屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术1

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保护油气层钻井完井液技术2010-0902

1.2.2 油气层敏感性评价
指通过岩心流动实验对油气层的速敏、水敏、盐敏、碱敏和酸敏性强弱及其所引起的油气层损害程度进行评价，通常简称为五敏实验。
A.速敏评价实验
B.水敏评价实验 C.盐敏评价实验 D.碱敏评价实验 E.酸敏评价实验
Ａ速敏评价实验
在钻井、完井、试油、注水、开采和实施增产措施等作业或生产过程中，流体的流动引起油气层中的微粒发生运移，致
用不当，经常会影响测井资料与试油结果对储层物性参数
的正确解释；在钻井完井作业中应用保护油气层配套技术，可以使油气井产量得到明显提高，同时可以大大减少试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本；
保护油气层有利于油气井产量和油气田开发经济效益的提高；
有利于油气井的增产和稳产，在油气开采的漫长时期，
–油藏类型、储层特点 –钻井液完井液类型及参数 –屏蔽暂堵剂规格要求及加量 –油气层保护施工技术措施
1.2油气层损害的评价方法
岩心分析油气层敏感性评价工作液对油气层的损害评价油气层损害的矿场评价技术简介
1.2.1 岩心分析
岩心分析——认识油气层地质特征的必要手段，保护油气
层技术中不可缺少的基础工作。油气层的敏感性评价、损害
现象均称为对油气层的损害。
表现形式：油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝
对渗透率和油气相对渗透率的降低。渗透率降低越多，油气层损害越严重。
保护油气层：主要是指尽可能防止近井壁带的油气
层受到不应有的损害。
1.1.2保护油气层的重要性
在油气勘探过程中，保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算；在探井的钻井完井过程中，如果钻井液完井液的设计和使

第4章钻井过程中保护油气层技术

（1）所用各种处理剂对油气层渗透率影响小。
（2）尽可能降低钻井液处于各种状态下的滤失量及泥饼渗透率, 改善流变性, 降低当量钻井液密度和起下管柱或开泵时的激动压力。（3）钻井液的组分还必须有效地控制处于多套压力层系裸眼井段中的油气层可能发生的损害。
二、钻开油气层的钻井液类型
为了达到上述对保护油气层的钻井液要求 ,
境适合其繁殖生长 , 就有可能造成喉道堵塞。
4. 相渗透率变化引起的损害
钻井液滤液进入油气层 , 改变了井壁附近地带
的油气水分布, 导致油相渗透率下降 , 增加油流阻
力。对于气层 , 液相 ( 油或水 ) 侵入能在油气
层渗流通道的表面吸附而减小气体渗流截面 , 甚至
使气体的渗流完全丧失 , 即导致 " 液相圈闭 " 。
层之前, 转用与油气层相匹配的屏蔽暂堵钻井
液。
2、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, 其孔隙压力超过上部地层的破裂压力。对此类地层, 可在进入高压油气层之前进行堵漏, 提高低压地层承压能力, 堵漏结束后进行试压, 证明上部地层承受的压力系数与下部地层相当时, 再钻开下部油气层, 否则一旦用高密度钻井液钻开油气层就可能发生井漏, 诱发井喷 , 对油气层产生损害。
5) 改性钻井液
特点：在钻开油气层之前, 对钻井液进行改性, 使其
与油气层特性相匹配,不诱发或少诱发油气层潜在损害因素。
改性途径:
(1) 降低钻井液中膨润土和无用固相含
量, 调节固相颗粒级配。
(2) 按照油气层特性调整钻井液配方,尽可能提高钻
井液与油气层岩石和流体的配伍性。
(3)选用合适类型的暂堵剂及加量。

屏蔽暂堵技术在水平井冲砂液中的应用

屏蔽暂堵技术在水平井冲砂液中的应用第1章前言1.1 油气层损害随着经济的发展，人们对能源的需求越来越大，促使油田公司研究与应用各种新技术，水平井、大位移井、分支井、侧钻水平井等各种特殊工艺井迅速发展，以获得更多产能。

