位置和姿态，防止其下沉或漂浮。
不同类型的油气井和地质条件对完井液的要求也不同。
常见的完井液包括水基液、油基液和气体液等。
水基液是最常见的完井液类型，其成本较低，适用于大多数油气井。
油基液具有较
高的温度稳定性和耐腐蚀性，适用于高温、高压等特殊环境。
气体液则是一种较新的完井液类型，其使用气体作为基质，具有更好的环保性能和流体性能。
总而言之，完井液在油气田井下工程中扮演着不可或缺的角色，通过清洁、冷却、稳定井筒等功能，保证油气井的开采效率和安全性。
不同类型的完井液适用于不同的井下环境和要求。
完井液简介
❖ 压井液－ 平衡井底孔隙流体压力 ❖ 酸化液－ 储层酸化时用的作业液 ❖ 压裂液－ 压开储层岩石并溶蚀岩层提高油层渗透率 ❖ 修井液－ 用于井下设备修理维护和重新完井 ❖ 破胶液－ 水平完井作业后期解除聚合物对储层近井带堵塞
➢按其组成分类
无固相清洁盐水
❖ 水基完井液
有固相无粘土相的聚合物水溶液完井液 改性的钻井液
Hale Waihona Puke ❖配方项目名称过滤海水 烧碱 氧化鎂 HCS BPA CA101 HEC JWY SAA HTA OSY
工作液 封隔液
1m3 1 2-3 1
15
5
20
3 2
配方加量，Kg 射孔液 堵漏液 清洗液
1
1
1
10
20
15
20
5
6
30
0.2
4
3
充填液 1 15 5
3
稠塞 1 10-15
12
❖现场应用
✓ 清洗管汇与井筒
➢储层本身原因
✓ 流速敏感性----储层内流体流速增大时引起储层中微粒 运移喉道堵塞,造成渗透率下降
✓ 水敏性----与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘 土膨胀分散运移,使孔隙和喉道减小或堵塞
✓ 盐敏性----储层在不同浓度盐水溶液中由于粘土矿物的 水化膨胀引起渗透率下降
✓ 碱敏性----高的PH值的流体进入储层后造成粘土矿物 和硅质胶结的结构破坏以及与某些阳离子形成沉淀
✓ 利用酸对酸溶性屏蔽暂堵材料的溶解以及对各种有机 无机物沉淀和对机大分子的溶蚀作用来进一步改造地 层，提高储层渗透率，达到增产增效的目的。
✓ 利用螯合剂的螯合作用防止高价金属离子二次沉淀或 者结垢堵塞和损害储层
完井液体系介绍
甲酸钠
质量百分比含量 45％
饱和密度 （g/cm3）
1.38
甲酸钾
76％
1.60
甲酸铯
83％
2.37
20℃下测定
完井液体系介绍
23
甲酸盐水溶液的pH
甲酸盐属于强碱弱酸盐,水溶液显弱碱性,随甲酸盐浓 度的增加,碱性增强
饱和溶液 质量百分比含量
PH
甲酸钠
45％
9.4
甲酸钾
76％
10.6
甲酸铯
83％
9.0
于原油本身粘度。
完井液体系介绍
17
PDF-HTA完井液现场应用
项目名称
过滤海水 烧碱
氧化镁 PF-HCS PF-BPA PF-CA101 PF-HEC PF-JWY 破胶剂 PF-HTA PF-OSY
工作液 1M3 20
2
封隔液 1M3 2~4 1
20
2~3
配 方 加 量（kg）
射孔液 1M3
堵漏液 1M3
不用昂贵的高合金不锈钢管材 在320℉高温下 ，腐蚀速率非常小 防止不锈钢发生应力开裂 溶解已经形成的碳酸钙结垢物
完井液成本增加20~30%
完井液体系介绍
27
健康安全与环境问题：
➢对甲酸盐做了大量的环境测试，所有的甲酸盐都可以生物降 解并且基本上无毒
➢对眼睛和皮肤无刺激作用
➢同用于钻井/完井液的其他在密度高于1.04的甲酸盐盐水中， 各种微生物都不能生长
完井液体系介绍
隐形酸完井液体系
PDF-HTA Completion Fluid
完井液体系介绍
3
产生的背景
➢ 在钻井、固井或压井、修井等作业过程中，在井筒液柱正压差的作用 下，各种作业液中的固相微粒和液相不可避免会侵入储层。各种作业 液之间，各种作业液与储层流体、矿物之间均存在一定的不配伍，容 易造成储层损害，而且这种损害深度远远超过了射孔的深度，不可能 用射孔的方法来解除，从而导致储层损害，降低油井产能。
完井液介绍——精选推荐
第五章完井液第一节概述一、完井液的功能及作用一口井的完井工作系指从钻开生产层开始到交付生产为止所进行的各种作业。
这些作业包括钻进、下套管、射孔防砂、装井口等。
完井液可定义为从钻开油层到投产阶段用于井眼的流体。
国外一般把钻开油层、射孔、防砂以及各种增产措施中用于产层的流体称为完井液(Comple-tion Fluids)，而将为维护或提高产能而修井时所需的流体称为修井液( Workover Fluids )。
从广义上讲，从钻开油层到采油及各种增产措施过程中的每一个作业环节，所使用的与生产层接触的各种工作液体系可以统称为完井液。
完井液既然是用于井下完井作业的液体，因此它应具备以下的功能和作用，以满足井下各种作业的需要和保证作业的安全。
