固井对油气层的损害
固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。
固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径.
固井的一般工艺流程：1作业准备阶段，根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥，尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝，由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等，4水泥浆凝结以后，水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。
可见,根据固井作业的工艺流程,控制好各时间段内影响固井的各个因素对于获得优良的固井质量有重要意义。
因此,从某种程度上说,影响固井质量的因素构成一个环环相扣的单链过程,任何一个环节存在不足,都将影响最终的固井质量,为此,在进行固井施工方案设计时,必须对其进行全面的考虑。上述影响因素中,井眼条件、地层条件是限定的;套管选型受成本、钻机提升能力、开发方案的限制;水泥环所处工况由油井生产方案决定;钻井液、冲洗液、隔离液的性能可在一定程度上进行调节;能在大范围内进行优化控制的,仅有水泥浆性能和注水泥施工工艺。因此,如何针对上述影响因素,调配出能满足平衡注水泥、提高顶替效率、候凝过程中压稳地层流体、形成优质水泥环、凝结后能适应后期工况。变化需要的水泥浆,并通过合理的施工工艺将其注入井内,即成为影响固井质量的关键。
在固井注水泥施工设计时,如果对水泥浆流变参数估计偏差较大,将导致由此计算出的循环摩阻压力和施工设计排量出现偏差,导致顶替效率不高,甚至压漏地层。研究水泥浆流变学对水泥浆的可混配性和可泵性进行评估、确定在施工中和施工后压力和深度之间的关系、预测固井时的温度分布、设计达到最佳顶替效果所需的排量,以及当发生水泥浆柱“自由回落”时计算返出流量等方面均有重要作用。故掌握好水泥浆流变学对于固井设计,施工和评价都十分重要。目前,在进行水泥浆流变性设计时,均未考虑水泥浆的时变性。而实际上,水泥浆在注入过程中一直处于水化反应中,其反应必将影响水泥浆的流变性。
随着水泥水化的进行,水泥浆流变模型不发生变化,但流变参数发生变化。总体上,表观黏
度随着水化时间的延长而增大,中、低剪切速率增长幅度比高剪切速率大,但不同浆体表现出不同的变化特征;固井注水泥前必须对水泥浆的时变特征进行实验,尤其是中、低剪切速率下的剪切特征,以更为准确的确定流变参数,为注水泥施工设计提供依据。
注水泥后环空窜流现象主要表现为井口环空涌、喷或者是井下层间窜流。注水泥后引起环空窜流的原因主要有如下三方面:由于钻井液被顶替不完全而经钻井液窜槽通道窜流;由于泥饼或微环隙存在而经水泥与地层或套管交界面窜流;由于失重而经水泥基体(包括两个交界面间)窜流。
防止注水泥后环空窜流的措施途径；针对环空窜流的原因,人们采取了相应的防止环空窜流的措施:1防止由于钻井液被顶替不完全而经钻井液窜槽通道窜流。要防止