然而，人们在实践中逐渐认识到，减少对油气层的伤害是获得能源的更重要的途径。

油气储层在钻井、完井、开采等勘探开发作业过程中、由于油藏本身物理、化学、热力学和水动力学等原有平衡状态的变化，以及各种作业因素的影响，往往使外来工作液与地层岩石之间和外来工作液与地层内油气水流体之间发生物理化学作用，从而导致储集层受到损害。

国内外大量的生产实践证明，地层损害一方面降低产能及产量，影响试井与测井资料解释，严重时可导致误诊，漏掉油气层甚至“枪毙”油气层，还会造成储量估算不准，影响合理制定开发方案；另一方面，地层损害增加试油、酸化、修井等井下作业量，因而提高生产成本。

所以油气层保护直接关系到油气田勘探开发效果。

1.2 油气层保护研究和实施程序油气层保护研究和实施，一般按如下程序进行：（1）首先分析储层孔隙结构的特点、所含粘土矿物的分布、类型及数量、地层水的性质及各种微粒的类型，研究储层中的潜在危害。

（2）根据储层的潜在影响，进行敏感性评价，确定出储层的敏感程度。

（3）从潜在影响和敏感性出发，研究储层损害机理。

（4）根据损害机理，研究或选择钻井液、完井液的类型及成分，以及完井工艺技术，提出油气层保护技术措施。

（5）按油田作业工序，逐一实施保护油气层措施。

（6）用测井或试井的办法评价油气层保护技术的对应效果，由反馈效果进一步研究机理，完善油气层保护技术。

可以看出，储层敏感性评价是研究油气层损害原因和制定保护油气层钻井液措施的重要基础。

1.3 油气层保护技术的主要思路（1）不该进入的工作液、外来流体和固相，要使之不进入至少要少进入储层。

主要措施是确定合理的井身结构、采用平衡钻井、必要时采用屏蔽暂堵技术等。

（2）不可避免要进入的流体应是良性的、配伍性好的、最好是无固相的。

福山油田保护油气层钻井完井液技术研究

ＷＡＮＧＪｉａｎ — ｂｉａｏ（ＮｏａｈＣｈｉｎａＢｒａｎｃｈ，ＳＩＮＯＰＥＣ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５００４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｓｈａｎｏｉｌｉｅｆｌｄｉｓａｔｙｐｉｃａｌｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓ１０％一２０％．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｉｓ３５×１０～ｍ．Ｉｔｂｅｌｏｎｇｓｔｏｍｅｄｉｕｍｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｌｏｗｐｅｍｅｒａｂｉｌｉｔｙｒｅｓｅｖｏｒｉｒ，ａｎｄｐａｒｔｂｅｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗｐｏｒｏｓ－
ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｓｈｉｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｏｒａｒｙｐｌｕｇｇｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｌｕｉｆｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔｏｉｌ — ｇａｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈｇｏｏｄｅｆｅｃｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｒｅｓｅｖｏｒｉｒ；ｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｆｌｕｉｄｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｏｒａｒｙｐｌｕｇｇｉｎｇ；Ｆｕｓｈａｎｏｉｌｆｉｅｌｄ