控制地层压力；减少对生产层的损害；保持井眼和套管的稳定；携带、悬浮固相颗粒；减缓对套管和井下工具的腐蚀；在井下条件下保持流变性稳定；与储层性质相容；经济、安全。
二、完井液的分类完井液可以按其组成分类，也可根据它的用途进行分类。
1、完井液按其组成可分为三大类八小类。
包括:(1) 水基完井液:①改性钻井液②无固相清洁盐水③有固相粘性盐水(2) 油基完井液:①油基钻井液②油包水钻井液(3) 气基完井液:①气体②充气泥浆③泡沫2、完井液根据用途的不同可分为：钻进液: 在油气层钻进时使用的液体。
射孔液：用于套管内射孔作业时的液体。
酸化液：储层酸化时用的作业液。
压裂液：用于压开储层岩石弱的解理面以达到增产目的的液体。
隔离液：用于隔离井下两种不能配伍流体的作业液。
砾石充填液：用于砾石充填作业时携带和输送砾石的作业液。
封隔液：充填在封隔器以上套管和油管环形空间内支撑和保护套管及封隔器的作业液。
压井液：用于平衡井底孔隙流体压力而充填在井筒中的作业液。
清洗液：清洗套管和井筒的作业液。
修井液：用于井下设备修理维护和重新完井的作业液。
三、完井液对储层的损害及防治生产井钻井和完井的目的是要无限制地沟通储层油气流动的通道，从而确保油井获得最大的生产效率。
螯合酸完井液体系的研究及应用
螯合酸完井液体系的研究及应用螯合酸完井液体系的研究及应用随着石油工业的快速发展，油田完井技术也在不断创新和进步中。
螯合酸完井液体系就是一种新型的完井液体系，它具有可逆性、环境友好性和高效性等特点，被广泛应用于油田填隙堵漏和增产。
一、螯合酸完井液体系的组成及性质螯合酸完井液是由螯合剂、助剂、酸化剂和缓冲剂等多种成分组成的。
螯合剂是完井液体系的重要组成部分，可以与各种离子形成络合物，达到降低堵漏剂的渗透能力和增强填隙剂固化的目的。
助剂是指可提高螯合剂的稳定性和增加其成分间相互作用的化学物质。
酸化剂则是促进螯合剂反应的催化剂，常用的有盐酸、硫酸等。
缓冲剂则是用于维持液体pH值的平衡。
螯合酸完井液体系的性质主要有以下几个方面：1. 可逆性：当螯合剂与金属离子反应形成络合物时，可以通过添加酸化剂使其解离，从而回收和再利用。
2. pH稳定性：螯合酸完井液体系的pH值通常在7～9之间，具有稳定性和环境友好性。
3. 热稳定性：螯合剂具有很强的热稳定性，可以在高温高压条件下保持其反应性和稳定性。
二、螯合酸完井液体系的应用1. 填隙堵漏：螯合酸完井液体系具有很好的堵漏效果。
螯合剂可以与地层中的各种离子形成络合物，从而使填隙剂进一步固化和填充，达到堵漏的目的。
2. 增产：螯合酸完井液体系可以有效地改善注入液和油藏的物理化学特性。
螯合剂可与含油层中的石油分子形成络合物，从而降低油藏粘度和提高流动性。
3. 可逆性：螯合酸完井液体系的可逆性使得堵漏和增产效果更加显著。
当螯合剂与金属离子反应形成络合物时，可以通过添加酸化剂使其解离并回收利用。
三、总结螯合酸完井液体系是一种新型的油田完井液体系，具有可逆性、环境友好性和高效性等优点。
在填隙堵漏和增产等领域得到了广泛应用和发展。
未来，随着科技的不断创新和发展，螯合酸完井液体系在油田工业中的应用前景将更加广阔。
四、螯合酸完井液体系的研究随着油田工业的不断发展，对螯合酸完井液体系的研究工作也在不断深入。
《钻井液完井液化学》课件
油类物质
柴油
作为燃料提供能量，同时也可以作为润滑剂和加重剂。
油基处理剂
如油酸、脂肪酸等，用于提高钻井液的润滑性和稳定性。
聚合物
高分子聚合物
如聚丙烯酰胺、聚合物硅酸盐等，用于提高钻井液的粘度、 切力和稳定性。
生物聚合物
如淀粉、纤维素等，用于提高钻井液的粘度和稳定性，同时 可生物降解。
03
钻井液完井液的物理化学性质
04
钻井液完井液的性能评价
静切力评价
静切力
是指钻井液在静止状态下，受到外力作用时抵抗剪切的内部摩擦力。静切力是评价钻井液完井液性能 的重要指标之一，它能够反映钻井液的悬浮能力和稳定性。
静切力评价方法
通过测量钻井液在不同剪切速率下的剪切应力和粘度，绘制出剪切应力与剪切速率的关系曲线，从而 评估钻井液的静切力性能。
滤失性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的滤失量和滤饼厚度，从而评估钻井液的滤失性。
05
钻井液完井液的配制与维护
配制方法与步骤
调整优化
根据性能检测结果，对钻井液完井液的配 方或配制参数进行调整优化，以提高其性 能。
配制方法
根据钻井液完井液的配方，按照规定的比 例混合各种原材料，确保配制出的钻井液 完井液符合性能要求。
润滑性
是指钻井液在钻进过程中对钻具和岩石表面 的润滑能力。润滑性是评价钻井液完井液性 能的重要指标之一，它能够降低钻进过程中 的摩擦阻力，提高钻进效率。
润滑性评价方法
通过测量钻井液在不同压力和温度下的摩擦 系数和润滑系数，从而评估钻井液的润滑性
。
滤失性评价
滤失性
