钻井液对储层损害
浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术
2018年04月浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术马腾飞（中联煤层气有限责任公司，北京100016）摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，我国煤矿产业要想进一步优化经济利益，就要对钻井过程予以约束，减少其对于储层造成的伤害，建构可持续发展的管理机制。
本文对煤层气的原理以及基础特征进行了简要分析，并集中阐释了煤层气钻井过程中的储层伤害问题以及保护技术措施，以供参考。
关键词：煤层气；钻井过程；储层伤害；保护技术在煤矿管理工作中，为了全面认知钻井过程中储层受到的伤害问题，就要对可能导致其出现异常的元素进行统筹分析，结合伤害机理建立针对性的处理和管控措施，从而维护煤层管理工作的综合质量。
1煤层气概述1.1成藏原理在对煤层气进行系统化分析的过程中，要对其主要分布区域有明确认知，煤本身属于沉积岩类物质，一半的组成物质是有机物，且页岩的有机物含量在50%以下。
在气体存储的过程中，主要是微孔隙游离气体以及有机质内部吸附的表层气体，因此，多数煤层气体都会被视为吸附气。
需要注意的是，在煤层气存储结构中，割理是正交断层结构，整体方向和煤层保持垂直，能有效为气体的流动提供平台和空间。
在单独的储存层结构中，会出现煤，而气体的产生需要借助岩性进行处理，这就使得煤层气存储时，出现了很多影响天然气地质存量的因素，其中，煤的组成成分、实际煤层的基础厚度以及相应气体的含量等，都成为了影响气体吸附水平的关键。
除此之外，煤层中气体含量的变化范围较大，会和煤成分以及基础性质量等形成函数关系。
气体的组成结构中，甲烷占据多数，其余的包括液态烃以及二氧化碳等。
值得一提的是，在饱和状态下的气体煤，会直接生成相应的气体物质，气体不饱和则不会产生气体，直到储存层压力降低到饱和压力，而这种情况需要借助脱水作用才能完成。
1.2储层特征基础的煤层气储层结构是双孔隙结构，整体结构体系中，基质孔隙以及裂缝孔隙十分关键，且在煤层结构中，微孔和裂隙也会出现发育的情况，其实际水平对于煤层其赋存和移动有着重要的影响。
煤层气开采过程中储层损害原因分析及保护措施
72我国是能源大国，煤炭资源丰富，为人们提供了良好的物质条件。
煤层气是近些年来出现的较为洁净、优质的新能源，也是化工原料，通常被称为“瓦斯”。
实际上，煤层气主要存在于煤层当中，大多通过甲烷的形式加以呈现，通常牢牢吸附于煤基质颗粒的表面，很少以游离态的形式溶于水中。
1 煤层气开采技术现状及发展趋势1.1 煤层气开采技术现状现如今，中国的钻井现状并不顺利。
实际上，煤层气对于中国而言，是尤为关键的。
一旦煤层钻井发生问题，将会直接造成大面积污染，从而降低煤层气的实际质量。
故此，研究者需要针对中国在当前时期的煤层钻井现状，进行深入的细致分析。
通常情况下，煤层的位置居于岩石的最底层，并且脆性较强，硬度较低，一旦出现岩石挤压现象，将很有可能出现变形，甚至坍塌，尤其在开采煤层的过程中，更容易出现坍塌现象，长此以往，下限甚至坍塌的频率将会越高。
值得一提的是，煤层通常出现在岩石底部深处，施工方进行开采的过程中，很有可能由于距离的限制，而无法进行开采，并难以对煤层气及其井储层，进行恰当的保护。
1.2 煤层气开采技术发展趋势根据相关统计得知，中国在不超过地底直线距离2 000 m的浅煤气层，所含有的资源量大约为3.67×1013 m 3，名列全球第三。
近年来，全球资源短缺现象明显，在此背景下，开采非常规能源煤层气，成为各个国家的主要研究方向。
其中，最佳的开采方式，是基于压裂改造储层，保持其和井筒之间的通畅性。
然而，现如今，这项技术尚未成熟，有待于进一步研究。
2 煤层气储层伤害机理分析2.1 钻井液对储层的损害（1）由于微粒运移及其相应的黏土膨胀，而直接导致的储层损害对于大部分煤岩裂隙而言，其孔隙度一般相对很低，保持在1%~2%的范围，当钻井液中的滤液，已经渗入煤岩，则将会造成煤基质膨胀，从而切实降低煤岩裂隙的孔隙度及其实际渗透率。