钻井过程中的保护油气层技术

与使
6)正电胶钻井液
用范
7)甲酸盐钻井液
围分
8)聚合醇 (多聚醇)钻井液
9)屏蔽暂堵钻井液
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① 无固相清洁盐水钻井液密度可在3范围内调整。
表5-1 各类盐水溶液所能到达的最大密度
盐水液
KCl NaCl KBr HCOONa HCOOK HKOOCS CaCl2 NaBr NaCl/ NaBr CaCl2/CaBr2 CaBr2 ZnBr2/ CaBr2 CaCl2/CaBr2/ZnBr2
得的渗透率；
K切为被切后所生岩心用地层水测得的渗透率。
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压差 /MPa 0.10 0.20 0.30
0.40 0.50
压差对屏蔽暂堵效果的影响
暂堵后渗透率Kw2 /10-3μm2
Kw2/ Kw1
51.98
0.044
7.90
0.0067
1.19
0.0010
0.64
0.00054
0.63
0.00053
Ø 对井身结构和钻井工艺无特殊要求
Ø 对油气层损害程度小 Ø 被广泛作为钻开油气层的钻井液
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改性方法：
a. 降低钻井液中膨润土和无用固相含量，调节固相颗
粒级配; b. 按照所钻油气层特性调整钻井液配方，尽可能
提高钻井液与油气层岩石和流体的配伍性;
c. 选用适宜类型的暂堵剂及加量
d. 降低静滤失量、动滤失量和HTHP滤失量，改善流变性与泥饼质量
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第二节保护油气层的钻井液技术
一、钻井液在钻井中的主要作用
冲洗井底和携带岩屑
破岩作用
钻

简介！屏蔽暂堵技术

简介！屏蔽暂堵技术屏蔽暂堵技术的构思是利用油气层被钻开时，钻井液柱压力与油气层压力之间形成的压差，迫使钻井液中人为加入的各种类型和各种尺寸的固相粒子进入油气层孔喉，在井壁附件快速、浅层、有效的形成一个损害堵塞带。

所谓快速形成是指在几分钟到十几分钟；所谓浅层是指堵塞尝试控制在5cm以内；所谓有效是指损害带渗透率极低，甚至为零。

此损害堵塞带能有效的阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入地层，对于射孔完成井来讲，由于损害带很薄，可通过射孔解堵。

屏蔽暂堵技术是根据储层孔喉尺寸及其分布规律，在钻通油层前20~50m将钻井液中的固相颗粒调整到与之相匹配，既加入高纯度、超细目、多级配的刚性架桥、充填粒子和变形粒子等固相颗粒。

有意识地在很短时间内在储层距井壁很小的距离内产生严重的暂时堵塞，使渗透率急剧下降，从而有效地阻止钻井液和后继施工对储层地继续损害。

最后用射孔穿透来解堵使储层地渗透率恢复到原始水平。

它是利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素（压差和钻井液中固相颗粒），将其转变为保护油气层的有利因素，达到减少钻井液、水泥浆、压差和浸泡时间对油气层损害的目的。

该技术是在研究油层物性参数（渗透率、孔隙度、孔喉分布、孔喉对渗透率的贡献值、地层温度）的基础上有针对性的选择桥塞粒子、填充粒子和软性封堵粒子，使其能在钻开油层的短时间内在井筒附近形成渗透率为零或接近零的保护带，从而达到保护油层的目的。

屏蔽式暂堵技术的物理模型（如下图）在钻井过程中，污染储层的一个最大原因就是不该进入储层的工作液、外来流体（以及滤液）和固相颗粒进入了储层。

而屏蔽暂堵技术的目的是，在一定的机理下，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无法消除的因素（正压差和固相粒子）转化成实现这一技术的必要条件和有利因素，达到保护油气层的目的。

应用屏蔽暂堵技术在目前而言是比较理想的保护储集层的手段。

上图是一个理想孔喉中的颗粒堵塞情况。

第五章钻井过程中的保护油气层技术

第五章钻井过程中的保护油气层技术第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析一、钻井过程中油气层损害原因钻井的目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害的油气井。

钻井中对油气层的损害不仅影响油气层的发现和油气井的产量。

钻开油气层时，在正压差、毛管力作用下，钻井液固相进入油气层造成孔喉堵塞，液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。

钻井液中固相对地层渗透率的影响二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素影响油气层损害程度的工程因素：压差、浸泡时间、环空返速、钻井液性能（与固相、滤液和泥饼质量密切相关）第二节保护油气层的钻井液技术一、钻井液在钻井中的主要作用钻井液的作用：冲洗井底和携带岩屑；破岩作用；平衡地层压力；冷却与润滑钻头；稳定井壁；保护油气层；获取地层信息；传递功率二、保护油气层对钻井液的要求1.钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要2.钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配3.钻井液必须与油气层岩石相配伍4.钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍5.钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要三、钻开油气层的钻井液类型目前保护油气层钻井液技术已从初级阶段(仅控制钻井液密度、滤失量和浸泡时间)进入到比较高级的阶段。