是指钻井液在压力作用下通过滤饼时滤失量的多少。滤失性是评价钻井液完井液性能的 重要指标之一，它能够反映钻井液的封堵能力和保护油气层的能力。
第六讲保护油气层的钻井液完井液技术
软化点应与油气层温度相适应。这类颗粒通常从磺化沥青、氧 化沥青、石蜡、树脂等物质中进行选择。﹡
第二节 保护油气层的油基钻井液
• 特点：油为连续相，水为分散相，其滤液为油，能有效地
防止油气层水敏，对油气层损害程度低，此类钻井液最低密 度可达到0.80g/cm3。
各类盐水基液所能达到的最大密度
盐水基液 NaCl KCl NaBr CaCl2 KBr
NaCl / CaCl2 CaBr2
CaCl2 / CaBr2 CaCl2 / CaBr2 / ZnBr2
21℃时饱和溶液密度/g·cm-3 1.18 1.17 1.39 1.40 1.20 1.32 1.81 1.80 2.30
本 ， 可 与 NaCl 配 合 使 用 ， 所 组 成 的 混 合 盐 水 的 密 度 范 围 为 1.20～1.32 g/cm3。
• 常用的添加剂：HEC（羟乙基纤维素）和XC生物聚合物。
• CaCl2：极易吸水的化合物。有两种，其纯度分别为94～
97%（粒状，含水约5%）和77～80%（片状，含水约 20% ）。
无固相清洁盐水钻井液类型
（1）NaCl盐水体系 （2）KCl盐水体系 （3）CaCl2盐水体系 （4）CaCl2-CaBr2混合盐水体系 （5）CaBr2-ZnBr2与CaCl2-CaBr2-ZnBr2
混合盐水体系
（1）NaCl盐水体系
• 特点：NaCl的来源最广，成本最低。其溶液的最大密度可
达1.18 g / cm3左右 。
原钻井液可得到充分利用，配制成本较低。
• 应用情况：在国内外均得到广泛的应用 。
储层保护钻井液体系
储层保护钻井液体系目前国内外正在研究与应用的保护油层钻井/完井液体系主要有无侵入、正电胶、硅酸盐、甲基葡萄糖酐、甲酸盐、全油基、合成基钻井/完井液体系。
（1）无侵入钻井完井液体系及处理剂这是目前国外开发的一种新型钻井完井液体系，无侵入的意思是无液相与固相侵入损害。
该钻井完井液具有超低固相质量浓度(低于28.4g/L)，利用表面化学原理，使钻井液在地层表面产生一种可以密封地层的非渗透性薄膜。
国外该钻井完井液体系的主要处理剂包括增粘剂DWC2000TM、降滤失剂FLC2000和润滑剂KFA2000。
国内目前相类似的处理剂有系列产品BST及超低渗透的处理剂。
据SPE文献报道，无渗透钻井完井液技术的核心是一种聚合物油溶或水溶，它具有极其广泛的HLB值，能有效封堵储层。
当加入水基液中时，该聚合物形成可变形的聚集体或膜在溶液中是分子成组式的，形成球状、棒状和片状，在井眼内液体的压力下，这些膜迅速地封闭地层喉道，从而大大限制了流体的侵入，压力继续增大时，由于这些成层的膜是可以变形的，从而更好地封闭地层孔隙喉道，进一步降低了渗透率，其机理如图1-3所示。
图1-3 无渗透钻/完井液封堵机理（2）正电胶MMH钻井完井液混合金属层状氢氧化物钻井完井液又称为正电胶钻井完井液。
MMH是其主处理剂，带正电荷，MMH同时具有铝二八面体和铝三八面体，其正电荷主要来源于氢氧三八面体中未平衡的正电荷。
该体系的主要优点是具有很强的携岩能力和抑制性（是KCL的10倍）；具有独特的流变性，有利于井壁稳定，有良好的抗温及抗污染能力，对储层有保护作用。
目前这种钻井完井液体系已成为钻各类水平井、大位移井的重要手段。
通过大量研究工作，正电胶钻井完井液保护储层机理为“中和” 粘土表面负电荷，抑制粘土水化膨胀防止储层的碱敏性，防止储层微粒运移减少亚微米级颗粒进入储层。
从发展方向来看，无机正电胶或有机正电从发展方向来看，无机正电胶或有机正电胶体系与双聚钻井液体系，例如聚合醇配合应用很有前途。
完井-完井液化学概要
完井-完井液1 完井1.1定义完井是油气井的完成方式，指根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。
1.2 流程（1）钻开油气层（2）下油层套管（3）射孔（4）下油管和井下装置（5）完井井口（6）替喷投产或进行测试1.3 完井方式[1]（1）套管射孔完井（2）尾管射孔完井（3）裸眼完井（4）割缝衬管完井（5）砾石充填完井（6）化学固沙完井。
1.4 完井工程的技术基础（1）保护油气层从钻开油气层开始到油气井投产的每一道工序都要保护油气层，以保证油气层发挥其最大的产能。
（2）节点系统分析通过节点分析，充分利用油气层能量，优化压力系统，根据油（气）藏工程和油（气）田开发特点及开发过程中的各项措施，确定油管及生产套管直径，进而确定井身结构，实现科学开发油田之目的。
1.5 完井工程的技术内容（1）岩心分析及敏感性评价（2）钻开油层的钻井液（3）完井方式或方法的优选（4）油管及生产套管尺寸的选定（5）生产套管设计（6）注水泥设计及固井质量评价（7）其他完井液的优化选择（8）完井的试井评价（9）完井生产管柱（10）投产措施1.6 国内外完井技术现状及研究方向建议[3]完井是油气井建井过程中的重要环节,直接关系到油气勘探开发的效果和经济效益。
