屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术1

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。

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。

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。

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。

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。

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。

保护油气层技术措施
1、为提高对油气藏的勘探开发水平井和效益，有利于发现和保护油气层，尽量避免对油气层的污染，应采用与施工地区地层相配伍的优质钻井液钻进。

2、钻井液密度要以地质提供的地层孔隙压力梯度和破裂压力梯度为依据，结合随钻压力监测结果，按气层附加（0.01-0.15）g / cm3，油层附加（0.05-0.01 ) g / cm3，浅气附加（0.2-0.25) g /cm3确定。

3、推广应用保护油气层的钻井液体系。

4、采用近平衡压力钻井，加快钻井速度，缩短建井时间，减轻钻井液对油气层的浸泡。

5、发生漏失，堵漏时应采用易解堵的材料。

6、必须配齐和使用好钻井液净化设备，保证含砂量在设计范围内。

7、努力做好保护油气层工作，在打开油气层前，必须调整好钻井液性能，对稠油层和低渗透油层，应采用低固相或无固相钻井液。

8、利用暂堵技术，在油气层部位形成稳定的薄而致密的暂堵层，阻止固相和滤液进一步浸入油层。

9、为保证套管居中，提高顶替效率，要保证入井扶正器的数量足、安放位置准确，要示求主力油层部位每根套管加 1 只，其余油层每两根套管加1 只，以提高固井质量。

10、必须使用合格的油井水泥固井，施工时必须严格控制水泥浆量和失水量。

对于一般油气井，失水量控制在5ml以内。

11、根据地层压力系数，优化固井施工设计，合理选择静液柱压力，推广应用平衡压力固井工艺技术。

12、采取防止泥浆失重引起环空压力降低的固井工艺措施。

13、固井施工设备良好，水泥和添加剂混拌均匀、计量仪器准确，施工一次成功，确保固井质量。

屏蔽暂堵技术保护油气层介绍保护油气层技术是项系统工程,它贯穿在地质、钻井、固井、测试、射孔、酸化、压裂、试油、采油、修井、注水等作业全过程中，油气井的每个施工环节都可能造成地层损害,影响发现油气层和油气产出,保护油气层是“增储上产”和提高采收率的关键之一[1]。

在钻井过程中保护油层的钻井技术，一是尽量防止钻井液进入油层;二是进入油层的组分尽量不引起油层堵塞。

在大多数情况下“不进入”是不可能的，实际钻开储层时，钻井液的高固相含量及固相粒子的多数分散,对油层的高压差、长时间浸泡等损害油层的因素总是无法避免的，即对油层的损害因素总是存在的[2]。

屏蔽暂堵技术作为一种重要的保护油气层技术，本文将讨论它的机理和应用。

屏蔽暂堵保护油气层技术是利用钻井液液柱压力与油气层孔隙压力之间的压差，使钻井液中的固相与处理剂在钻开油气层时，井筒壁附近形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带，这层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，达到保护油气层的目的[3]。

该项技术是利用钻井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。

钻开油层时，钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉，在井壁附近快速、浅层、有效地形成一个损害堵塞带。

此损害堵塞带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续浸入油气层。

由于损害带很薄，可通过射孔解堵。

单个架桥粒子随泥浆液相进入油层，在流经孔喉时，在小于粒径的孔喉处卡住，成为架桥。

架桥粒子架桥后，孔喉孔隙大量减小，泥浆中更小一级粒子卡在更小喉道处，这一过程不断重复。

如果泥浆中仅有刚性颗粒作为架桥和填充粒子，仍会留下形状不规则的微间隙，暂堵带的渗透率不会为零。

这就需要引入外形在一定的温度条件下可变的软化变形颗粒，嵌入不规则的微间隙，使堵塞带的渗透率接进于零。

屏蔽暂堵作为保护储层的一种低成本、高效益的技术措施,其主要特点是利用钻井液中已有固相粒子对油气储层的堵塞规律，根据需要人为地向钻井液中加入一些与孔喉的堵塞机理相匹配的架桥粒子、填充粒子和可变形粒子，技术要点为：架桥粒子与孔喉直径必须遵循2/3关系原则；架桥粒子(喉径的2/3)、填充粒子(喉径的1/2-2/3)在钻井完井液中的重量百分比不低于2%-3%；可变形封堵粒子(软化点与油层温度匹配)在钻井完井液的重量百分比不低于1%；钻井液柱压力与油气储层的孔隙压力差不小于3MPa。

保护油气层屏蔽暂堵技术研究X路　萍1,黄志强2(1.长江大学石油工程学院;2.长江大学油气井工程研究所,湖北荆州　434023) 摘　要:本文针对改性钻井液在完井过程中固相含量对油气层的损害情况,研究探讨了屏蔽式暂堵技术,通过对其作用原理、作用机理、影响因素进行介绍,以及分析其在相关油田中的应用,指出了屏蔽式暂堵技术在油气层保护方面有着重要的作用和发展前景。

关键词:固相;屏蔽暂堵;油层保护 中图分类号:T E258 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0089—02 在钻井过程中,为了降低成本和简化钻井工艺,利用改性钻井液作为完井液,已成为一种行之有效的方法。

但实际钻开储层时,钻井液中的高固相含量及固相粒子的多级分散,对油层的高压差、长时间浸泡等损害油层的因素也是无法避免的,而屏蔽式暂堵技术就是解决此类问题的一种重要技术。

1　屏蔽暂堵技术保护油气层原理该项技术主要是利用钻井液中已有固相粒子对油层的堵塞规律,即人为地在钻井液中加入一些与油层孔喉的堵塞机理相匹配的架桥粒子、填充粒子和可变形的封堵粒子,使这些粒子能快速地(十分钟)在井壁周围10cm以内形成有效的、渗透率几乎为零的屏蔽环,阻止钻井液中的固相和液相进一步侵入油层。

从而消除钻井和固井时钻井液、水泥浆对油层的损害,同时也消除了浸泡时间过长对油层的损害。

2　屏蔽暂堵技术保护油气层作用机理屏蔽式暂堵技术理论能否成立的关键在于固相粒子能否将地层喉道“堵死”,如何才能将其“堵死”以及如何能人为地控制并在地层环形浅部位完全堵死,其中固相粒子对油气层喉道的堵塞机理是此问题的关建。

2.1　固相微粒堵塞地层喉道的物理模型2.1.1　微粒运移过程中的堵塞(桥塞)。

地层孔隙中随流体流动而运移的固相微粒在孔隙中可能被捕获而停止运动。

它可分为两类,一类是沉积,多发生在孔隙的大直径处;另一类是喉道堵塞,发生在喉道处。

前者在改变流动条件时,如提高流速、增大压差等,可以重新运移。