针对不同类型油气藏形成了系列的保护油气层钻井液技术。

1.水基钻井液由于水基钻井液具有成本低、配置处理维护较简单、处理剂来源广、可供选择的类型多、性能容易控制等优点，并具有较好的保护油气层效果，是国内外钻开油气层常用的钻井液体系。

按钻井液组分与使用范围分：1)无固相清洁盐水钻井液2)水包油钻井液3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液4)低膨润土聚合物钻井液5)改性钻井液表5-1 各类盐水溶液所能达到的最大密度6)正电胶钻井液7)甲酸盐钻井液8)聚合醇(多聚醇)钻井液9)屏蔽暂堵钻井液①无固相清洁盐水钻井液密度可在1.0~2.30g/cm3范围内调整。

屏蔽暂堵技术

屏蔽暂堵技术概念屏蔽暂堵技术是根据储层孔喉尺寸及其分布规律，在钻通油层前20-50m将钻井液中的固相颗粒调整到与之相匹配，既加入高纯度、超细目、多级配的刚性架桥、充填粒子和变形粒子等固相颗粒，有意识地在很短时间内在储层距井壁很小的距离内产生严重的暂时堵塞，使渗透率急剧下降，从而有效地阻止钻井液和后继施工对储层地继续损害，最后用射孔穿透来解堵使储层地渗透率恢复到原始水平。

技术构思是利用油气层被钻开时，钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差，迫使钻井液中人为加入的各种类型和各种尺寸的固相粒子进入油气层孔喉，在井壁附近快速、浅层、有效的形成一个损害堵塞带。

所谓快速形成是指在几分钟到十几分钟；所谓浅层是指堵塞深度控制在5cm以内；所谓有效是指损害带渗透率极低，甚至为零。

此损害堵塞带能有效的阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层。

对于射孔完成井来讲，由于损害带很薄，可通过射孔解堵。

完善钻井液屏蔽暂堵剂优选方法在钻井过程中，污染储层的一个最大原因就是不该进入储层的工作液、外来流体（以及滤液）和固相颗粒进入了储层。

应用屏蔽暂堵技术在目前而言是比较理想的保护储集层的手段。

屏蔽式暂堵技术的物理模型屏蔽式暂堵技术的物理模型示意图见图6-1。

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屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术(简称屏蔽暂堵技术)主要用来解决裸眼井段多压力层系地层保护油气层技术的难题，其原理是利用钻井液液柱压力与油气层孔隙压力之间的压差和钻井液中的固相处理剂，在油气层被钻开的极短时间内在井筒近井壁附近形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带，此屏蔽暂堵带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层，对油气层造成污染，而形成的屏蔽暂堵带能够通过射孔解堵。

该技术已广泛应用于钻井实践中，取得了较好的效果。

屏蔽暂堵理论是针对孔隙型砂岩油气层提出的一种保护油气层理论，它的技术要点是：根据储层岩心压汞实验得到储层孔隙直径分布曲线，从而计算出储层平均孔喉直径，按1／2～2／3孔喉直径选择油气层保护添加剂的粒径。

在进入油气层前加入油气层保护添加剂，调整钻井液中的固相粒径分布，从而将钻井液转化为保护油气层钻井完井液，达到保护油气层的目的。

传统屏蔽暂堵保护油气层技术在计算储层平均孔喉直径时是将储层所有孔喉都参加了计算，它忽略了两个因素，一是不同的孔喉直径对储层渗透率的贡献是不同的，大的储层孔喉数量少，但它对储层渗透率的贡献大，微小孔喉数量大，但对储层渗透率的贡献小；二是由于储层的非均质性，在储层存在孔喉直径极小的微孔隙，这些孔隙中的流体在目前的开采条件下是不流动的，因此，封堵这些孔隙也是没有意义的。