国外对完井技术十分重视,通过多年的发展,在完井方面形成了许多成熟配套的技术。
国内在井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,还有很大差距,特别是在不同储层合适的完井方式选择、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井、高含硫气田完井等,从而影响了油气井的产量及经济效益。
由于国内在完井方面存在的以上不足,在一定程度上制约了钻井新技术的发展,也影响了我国油气资源的经济有效开发。
为了提高我国的完井工艺技术水平充分发挥不同井型的优势,提高油层采收率,很有必要开展以下几方面的研究工作:（1）适应不同储层合理的完井方式选择；（2）复杂水平井完井技术；（3）高含硫气田固井完井配套技术；（4）多分支井钻井完井技术；（5）低压低渗油藏欠平衡完井技术。
完井液与射孔液
完井液体系
钻开油气层的钻井完井液，应根据所钻油层的地 钻开油气层的钻井完井液， 层压力、 层压力、岩石组成结构特点及地层流体情况等不 同条件，选择不同类型和不同组成特性的体系。 同条件，选择不同类型和不同组成特性的体系。 空气、雾、泡沫、充气 空气、 泡沫、 气基类 钻井液等； 钻井液等； 无固相清洁盐水钻井液 水基类 、无粘土有固相完井液 和改性钻井液等； 和改性钻井液等； 油基钻井液、油包水乳 油基钻井液、 油基类 化钻井液等。 化钻井液等。
2
完井液体系
油气层伤害的一般规律
1、钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。在钻开油气层时，使用钻井 钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。在钻开油气层时， 液必然对油气层造成一定程度的固相粒子堵塞，钻井液中固相含量愈高， 液必然对油气层造成一定程度的固相粒子堵塞，钻井液中固相含量愈高， 对油气层伤害愈大。 对油气层伤害愈大。 2、钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油层中粘土的水化膨胀、分散、 钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油层中粘土的水化膨胀、分散、 运移是油层水敏伤害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈强， 运移是油层水敏伤害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈强，则 地层水敏伤害愈小。 地层水敏伤害愈小。 3、钻井液液相与地层流体的配伍性。钻井液液相与地层流体经化学反 钻井液液相与地层流体的配伍性。 应产生沉淀或形成乳状液，产生结垢。 应产生沉淀或形成乳状液，产生结垢。 4、各种钻井液处理剂对油层的伤害。 各种钻井液处理剂对油层的伤害。
15
屏蔽式暂堵技术
单粒逐渐堵塞模型
16
屏蔽式暂堵技术
（3）、双粒（多粒）桥架堵塞模型 ）、双粒 多粒） 双粒（ ☆、当固相粒子浓度较高，液相通过喉道任何时刻的喉道 当固相粒子浓度较高， 横截面上，同时有两个或多个固相颗粒存在。两个或多个粒子 横截面上，同时有两个或多个固相颗粒存在。 以桥架方式在喉道处桥堵或填充，这样的喉道堵塞过程，称为 以桥架方式在喉道处桥堵或填充，这样的喉道堵塞过程， 微粒的双粒（多粒）桥架堵塞模型。 微粒的双粒（多粒）桥架堵塞模型。
完井液简介
现场应用
封隔液 保持合适比重以减少封隔器及下部油管和套管管柱所承 受的压差；防止井下材料腐蚀；性能稳定可泵送。 步骤： 配置－封隔液：防止起泡，配置量按顶部封隔器位置计算 起防砂工具串 下生产管柱试插入顶部封隔器 座入油管挂前替入封隔液
甲酸盐完井液
甲酸盐完井液是一种具有进攻性的油气 层保护完井液，液相进入产层后可以在 一定程度上使气层渗透率得到改善，有 利于克服水锁和液相损害 适用范围 小井眼深井，水平井 环境敏感区 盐岩层和泥页岩层 高温高压油气井
破胶液：过滤盐水＋ 1.5%HCS+0.5%SAA+0.2%HTA+2%CA101＋ 2％HBK（氧化破胶＋隐形酸破胶）
现场应用（以DF1－1井组为例）
步骤 2u过滤器过滤盐水+按药剂加量混合，静止沉淀 下预充填防砂管柱 替入完井液 替破胶液至裸眼段 静止观察漏失(破胶效果) 起钻 下生产管柱
现场应用（以DF1－1井组为例）