此外，钻井液中存在的固相颗粒，一般会跟随裂隙持续流动，或者直接残存于孔隙当中，严重损害储层。
钻井过程中的储层损害和储层保护技术研究现状_乐平
（3）充气液钻井。 充气钻井液以聚合物泥浆为 基础，加入泡沫剂，经高速喷射或空压机充气起泡而 成。 近几年来，充气液钻井在提高机械钻速和储层 保护方面起到了重要的作用，它具有密度低、携岩能 力强、防止和消除漏失、机械钻速高、地层损害小等 优势。 利用其低密度特性、特殊泥饼、泡沫封堵和屏 蔽作用，成功地解决了严重漏失地层的钻井问题。
随着研究的深入，人们深刻地认识到保护储层 在油气勘探开发中的重要性。 研究损害机理、储层 保护技术也成为石油勘探开发过程中的重要措施之 一。 目前钻井过程中钻井液对储层的损害表现有以 下几方面：
（1）压差对储层的损害 为了确保钻井安全，一般采用过平衡钻井，在钻 井过程中钻井液液柱压力通常高于地层压力，钻井 过程中可以通过调整钻井液的密度来调整钻井液液 柱压力，从而配制与地层压力匹配的钻井液，高的钻 井液密度虽然保证了钻井安全，但也易导致钻井液 侵入地层。 （2）钻井液返速和钻具摩擦对储层的损害 在钻井过程中循环钻井液对井壁的冲蚀和切削 作用，会妨碍并破坏泥饼的形成，从而使钻井液大量 侵入地层；当钻井液环空返速过大时，会冲蚀井壁造 成井眼扩大，甚至脱落、坍塌，影响固井及后期射孔 质量；同一钻井液，反速越大，钻井液对井底的压力 越大；此外若井身或钻具弯曲，钻具与井壁的摩擦也 会破坏井壁已形成的泥饼。 （3）起下钻对储层的损害 起下钻时引起的钻井液压力波动变化也会损害 储层，快速起钻时会降低钻井液压力从而造成泥饼 脱落，诱发溢流、甚至井喷；而下钻过快则会增大钻 井液对井底的压力，加速钻井液侵入地层。
浅谈井下作业施工中储层损害分析及对策
2121 井下作业施工中的储层损害1.1 洗（压）井在洗（压）井的过程中，入井液当中有一些固相颗粒，会对射孔孔眼、地层孔隙及裂缝进行堵塞。
储层岩石、入井液、流体等不配伍，在入井之后和储层岩石流体之间出现反应，而出现结垢和沉淀的情况，导致堵塞，尤其是挤压井当中，井筒内的杂质和入井，也会深入到地层之中，这样就会造成堵塞的情况更为严重，而且渗透率的影响加大，具有更大的危害。
1.2 射孔射孔的时候会对孔眼附近的储层产生一定的压实损害，对压差也有一定的影响。
从理论上分析，孔井筒压差越小则具有越好的效果，射孔孔径、穿透深度、孔密等参数都有一定的影响，特别体现在低渗油藏中，高孔密、大孔径、深穿透都对保护储层，提高产量具有一定的好处，当前在生产井射孔当中，普遍通过127、102枪弹，个别堵塞严重或低渗的储层通过一米弹或复合增效射孔，具有不错的效果，与此同时，射孔液也会对储层产生较大的危害，因此对于补孔井而言，一般可以使用原井液压井进行压紧操作。
1.3 酸化在储层的损害方面，主要体现在酸液反应出现沉淀地层当中的含钙矿物和钠粘土会和酸进行反应，出现一些不可溶的沉淀，酸化砂岩存储层也会出现一些细小的颗粒释放出来，导致地层坍塌，不干净的酸化管柱也是酸化堵塞物出现的一个重要来源，与此同时铁反应物的出现以及胶体残渣会让酸和原油进行接触，而导致pH值减小而出现沉淀，这些都会损害储层。
1.4 压裂在储层中压裂液的滞留也会出现压裂残渣会造成储层产生阻塞，压裂的时候会造成储层中的粘土矿物出现颗粒运移和膨胀的情况。
压裂液和原油乳化会出现油包水的情况，出现阻塞压裂液在储层当中的冷却效应或者没有很好的选择支撑剂或施工质量差、设计不合理等都会导致储层产生损害。
1.5 防砂、试油化学防砂或设计不合理或参数优选不够或者防砂液产生性能问题都会导致防砂失败，对地层产生损害，甚至会导致防砂后不产液，让储存出现严重阻塞。
是由方法和作业参数不当，比如说流量、压差、压力等可能会出现速敏等情况，试油作业有时会导致乳化阻塞沉积物，阻塞水不清洁、试油作业时间过长也有可能对储集层产生影响。
浅谈井下作业施工中储层损害分析及对策
渣， 酸与原油接触 Ｐ 值减小而生成 的沉淀等 ， Ｈ 都会
对储 层 造成 损 害 。
１ ４ 压 裂 ．