如果将这些孔喉用于计算平均孔喉直径，那么理论计算的平均孔喉直径将大大小于储层实际流动的平均孔喉直径，根据这样的计算结果选择的油气层保护剂其封堵效果较差，起不到堵塞主要流通孔道的作用。

广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术是对传统屏蔽暂堵保护油气层技术理论的继承与发展，该技术是依据储层的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缺陷，使得屏蔽暂堵理论更具科学性，其主要技术要点如下。

(1)分析研究储层渗透率变化规律，采用所研究区块储层(取心井)岩心实测的渗透率与孔喉特性数据，计算出渗透率贡献值达到97％(±1％)时储层孔喉的平均直径d流动50，以及储层最大孔喉直径d max。

渗透率贡献值3％的微小孔喉没有考虑的主要原因：由于孔喉直径极小，在储层中常被不流动的流体所占据，容易造成永久伤害，在目前开采条件下不可能开采出该孔隙中的油和气，封堵这部分孔喉没有实际意义；如果把它的孔喉直径累计到求d50的值中去，会使该值大幅度降低，起不到堵塞主要流通孔道的作用。

(2)依据储层的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，按1／2～2／3储层的d流动50来选择架桥粒子的出，。

充分考虑砂岩油藏的非均质性，根据目标区块油气层渗透率的分布规律确定各种粒径暂堵剂的比例，并使其在钻井液中的含量大于4％；按1／4储层孔喉的平均直径d流动50选择充填粒子直径d50，其加量大于1．5％。

在选择架桥粒子时，还必须考虑架桥粒子的d90等于1／2～2／3储层最大孔喉直径。

(3)选用沥青类产品作为可变形粒子添加剂，加量为2％，但其软化点应高于油气层温度10～50。

C。

如地质录井要求使用低荧光钻井液，则可使用乳化石蜡、聚合醇类产品作为可变形粒子添加剂。

与传统屏蔽暂堵保护油气层技术相比，广谱型屏蔽暂堵技术对储层
物性特征的研究更细致，暂堵剂优选时针对性更强。

广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术和理想充填油气层保护技术是根据储层孔喉分布特点，选择适当粒径的油气层保护添加剂，调整钻井液的固相粒度分布，使之与油气层孔喉直径分布相符，最大限度地保证了钻井液中的大颗粒的含量，实现了有效暂堵，确保了封堵效果。

在每口水平井现场施工工程中，严格按照室内研究成果调整钻井液性能，足量加入复配暂堵剂等油气层保护材料，钻井过程中根据消耗量及时补充，保证其有效含量相对稳定。

为了检验室内研究成果在现场的试验效果，从部分水平井现场取回井浆进行室内评价实验，以评价其有效性。

广谱型屏蔽暂堵和理想充填保护油气层技术是根据储层孔喉分布特点选择适当粒径的油气层保护添加剂，调整钻井液的固相粒度分布，使之与油气层孔喉直径分布相符，实现了有效暂堵，确保
了封堵效果，非常适用于非均质砂岩油藏的油气层保护。

其中理想充填保护油气层技术是借助计算机软件工作，操作更方便，它更适用于高孔高渗的砂岩油藏。

超低渗透钻井液形成的封堵层(膜)承压能力强,能提高漏失或弱胶结地层的承压能力,相当于扩大了安全密度窗口,能较好地解决钻长裸眼多套压力层系或压力衰竭地层的井眼复杂问题。

超低渗透钻井液滤饼薄而韧, 阻隔井眼和地层的压力传递, 能有效避免压差卡钻发生。

迅速形成封堵,侵入浅, 滤饼酸溶率高, 通过返排或酸化易解除,有利于油层保护。

有机正电胶双聚钻井液克服了常规正电胶钻井液的缺点,兼有正电胶钻井液和聚合醇钻井液的优点,具有独特的流变性、优良的润滑性、抑制岩屑分散和稳定井壁作用,以及显著的保护储层特性。

现场应用证明, 该钻井液综合性能优良, 完全能够满足定向井、水平井井眼稳定、井眼净化、润滑防卡和储层保护的需要,具有良好的推广应用价值。