流速敏感性----储层内流体流速增大时引起储层中微粒 运移喉道堵塞,造成渗透率下降 水敏性----与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘 土膨胀分散运移,使孔隙和喉道减小或堵塞 盐敏性----储层在不同浓度盐水溶液中由于粘土矿物的 水化膨胀引起渗透率下降 碱敏性----高的PH值的流体进入储层后造成粘土矿物 和硅质胶结的结构破坏以及与某些阳离子形成沉淀 酸敏性----酸化液进入储层与储层中的酸敏矿物反应产 生沉淀和释放微粒
谢
谢
储层损害
基本概念------在钻完井作业过程中在储层近井壁带造成流体 产出或 注入自然能力降低的现象,既造成储层 近井壁带渗透率的下降 完井液的储层损害类型及原因 毛细现象----液相入侵 固相入侵----有机物无机物微粒的入侵 结垢----盐的沉淀 岩石的损害
聚合物钻井完井液
• (5)滤失量控制应视具体情况而定。在稳定 井壁的前提下，可适当放宽，以利提高钻 速。在易坍塌地层，应当从严。进入储层 后，为减轻污染也应控制得低些。 • (6)优化流变参数，若采用卡森模式，要求 η∞＝3～6mPa· s，τC＝0.5～3Pa，Im(剪切 降粘指数)＝300～600。 • (7)在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。
• 选择性絮凝的机理是：钻屑和劣质土颗粒 的负电性较弱，蒙脱土的负电性较强。选 择性絮凝剂也带负电，由于静电作用易在 负电性弱的钻屑和劣质土上吸附，通过桥 联作用将颗粒絮凝成团块而易于清除；而 在负电性较强的蒙脱土颗粒上吸附量较少， 同时由于蒙脱土颗粒间的静电排斥作用较 大而不能形成密实团块，桥联作用所形成 的空间网架结构还能提高蒙脱土的稳定性。 下图是完全絮凝与选择性絮凝示意图。
• 3．钻井速度高。如前所述，聚合物钻井液 固相含量低，亚微米粒子比例小，剪切降 粘性好，卡森极限粘度低，悬浮携带钻屑 能力强，洗井效果好，这些优良性能都有 利于提高机械钻速。在相同钻井液密度的 条件下，使用聚丙烯酰胺钻井时的机械钻 速明显高于使用钙处理钻井液时的机械钻 速。
• 4．稳定井壁的能力较强，井径比较规 则。只要钻井过程中始终加足聚合物 处理剂，使滤液中保持一定的含量， 聚合物可有效地抑制岩石的吸水分散 作用。合理地控制钻井液的流型，可 减少对井壁的冲刷。这些都有稳定井 壁的作用。在易坍塌地层，通过适当 提高钻井液的密度和固相含量，可取 得良好的防塌效果。
（三）、聚合物处理剂的主要作用机理
• 1、桥联与包被作用 • 聚合物在钻井液中颗粒上的吸附是其发挥作用的 前提。当一个高分子同时吸附在几个颗粒上，而 一个颗粒又可同时吸附几个高分子时，就会形成 网络结构，聚合物的这种作用称为桥联作用。当 高分子链吸附在一个颗粒上，并将其覆盖包裹时， 称为包被作用。桥联和包被是聚合物在钻井液中 的两种不同的吸附状态。实际体系中，这两种吸 附状态不可能严格分开，一般会同时存在，只是 以其中一种状态为主而已。吸附状态不同，产生 的作用也不同，如桥联作用易导致絮凝和增粘等， 而包被作用对抑制钻屑分散有利。
第7讲 完井液
4、泡沫(Foam)
① 定义：泡沫钻井是指钻井时将大量的气体（如空气和 氮气）分散在少量含起泡剂（表面活性剂）的液体中 作为循环介质的工艺。
② 液体是外相（连续相）；气体是内相（非连续相）；
产生粘度的机理是气泡间的相互作用。 ③ 当量密度：当量密度范围为0.3-0.8g/cm3 ；
④ 稳定泡沫条件：泡沫中液相占3.0-25％（体积比）即
1）气体/雾化体系的总体优点：
气体、雾化钻井技术是低密度流体钻井技术之一。由于气体、雾化的密度低， 因此对地层的回压小，可有效保护油气层，对流体敏感的产层损害最小，在一些 低压储层，原先使用常规钻井液钻井见不到油气的地层，使用气体钻井发现了工 业性油流和天然气； 使用气体、雾化为流体钻井时，气（液）柱静压力低于常规钻井液的流体静 压力。由于井内气（液）柱压力对地层孔隙压力小，降低了压持效应。因此能大 幅度提高钻井速度； 用气体还能在溶洞性或裂缝性地层和漏失性地层钻进，解决钻井液漏失问题； 在少量水（或钻井液）中加入表面活性剂，注入高速气体气流可形成雾状流 体，它在井底与地层水相混合，增加了高速气流的携带能力，有利于清洗井底， 叫雾状流体钻井； 钻头寿命长，比泥浆可提高寿命10%-20%；
④ 对环境无污染或污染可消除；
⑤ 体系稳定，保证安全下井；
⑥ 成本低，应用工艺简单。
长江大学石油工程学院钻井工程研究所
二、完井液体系及其应用
选择完井液应根据所钻油层的地层压力、岩石结 构特性及地层流体情况等不同条件，选择不同类型 和不同组成特性的钻井完井液。 国内外使用的钻井完井液种类很多。下表为美国 Signa工程公司提供的地层压力系数与优化钻井液类 型关系表
它是空气钻井过程中的一种过渡工艺。当钻遇含水层时
海洋石油深水钻完井技术措施
海洋石油深水钻完井技术措施随着人类对能源需求的不断增长，石油资源的开发已经成为全球范围内的关注重点。