压裂液在储层 中滞 留会产生液堵 ， 压裂残 渣会
对储 层 造 成堵 塞 ， 裂过 程 会 引 起 储 层 中粘 土 矿 物 压
的膨 胀 和颗粒 运 移 ， 压裂液 与 原油 乳 化形 成 油包 水 ，
塞物 的 一个 来源 。 外 ， 此 铁反 应物 的 形成 以及 胶 体 残
体产 出或注入 自然能力的任何障碍影响都是储层损 害。储层损害能降低产能 ， 影响油 田合理开发 ， 导致
措 施 作业 工 作量 的增 加 ， 高油 气 生产 成本 ， 响最 提 影
终 采 收率 。下 面 就 临盘 油 田作业 施 工过 程 中储 层损
维普资讯
９ ４
内 蒙古 石油 化 工
２０ 年第 ９ ０８ 期
洁， 携带 固相 颗粒 等 入 井 ， 易造 成地 层 堵 塞 ， 响 极 影 油 井产量 。 还有 一个 重要 的也 是普 遍的 问题 ， 如果作 业 检泵 开 井后 生 产 不正 常 ， 业 队采 取 的第 一 个补 作
刷作 用 。射 孔孔 径 、 射孔 密 度 、 孔 穿透 深 度等 参数 射
地 层 ， 至 造 成 防砂 后 不 产 液 ， 储 层 形 成 严 重 堵 甚 在
塞。
１ ６ 试 油 ．
试 油 方 式 及 作 业参 数 不 当 （ 如压 力 、 差 ， 例 压 流
均有影响， 尤其表现在低渗油藏 ， 大孔径 、 高孔密、 深 穿 透有利 于 保护 储层 、 高 产量 。另外 ， 孔液 对储 提 射 层的损害也不容 忽视 ， 以对补孔井提倡原井液压 所 井。
碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法
碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法碳酸盐岩裂缝性储层是目前石油勘探开发中常见的一种储层类型，因其裂缝发育、渗透率高、储量丰富而备受关注。
由于碳酸盐岩的特殊性质，钻井作业中经常面临着钻井液损害的问题。
传统的评价方法往往无法有效评估碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害的程度，因此需要开发新的评价方法。
本文主要针对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法进行研究和探讨。
1. 碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害的特点碳酸盐岩裂缝性储层的特点是裂缝发育，孔隙度高，渗透率大，储层非均质性强。
钻井液往往会侵入裂缝和孔隙中，造成储层渗透性的损害。
由于碳酸盐岩对酸、盐、碱等有着较强的反应性，钻井液中的化学物质也会对储层造成损害。
评价碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害的程度，需要充分考虑储层的渗透性变化以及化学物质对储层的影响。
2. 传统的评价方法存在的问题传统的评价方法往往是基于试验和经验进行评估的，存在以下几个问题：一是缺乏定量的评价指标，往往只能给出定性的评价结果，难以进行精确的评估；二是忽略了不同钻井液对储层的损害机制和程度的差异性，导致评价结果不够准确；三是无法全面考虑钻井液对储层的渗透性和化学性质的影响，无法准确评估储层损害的综合程度。
3. 新方法的研究思路针对碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价存在的问题，本文提出了一种新的评价方法，该方法主要包括以下几个步骤：一是对不同类型的钻井液进行分类，分析其化学成分和性质，确定其对储层的损害机制和程度；二是选取合适的实验方法，通过实验研究不同类型钻井液对储层渗透性的影响，建立定量的评价指标；三是结合实验结果，建立钻井液损害评价模型，考虑渗透性变化和化学物质影响的综合效应；四是通过实际案例验证和应用，验证新方法的准确性和可靠性。
4. 新方法的优势和创新之处。
关于液体欠平衡钻井的储层损害评价
关于液体欠平衡钻井的储层损害评价关于液体欠平衡钻井的储层损害评价随着石油工程领域的发展，液体欠平衡钻井技术被广泛应用于储层开发过程中，然而这种新型的钻井技术却难免会对储层造成一定的损伤。
