超低渗透钻井液工艺技术探讨

超低渗透钻井液工艺技术探讨
摘要：超低渗透钻井液技术能限制钻井液侵入和钻井液产生的压力侵入，有利于提高井壁强度、保持地层岩石的完整性、减少机械性不稳定地层的许多问题以及减少地层伤害、提高油气井产能。

而且，该超低渗透钻井液能生物降解，对环境无害，能用于水基、油基和合成基钻井液中。

本文主要对超低渗透钻井液特点进行了分析，也介绍了钻井液的作用机理。

关键词：超低渗透钻井液机理
超低渗透钻井液是在特殊聚合物处理剂的作用下，在井壁岩石表面形成胶束以对岩石表面各类直径的孔喉实现封堵，还能在表面形成超低渗透封堵膜，对不够渗透性地层与微裂缝泥页岩地层达到有效封堵，这是利用到了聚合物胶束和胶粒界面的吸力和可变形性，能完全隔离钻井液与滤液，避免了对地层的渗透实现零虑失钻井。

同一配方的超低渗透钻井液就能实现不同渗透性地层的封堵，具有自适应广谱防漏堵漏效果。

对于传统钻井液，其固体颗粒桥堵作用由颗粒分布和地层孔喉大小之间的吻合程度决定，适应范围较小。

超低渗透钻井液能在岩石表面快速的形成封堵薄层，不需要深入岩石深处，消弱封堵膜的作用可以通过消除过平衡力达到，且反向流动就能清楚封堵膜，这就方便了完井和生产过程中的封堵层清除，避免了永久堵塞给储层带来的伤害。

超低渗透钻井液封堵隔层有着较高的承压能力，对漏失压力和破裂压力梯度都有很好的提高，从而实现了安全密度窗口的扩大，对于钻长裸眼多套压力层系以及压
力衰竭地层中产生的技术难题，如卡钻、漏失、坍塌以及油层损害等。

超低渗透钻井液形成的封堵层很薄，位于表面且有着较强阻隔压力传递能力，相对比常规钻井液的泥饼，能有效的避免泥饼压差卡钻现象。

一、超低渗透钻井液特点分析
超低渗透钻井液添加剂为细小固体颗粒与多种低相对分子质量聚合按一定比例配制得到的混合物。

其成分因为聚合物与固体颗粒表面的改变而呈现不同的润湿性和溶解性，超低渗透钻井液添加剂就是按照一定的比例对这些成分进行混合。

在水溶性流体内加入这种混合物后，亲油物质被少量溶解和润湿，通过缔合形成聚集体将体系能量降到最低。

这与表面活性剂中的胶束形成情况类似，只是结构相对简单且对矿化度和压力的变化不敏感，高温的稳定性相对较好。

对于加入到油基钻井液中的产品，与加入到水溶性流体中的机理类似，只是聚集体由更多的亲油性成分组成，这也是能在岩石表面形成超低渗透屏蔽层的关键因素。

封堵层能直接避免了流液侵入与压力传递，在钻井液进入地层的瞬间就可以形成。

在过平衡压力作用下，常规泥浆添加剂形成的泥饼在滤液通过时会出现连续性渗漏。

同时，聚集体还能对裂缝与层理面形成封堵和保护。

超低渗透钻井液的特点主要是体现在以下几个方面：因为在岩石中的侵入深度有所限制，有着很低的动虑失性能，能有效防止页岩受到钻井液侵入，对页岩缝隙的封闭可以避免钻井液对地层的渗透，其虑失量也不是时间的平方根函数；在地层形成的封闭膜会在
压差作用下附着在井壁；渗透率恢复情况在膜可实现有效清除下更加良好，利于提高产能；有着更好的环保性能。

二、超低渗透钻井液的作用机理
1.减小储层伤害和降低虑失的机理
超低渗透钻井液在钻井使用中，钻井液中的聚合物会聚焦而形成可变性的胶束，在其向页岩渗透的过程中，胶束会在页岩上迅速铺开以及在孔喉处形成低渗透封闭膜，能有效防止其钻井液的渗透。