在海洋石油开发领域，深水钻完井技术的发展和应用日益成熟，为海洋石油资源的开发提供了重要支持。
在深水钻完井的过程中，为了确保作业的安全和有效进行，需要采取一系列的技术措施来保障钻井和完井作业的顺利进行。
本文将对海洋石油深水钻完井技术措施进行详细介绍。
一、完井液体系技术完井液体系是深水钻完井中一个至关重要的技术环节。
完井液的选取应根据地质条件、温度、压力、目标层性质、目的井眼是否油性等因素进行综合考虑。
对于海洋深水完井井筒，通常需要使用高密度、高性能的完井液，以应对深水环境下的高压高温、高含盐度、高含气、低渗透率等特点。
为了保证完井液的稳定和可控性，还需要进行相应的化验和试验，以确定完井液的具体成分和性能指标。
在实际作业中，完井液的配方和调整需根据地质情况、油气藏类型和特性、目标层压力和温度等参数灵活调整，确保完井液的性能能够满足井下需要。
钻井液体系是深水钻井的关键环节之一。
在深水环境下，钻井作业受到多种复杂的地质条件和海洋环境的限制，因此需要使用高性能的钻井液来满足井下复杂环境对钻井液性能的要求。
目前，钻井液体系技术主要包括低固相含量、高渗透率、低滤失、稳定性好等方面的要求。
对于深水钻井作业，需要使用低比重的钻井液来应对井下高温高压的挑战，确保钻井液的性能和稳定性。
还需要根据不同的地质条件和井下环境，灵活调整和优化钻井液的配方，使其能够适应不同的井下工况，提高钻井效率和保障钻井安全。
三、钻柱设计与优化技术因为深水钻井环境下的钻井作业存在着复杂多变的地质条件和海洋环境的限制，钻柱的设计和优化显得尤为重要。
在深水环境下，钻井作业的钻柱需承受巨大的水深压力和井下地层的压力，同时还需要应对地质结构、温度、盐度、含气溶解性、流变性等诸多因素的挑战，因此需要对钻柱的设计进行精确的计算和优化。
合理的钻柱设计可有效降低因钻柱失稳、抑制压力失控等原因引起的事故风险和生产损失。
常用钻井液完井液技术课件
至饱和 • （2）、饱和盐水聚磺钻井液：膨润土浆 + 22.5% 改性
淀粉 + 22.5%磺化酚醛树脂类产品 + 0.20.4% KPAM（ 或CPA、MAN-101、SK等）+ 1.52% 磺化沥青类产品 + 1.52% SMC + 0.30.4% 盐抑制剂 + 0.5% 润滑剂 + 0.30.5% NaOH + 盐至饱和（有时根据需要，加入适量 SMT、FCLS及改性石棉等 • （3）、饱和盐水两性离子聚磺钻井液：膨润土浆（膨 润土含量5060 g/l）+ 0.10.2% JT-888 + 1% SDX + 0.5% CMC + 0.4% NaOH + 盐至饱和 + 重晶石至所需密度
四、钻井液常规性能
按照API推荐的钻井液性能测试标准，钻井液常规 性能包括： 1、钻井液密度。 2、钻井液漏斗粘度。 3、钻井液塑性粘度。 4、钻井液动切力。 5、钻井液静切力。 6、钻井液API滤失量。
7、钻井液HTHP滤失量。 8、钻井液pH值。 9、钻井液碱度。 10、钻井液含砂量。 11、钻井液固相含量。 12、钻井液膨润土含量。 13、钻井液滤液中各种离子的浓度等。
钻井液类型
• 1、分散钻井液 • 2、钙处理钻井液 • 3、盐水钻井液 • 4、饱和盐水钻井液 • 5、聚合物钻井液 • 6、钾基聚合物钻井液 • 7、油基钻井液 • 8、合成基钻井液 • 9、气体型钻井流体 • 10、保护油气层的钻井液
钻井液的体系分类没有严格的规定，多以其主要处 理剂的名称命名。如“钾盐聚合物钻井液”、“阳离 子聚合物钻井液”、“两性离子钻井液”等名称，实 际都可以归类于“聚合物泥浆”类。同时由于钻井液 中含有悬浮体颗粒，胶体颗粒，离子颗粒，在钻井过 程中这些不同状态的颗粒会随地层的特性而改变，更 会受人为加入处理剂的特性而改变。所以说对体系的 分类方法应辩证的分析。体系是服从于地下安全需要 的，体系名称是代表着一种主要矛盾方面的倾向。必 要时应及时调整“体系”以适应井下情况。
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19
PDF-HTA完井液现场应用
海水
过滤
不合格
检测NTU值
NTU≤30 合格 粒径90%≤2μm
按设计 加药
入井
搅拌1小时后 静置2小时以上
检测NTU值及 固相粒径分布
返出液排放或用罐回收利用
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记录留存
20
甲酸盐完井液体系
Formate Completion Fluid
COPYRIGHT:泥浆塘沽基地2滤海水或过滤地热水
处理剂：粘土稳定剂（HCS）、甲酸盐材料（PF-CONa 或PF-COK）、缓蚀剂（CA101）
应用： 渤海地区的酸敏性油田，如:BZ25-1A油田 产层压力较大的油田,如：JZ20-2油田
泥浆塘沽基地系列培训教材 完井液体系介绍