因此，如何评价液体欠平衡钻井的储层损害，是当前亟需解决的问题。
液体欠平衡钻井指的是钻井过程中钻柱周围环境中的压力大于油层地层间隙压力，即钻柱周围造成局部真空，这种特殊的物理环境会产生一些负面的效应，比如钻过的地层储集层不同程度地受到了损害，层间缝隙被压缩变形，导致产量降低，水和砂岩灰分含量增高等问题。
为了减少钻井对储层的损害，需要对储层的损害进行评价。
目前，对于液体欠平衡钻井的储层损害评价，有三种常用方法：地震反射法、产能测试法和岩石物理实验，并且三种方法都有其独特的应用优势。
地震反射法运用地震波与岩石物性参数之间的关系，分析地震波传播路径，确定地层的物性分布，从而判断地层损害程度。
但是地震反射法要求在钻过每一层地层前都需要进行地震测试，所花费的时间和成本较高。
产能测试法针对的是储层中的产能特征，通过产量和压力测试，来评价地层在钻过后储层产能的变化情况，从而检测是否存在储层损害。
虽然产能测试法的结果准确度较高，但其依赖于地层的流体性质，而流体性质的变化会导致评价结果的不可靠性。
岩石物理实验则是通过实验测量的方式，模拟地层在液体欠平衡钻井过程中的物理环境，提取出储层的物理性质参数，重新构建储层模型，最终得到损伤程度。
岩石物理实验具有实验控制条件严格、结果准确度高、评价稳定等优点，因此，被广泛应用于液体欠平衡钻井的储层损害评价。
总之，对于液体欠平衡钻井的储层损害评价，需要结合以上三种方法进行综合评价。
而在实际应用中，需要根据不同地质环境和包层情况，选择合适的方法，以达到准确、有效地评价液体欠平衡钻井储层损害的目的。
此外，还有一些其他的因素也会影响液体欠平衡钻井的储层损害，如钻头的尺寸和设计、钻井液性质和性能的选择等。
碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法
碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法
碳酸盐岩是一种常见的储层岩石，其裂缝性储层具有很高的储量和开发潜力。
在钻井作业中，钻井液的使用可能会对碳酸盐岩裂缝性储层造成一定的损害。
评价钻井液对裂缝性储层的损害程度具有重要的意义。
本文提出了一种新的评价碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害的方法，通过以下几个步骤来实现。
第一步，样品采集。
在钻井现场，从不同的钻井液曝露区域，例如孔隙、裂缝和岩层表面，采集样品。
通过分析这些样品，可以获得钻井液对储层的侵蚀程度。
第二步，样品分析。
将采集的样品送往实验室进行分析，例如常规岩心分析、扫描电镜观察和水化学分析等。
通过这些分析，可以了解钻井液对储层的物理和化学作用。
第三步，数据处理。
根据分析结果，对不同样品的数据进行整理和处理。
可以使用统计学方法，例如主成分分析和聚类分析，来提取各个指标之间的关系和特征。
第四步，损害评价。
根据分析结果，综合考虑钻井液对储层的侵蚀程度、裂缝扩展情况和储层流体性质等因素，对钻井液的损害程度进行评价。
这种评价方法的优点是能够综合考虑多个因素对储层的损害程度，而不仅仅依靠单一的指标。
由于采用了统计学方法和多重分析，所得到的评价结果更加客观和准确。
本文提出的新方法可以有效评价碳酸盐岩裂缝性储层钻井液的损害程度。
这对于优化钻井液的配方和改进作业技术具有重要意义，可以提高钻井作业的效率和经济效益。
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1．钻井液中分散相颗粒堵塞油气层
1）固相颗粒堵塞油气层
钻井液中存在多种固相颗粒，如膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂、钻屑和处理剂的不溶物及高聚物鱼眼等。
钻井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒，在钻井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，进入油气层孔喉和裂缝中形成堵塞，造成油气层损害。