对于因钻进施工而带来的页岩裂缝，超低渗透钻井液会对裂缝形成填塞，裂缝碎片和孔隙表面会出现一定的张力，张力会随着孔隙与碎片的减小而加大，在此作用下阻止了钻井液的进一步虑失。

由于超低渗透钻井液能在通过井壁表面时形成封堵膜，该膜的致密度和无渗透性能对不同地层与微裂缝泥页岩地层形成有效封堵，井壁外形成的保护层也完全隔离了钻井液和其他滤液，不会对地层渗透，朝零虑失钻井靠近，减少了地层内粘土颗粒的转移，对油气层形成有效的保护。

2.提高地层承压能力的机理
钻井施工中井壁与钻具之间形成的摩擦力会通过钻杆形成过平衡压力而作用在井壁上，过平衡压力过大会对井壁造成危害，形成坍塌和钻井液严重漏失的后果，需要对其进行减弱和消除。

在超低渗透钻井液体系中，钻井液的良好封堵性能可以极大的消除过平衡压力，避免压力传送到地层，从而减少了因过平衡力带来的钻杆冲击而不会出现坍塌和钻井液严重漏失的情况。

3.消除压差卡钻机理
钻井液液注压力和地层孔隙压力之间的差成为压差，过大的压差会导致卡钻。

在钻杆和易渗透地层接触时，钻杆会因为钻井液产生的过平衡压力而顶靠井壁，发生卡钻。

对压差卡钻进行分析，可发现一个重要的因素是钻井液滤饼的性能，滤饼的加厚会导致钻杆上泥饼的增加，也增加了与钻杆的接触面积，从而更容易发生卡钻。

对于超低渗透钻井液，岩石表面形成的低渗透屏障保证了钻井液的虑失量，也减少了滤饼的厚度，组织了压差向地层的传递，大大降低了卡钻的风险。

4.堵漏机理
超低渗透钻井液的胶束可在弱胶结地层的裂缝形成有效屏障的
同时，也可通过薄片对液体的吸收而膨胀，对漏失处的封堵材料形成束缚，受到压力时将颗粒中的滤液挤出，一般封堵材料为去水化，对于漏失处的封堵效果更好。

其在钻井液的胀流星作用下而粘在一起，粘度会随着流速的增加而增大。

在虑失区，钻井液渗漏到地层后因膨胀剂而停留，形成的架桥封堵可抵抗超过6.895mpa的压差。

对于不同胀流性的钻井液需要添加不同用量的添加剂。

三、超低渗透钻井液的关键处理剂
在超低渗透钻井液体系中关键的因素是可形成超低渗封闭层的
材料。

在实验室相关实验表明，超低渗透钻井液处理机中的聚合物加入到水基钻井液时，由于其疏水性与亲水性等特点而在井壁表面形成媳妇的双分子层，其向空间的纵深延伸，在聚合物浓度增加的
情况下还可形成球形聚集体而形成封闭层。

对比常规处理剂，超低渗透钻井液的处理剂需要有部分水溶性和油溶性，具有可变性粒子来适应尺寸范围较大的微裂缝和孔隙，防塌性能较好，能有封闭和化学抑制协通作用，且满足环保要求。

综合以上要求，可以选用有以下几类：通过天然产物中提炼而成的胶束聚合物，能溶于非极性溶剂且在水中不溶解只溶胀；通过不同植物加工混合得到的植物衍生物，在渗透率高的地层可辅助封闭膜的形成；由烃类组成的可变性聚合物，在分子间作用下形成胶束，可提供可变性粒子来封闭裂缝和孔喉；有机合成聚合物，在水中形成膨胀倍速高速度快的弹粘体而对高渗透层形成封闭层；通过高级脂肪醇树脂经水溶性加工而得到的改性聚合物，封堵后易降解、无毒。

参考文献
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