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1
完井液体系
过滤海水 NaCl盐水 KCl盐水 CaCl2盐水 PDF-HTA完井液
溴盐完井液
甲酸盐完井液
固化水堵漏压井液
隐形酸完井液体系
PDF-HTA Completion Fluid
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5
隐型酸完井液基本组成
配制介质：过滤海水或过滤地热水。 处理剂：粘土稳定剂（HCS）、隐型酸螯合剂（HTA）、缓蚀剂（ CA101）、返排剂（PF-WD）
密度调节剂：
NaCl/KCl PF-CONa/PF-COK CaCl2 CaCl2/CaBr2 CaBr2/ZnBr2 (1.01～1.20g/cm3)； (1.01～1.60g/cm3)； (1.01～1.39g/cm3)； (1.40～1.80g/cm3)； (1.81～2.30g/cm3)
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隐型酸完井液的腐蚀与防护
2.5
2
腐蚀速度（mm/a）
1.5
1
0.5
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 CA101缓蚀剂加量（%） 3 3.5
隐形酸完井液对钢材具有一定的腐蚀性，但加入缓蚀剂CA101后，腐蚀速 率小于0.076mm/a，可满足完井作用要求
严格按照设计加药
按照设计在过滤海水中加入药剂，搅拌均匀备用。检测pH值，凡与油层 接触的作业液pH<5。 保证入井流体的清洁 配好的完井液应静止2~3小时后再入井，入井时泥浆池搅拌器停开，以 避免底部可能存在的悬浮物入井。泥浆池底残留完井液出现明显悬浮物时及 时排放，并用过滤海水冲洗。作业时的返出液如果回收利用，须用地面罐回 收，先用10μm过滤芯粗过滤后再用2μm精细过滤。
甲酸盐属于强碱弱酸盐,水溶液显弱碱性,随甲酸盐浓 度的增加,碱性增强
饱和溶液
质量百分比含量
PH
甲酸钠
甲酸钾
45％
76％
9.4
10.6
甲酸铯
83％
9.0
对于碱敏性储层，生产甲酸盐时可同时用甲 酸来降低PH值
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甲酸盐水溶液的特性
甲酸盐不需固体加重材料就能达到高密度 溶液中无悬浮颗粒，高密度时仍保持低粘
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3
产生的背景
在钻井、固井或压井、修井等作业过程中，在井筒液柱正压差的作用 下，各种作业液中的固相微粒和液相不可避免会侵入储层。各种作业 液之间，各种作业液与储层流体、矿物之间均存在一定的不配伍，容 易造成储层损害，而且这种损害深度远远超过了射孔的深度，不可能 用射孔的方法来解除，从而导致储层损害，降低油井产能。 在长期的完井液和压井、修井液的实践中，基于腐蚀与防腐的工程技 术出发，都是使用碱性pH值环境的完井液和修井液 。 这些工作液体系经过大量的研究可以做到储层的低损害，技术参数达 到储层保护的要求，但是它不能解除和克服上述机理对储层已造成的 损害，不能进一步的改善储层，达到油井增产的目的。
原油与隐形酸完井液的混合比例在100：0到50：50范围时粘 度超过原油本身，说明有增粘现象。
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PF-WD稀释剂的降粘作用
80000 70000 60000
粘度（m p a • s ）
50000 40000 30000 20000 10000
当PF-WD加量增大 ，原油/完井液以 90∶10的混合液 粘度减小，当加 量为1.5~2.5%时 ，混合物粘度小 于原油本身粘度。
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5 HTA加量（%）
0.6
HTA改变了各种作业液的pH值环境，消除有机垢和无机垢沉淀，可使前 期作业液的浊度值降到30NTU，满足现场施工要求对储层保护的要求。
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10
隐型酸完井液的特点-----解除屏蔽暂堵
120 100
溶解率（%）
20
15
说明：1）射孔液为第一次与油层接触的液体，所以PF-HCS和螯合剂加量相对较大，这样更有利于 防止油层中粘土的水化膨胀、运移，以及消除前期作业中滤液产生的沉淀。 2）封隔液为长期置于套管与油管之间的液体，应注意加烧碱将PH值调至9~10，并加入PFCA101防腐杀菌剂。
3）如果密度低时，用KCl等无机盐l调节。
pH值