损害的严重程度随钻井液中固相含量的增加而加剧，特别是分散得十分细的膨润土的含量影响最大。
其损害程度与固相颗粒尺寸大小、级配及固相类型有关。
固相颗粒侵入油气层的深度随压差增大而加深。
2）乳化液滴堵塞油气层
对于水包油或油包水钻井液，不互溶的油水二相在有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，可进入油气层的孔隙空间形成油-水段塞；连续相中的各种表面活性剂还会导致储层岩心表面的润湿反转，造成油气层损害。
2．钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害
钻井液滤液与油气层岩石不配伍诱发以下五方面的油气层在损害因素。
1）水敏
低抑制性钻井液滤液进入水敏油气层，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、是产生微粒运移的损害源之一。
2）盐敏
滤液矿化度低于盐敏的低限临界矿化度时，可引起粘上矿物水化、膨胀、分散和运移。
当滤液矿化度高于盐敏的高限临界矿化度，亦有可能引起粘土矿物土水化收缩破裂，造成微粒堵塞。
3）碱敏
高pH值滤液进入碱敏油气层, 引起碱敏矿物分散、运移堵塞及溶蚀结垢。
4）涧湿反转
当滤液含有亲油表面活性剂时，这些表面活性剂就有可能被亲水岩石表面吸附，引起油气层孔喉表面润湿反转，造成油气层油相渗透率降低。
5）表面吸附
滤液中所含的部分处理剂被油气层孔隙或裂缝表面吸附；缩小孔喉或孔隙尺寸。
3．钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害
钻井液滤液与油气层流体不配伍可诱发油气层潜在损害因素，产生以下五种损害：1）无机盐沉淀
滤液中所含无机离子与地层水中无机离子作用形成不溶于水的盐类，例如含有大量碳酸根、碳酸氢根的滤液遇到高含钙离子的地层水时，形成碳酸钙沉淀。
2）形成处理剂不溶物
当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处理剂的抗盐和抗钙镁能力时，处理剂就会盐析而产生沉淀。
例如腐植酸钠遇到地层水中钙离子，就会形成腐植酸钙沉淀。
3）发生水锁效应
特别是在低孔低渗气层中最为严重。
4）形成乳化堵塞
特别是使用油基钻井液、油包水钻井液、水包油钻井液时，含有多种乳化剂的滤液与地层中原油或水发生乳化，可造成孔道堵塞。
5）细菌堵塞
滤液中所含的细菌进入油气层，如油气层环境适合其繁殖生长，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）侵入能在储层渗流通道的表面吸附而减小气体渗流截面积，甚至使气体的渗流完全丧失，即导致“液相圈闭”。
5．负压差急剧变化造成的油气层损害
中途测试或负压差钻井时，如选用的负压差过大，可诱发油气层速敏，引起油气层出砂及微粒运移。
对于裂缝性地层，过大的负压差还可能引起井壁表面的裂缝闭合，产生应力敏感损害。
此外，还会诱发地层中原油组分形成有机垢。
4．钻井液性能
钻井液性能好坏与油气层损害程度高低紧密相关。
因为钻井液固相和液相进入油气层的深度及损害程度均随钻井液静滤失量、动滤失量、HTHP滤失量的增大和泥饼质量变差而增加。
钻井过程中起下钻、开泵所产生的激动压力随钻井液的塑性粘度和动切力增大而增加。
此外，井壁坍塌压力随钻井液抑制能力的减弱而增加，维持井壁稳定所需钻井液密度就要随之增高，若坍塌层与油气层在一个裸眼井段，且坍塌压力又高于油气层压力，则钻井液液柱压力与油气层压力之差随之增高，就有可能使损害加重。
在各种特殊轨迹的井眼（定向井、丛式井、水平井、大位移井、多目标井等）的钻井作业中，钻井液性能的优劣对油气层损害的间接影响更加显著，除了上述已经阐述的钻井液的流变性、滤失性和抑制性外，钻井液的携带能力和润滑性能直接影响着进入油气层井段后作业时间的长短，不合理的钻井液携带能力和润滑性能将使钻井液对油气层的浸泡时间延长，使油气层损害加剧。