保护油气层钻井液技术研究

保护油气层钻井液技术研究

【摘要】外来的液体、固相侵入油气层时，致使油气层的固有状态发生变化，使油气层的渗透率、孔隙度的物性参数下降，进而对油气藏的勘探开发产生不利影响。凡是与油气层接触的任何液体、与油气层相关的任何施工作业都可能造成油气层不同程度的伤害，因此，在钻井过程中，对油气层的保护是一个复杂的系统工程。第一种侵入油气层的外来液体就是钻井液，其侵入油气层后，都会对油气层产生一定的影响，因此，油气层保护的钻井液技术研究，是油气层保护系统工程中的重中之重

【关键词】油气层保护钻井液技术研究

1 油气层保护技术介绍

1.1 广谱屏蔽暂堵保护油气层技术

该技术主要通过油气层的d流动50、大流动孔喉来确定不同渗透率条件下的暂堵粒子的直径，不仅弥补了以往暂堵技术的缺陷，而且使屏蔽暂堵的理论更具科学依据。

国内的大多数油田都是断块型的砂岩油气藏，油藏的纵向、层间、横向、层内都存在着严重的不均质性，，各断块之间油藏特性差异很大，无规律可循。广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术提出了d流动50和油气层渗透率贡献值的概念，在确定暂堵方案时，依据油气层的d流动50和最大流动孔喉直径来确定不同渗透率段下的暂堵剂粒子的直径，克服了传统屏蔽暂堵技术确定暂堵剂粒径时存在的不足，较好地解决了非均质砂岩油藏油气层保护难题。

1.2 理想充填屏蔽暂堵保护油气层技术

对于保护油气层的钻井液，必须加入具有连续粒径分布的暂堵剂颗粒来有效地封堵油气层的各种孔喉，才能取得理想的油气层保护效果。30%的大孔隙对渗透率的贡献大约为85%，因此，对大孔隙进行暂堵保护可以减轻油气层损害。单一暂堵剂很难取得理想的暂堵效果，只有当暂堵剂颗粒累计体积百分数与d1/2成正比时，可实现颗粒的理想充填，因此，将几种不同粒径的暂堵剂复配使用，比较容易得到给定油气层的理想充填暂堵方案。

1.3 广谱成膜封堵油气层保护技术

利用特殊聚合物处理剂，在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，能有效封堵岩石表面较大范围的孔喉，形成致密封堵膜，封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，钻井液及其滤液完全被隔离，不会渗透到地层中，可以实现近零滤失钻井。它具有承压能力强，防漏堵漏效果明显，保护油气层的特点。

由于钻井液含有的特殊聚合物聚集成可变形的胶束，这些胶束和复配暂堵剂粒子单独或共同作用，迅速地封堵油气层孔隙，在孔喉处形成低渗透性的封堵带，阻止了钻井液的进一步侵入。在近井壁形成致密的非渗透封堵薄层（膜），有效封堵不同渗透性地层和泥页岩地层微裂缝，防止钻井液颗粒向油气层运移，钻井液及其滤液完全不会渗透到地层中，实现近零滤失钻井，减小钻井液对油气层的损害，从而保护油气层。

2 油气层保护采取的措施

2.1 钻井液体系及油气层保护技术确定原则

（1）非目的层井段所用钻井液体系必须适应地层特性，目的层井段钻井液体系选择必须兼顾地层特性和水平井完井方式；

（2）钻井液性能稳定，易于维护处理，能满足各种钻井施工工况的要求；

（3）油气层保护技术的选择必须依据水平井完井方式需要而定。对于筛管完井，推荐选择无固相钻井液体系配合非渗透油气层保护技术；对于射孔完井，建议采用广谱成膜封堵油气层保护技术。

2.2 油气层保护措施

（1）采用石灰石粉等可酸溶材料或可溶盐作为加重剂，以利于完井后采取压裂酸化解堵，从而提高原油产量。

（2）进入目的层前调整好各项钻井液性能参数，按照室内研究成果在体系中逐渐加入油气层保护添加剂，进入油气层井段后及时补充，保证其在钻井液中有效含量相对稳定。

（3）进入水平井段后控制钻井液API失水在3.0～4.0ml，高温高压失水小于12ml，减少滤液对油气层的污染，同时保证固控设备二十四小时连续运转，尽量降低钻井液中的有害固相含量，减少固相侵入。

（4）钻进过程中及时补充其它处理剂，保证钻井液性能稳定，避免事故复杂的发生，加快钻井速度，从而缩短油气层浸泡时间。

（5）其它配合措施

①用原油配合润滑剂解决水平井的润滑问题。定向前混油，钻进时及时补充，保证原油含量达到6-8%，根据施工状况补充其它润滑剂，使钻井液的润滑性满足现场施工需要。在大斜度井段滑动钻进时如果发生拖压，可在钻井液中补充膨化石墨或加入塑料微珠。

②采用适当的钻井液密度配合防塌剂解决井壁稳定问题。施工中根据邻井资料和地层坍塌压力控制合理的钻井液密度，保证井壁处于力学稳定。同时根据每口井所用钻井液体系加入相应的防塌材料，提高钻井液的抑制性，防止地层粘土水化膨胀而坍塌。

③采用合理的钻井液流变参数配合适当的工程措施解决井眼净化问题。

a.在定向井段和水平井段钻井过程中，聚合物钻井液和有机正电胶钻井液体系的粘度控制在50s 左右，其它钻井液体系的粘度必须大于50s，钻井液的动切力必须大于8Pa，动塑比大于0.40。

b.对于∮215.9mm井眼，泵排量应大于30l/s，降低岩屑床的形成速度。

c.正常钻进时，每钻进100～200m搞一次短起下钻，如果钻进速度慢，连续钻进24h必须进行一次短起下钻，以便及时破坏和清除岩屑床。

d.当钻井速度较快时，接单根前必须进行技术划眼一至两次，以便新钻屑及时离开钻头，防止沉砂卡钻。

e.用好四级固控设备，尤其是离心机，保持钻井液中含砂量低于0.3%，保证入井钻井液清洁。

3 油气层保护技术规范

（1）对油气层特性和完成井资料进行调研，包括地质分层、岩性描述等，为优选钻井液体系提供依据。

（2）油气层特性分析研究，包括岩矿物征、油气层物性、储渗空间、流体性质、油气层敏感性分析等，以确定针对油气层优选的钻井液体系及复配暂堵剂方案等。

（3）确定钻井液体系及保护油气层技术方案，并对方案进行实验评价，针对评价的结果进行方案调整，直到达到最优保护油气层效果。

（4）进入目的层前50～100m调整好钻井液各项性能参数，按照室内优选的油气层方案逐渐加入与油气层配伍的复配暂堵剂，超低渗成膜剂等油气层保护添加剂，进入目的层后根据需要及时补充，保证其在钻井液中的有效含量相对稳定。

（5）对于水平井，在确定入窗后按照室内优选的油气层方案逐渐加入油保材料。

（6）普通井控制API滤失量为5～6ml，HTHP滤失量为小于15ml；水平井控制API滤失量为3～4ml，HTHP滤失量为小于12ml，以减少滤液对油气层的污染。