溶液中HTA浓度增加，pH值下降，当HTA加量为0.5%时，钻井 液滤液和水泥浆滤液的混合溶液pH值从9.0降到1.0
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隐型酸完井液的特点-----消除无机沉淀
250
浊度（NTU）
200
地层水与水泥浆滤液
150 100 50 0
泥浆滤液与水泥浆滤液
0
1.2ｇ／ｃｍ3甲酸钠溶液粘度稍高于3cp 1.48ｇ／ｃｍ3甲酸钾溶液粘度约为3cp 2.3ｇ／ｃｍ3甲酸铯塑性粘度仍低于4ｃp
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25
甲酸盐的实际结晶温度与密度的关系
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18
PDF-HTA完井液现场应用
清洗管汇与井筒 每口井射孔作业前，对泥浆池、套管及钻具用海水冲洗，用烧碱水 (pH=12)浸泡2~5小时。再用海水+砂洗液+清洗液及过滤海水进行清洗，直 至最后返出液的NTU值与出口基本接近(约26~29)，稳定半小时左右。 检测过滤海水质量 配制完井液的海水均用2μm过滤器过滤，过滤器出口的海水浊度值 NTU≤30，粒径<2μm。如果达不到要求，重新过滤。
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隐形酸完井液与原油配伍性
原油/完井液 100/0 90/10 80/20 70/30 60/40 50/50 粘度值（mpa.s） 45067 73066 71688 70309 67211 60658 原油/完井液 40/60 30/70 20/80 10/90 0/100 粘度值（mpa• s） 30329 —— —— —— ——
原油∶完井液=90∶10
0 0 0.5 1 1.5 H X S 稀释剂（% ） 2 2.5 3
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PDF-HTA完井液现场应用
项目名称 过滤海水 烧碱 氧化镁 PF-HCS PF-BPA PF-CA101 PF-HEC PF-JWY 破胶剂 PF-HTA PF-OSY 工作液 1M3 封隔液 1M3 2~4 1 配 方 加 量（kg） 射孔液 堵漏液 清洗液 3 3 1M 1M 1M3 20 20 20 7 30 2 2~3 3 0.2 3 2 12 15 15 水填充液 1M3 稠 塞 1M3
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6
粘土稳定剂的加量
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 HCS加量（%） 3 4
防膨率（%）
HCS在加量超过2%时防膨率趋于稳定，故粘土稳定剂 HCS最佳加量为2%。
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粘土稳定剂的加量
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4
隐型酸完井液
国外各油公司在完井作业后，采用酸洗的方式来解除液相、处理剂和酸溶性 暂堵剂对储层的损害。 如果改变完井液和修井液的pH值环境为酸性，一方面改变了高价金属离子的 存在环境，可以防止各种有机垢和无机沉淀的产生；另一方面，如果前期作 业液中形成了有机垢和无机沉淀，可用酸性完井液和修井液来解除，而且对
隐型酸完井液的特点-----解除有机堵塞
处理剂名称 0.6%HEC 0.5%PF-plus 0.3%Drispac-H V 1.0%DFD 1.0%NaPAN 粘度（s） 降解率% 粘度（s） 降解率% 粘度（s） 降解率% 粘度（s） 降解率% 粘度（s） 降解率% HTA 浓度（%） 0 824.4 — 693.9 — 610.6 — 591.8 — 425.7 — 0.1 570.5 30.8 464.2 33.1 423.8 30.6 349.2 41.0 292.0 31.4 0.2 408.9 50.4 308.1 55.6 304.7 50.1 239.1 59.6 218.8 48.6 0.3 260.3 68.4 190.1 72.6 187.5 69.3 149.1 74.8 160.1 62.4 0.4 151.7 81.6 113.1 83.7 113.6 81.4 81.1 86.3 103.4 75.7 0.5 74.2 90.0 60.4 91.3 62.9 89.7 32.0 94.6 62.1 85.4
80 60 40 20 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 HTA加量（%） 0.6