这种窜流就必须提高注水泥顶替效率,尽量使顶替效率达到100%。2防止由于泥饼或微环隙存在而经水泥与地层或/和套管交界面窜流。在这方面,所采取的主要措施是:安泥饼刷清除泥饼(特别是假泥饼);注水泥时使用前置液冲蚀泥饼;使用套管外封隔器进行层间的机械封隔;套管粘砂提高水泥与套管的胶结强度;控制套管内压变化防止微环隙产生;使用膨胀水泥(指晶体生长型膨胀)提高水泥与套管、水泥与地层的胶结强度。3防止失重所导致的环空窜流。水泥浆失重可归纳为两类:水泥浆胶；凝引起的失重;桥堵引起的失重。水泥浆的失重所引起的压力降低,可在初凝前使水泥浆柱压力降到静水柱压力。而由于失重引起的窜流的危险时段也就是初凝以前,即水泥浆从液态向塑态、固态转变的凝结阶段。防止失重所导致的环空窜流的措施可分为两类:工艺方面的措施、防窜水泥浆。从原理上而言也可分为两类:防止或降低失重、增加窜流阻力。4防止失重所导致的环空窜流的工艺方面的措施。防止失重所导致的环空窜流的工艺方面的措施主要如下:降低水泥柱高度;使用双凝水泥;候凝时井口环空加压;固井时增大环空内钻井液的密度;使用多级注水泥技术;使用套管外封隔器;候凝期间井口环空脉冲振动水泥浆;候凝期间振动套管。
各措施的简要原理如下:
1降低水泥柱高度
在对水泥浆封隔长度无什么特殊要求时,可适当减少水泥柱高度,以减少水泥的失重值及其对窜流的影
响。但是,水泥封隔长度一般都会有一定要求,不能轻易改动,或许可以改动但有限,因此该措施有较大的局限性。
2使用双凝水泥
井内要封隔的水泥段较长时,为了防止窜流,可在水泥柱各段范围内添加不同的外加剂以调节水泥浆的凝固时间,使水泥浆从下到上逐渐凝固。常采用的是两凝水泥。当下部速凝段处于危险状态时,上部缓凝段仍保持较高的静液压力;而缓凝段降至水柱压力时,下部速凝段早已凝固,从而防止窜流。该措施可行,所带来的不便之处是水泥浆体系稍微复杂一点,有时更大的不便不是水泥浆体系的实现而是现场施工不便。
3候凝时井口环空加压
候凝时井口环空加压以弥补水泥浆失重引起的压力降。该措施的局限性是,当井下有薄弱易漏层时、上层套管下得比较浅时,所施加的压力有限或根本不能加压。尤其是井下上部有薄弱易漏层时,所能憋压的当量密度有限。
4 固井时增大环空内钻井液的密度
采取这一措施是基于这样的考虑:在井下某一位置,水泥浆失重后对地层作用的压力是水泥段失重后的压力与上部钻井液段压力之和,因此,增大环空内钻井液的密度可以增加对地层的压力,从而有利于防窜。该措施目前基本上未应用,因为一般固井时增大井内钻井液的密度都不利于提高注水泥顶替效率,因为增大钻井液密度使水泥浆与钻井液之间的密度差减小,且一般情况下增大钻井液密度也会使钻井液的粘度增加,这些都不利于水泥浆对钻井液
的顶替。
完井方法选择也是降低油层损有的重要环节。几年来，围绕选择完井方法、双级注水泥工艺、优选固井参数、提高水泥浆顶林效率进行了攻关研究，取得了预期效果。
射孔是沟通储层和井筒以形成气液流通通道的良好完井方式,由于射孔工艺效应和结构条件,正常情况下不可能完全实现理想的射孔孔眼。
①在射孔作业过程中可能导致射孔弹孔眼径向周围形成的挤压致密区的渗滤能力远小于周围地层;②射孔过程中造成的泥浆、岩屑、弹片有可能对孔眼造成堵塞;③正压差射孔比负压差射孔更易产生危害;④射孔液化学性质与储层不配伍可引起粘土膨胀与水锁;⑤射孔液中有害固相含量高,聚能射孔产生的碎片等,可在正压差射孔时压入地层,产生伤害;⑥高压差、高排量会在井眼周围地带形成亏空带,再次压井可引起大量泄漏;易引起储层内颗粒运移;易产生压实作用,产生压力敏感。
采用双级固井工艺技术,一方面降低了环空液柱压力,防止注水泥浆漏失,缩短固井施工时间;另一方面可优化一级水泥浆体系,选择最佳水泥封固井段保证有效地封固目的层;再者可防止或减少水泥浆失重造成地层流体上窜,有利于提高固井质量。
为保证探井油气层不被水泥浆污染和正确评定探井油层资源量情况,可以采用筛管顶部注水泥工艺。该工艺也是目前比较成熟的固井工艺技术。
根据井眼状况和不同压力层系,应该采用不同的完井固井工艺,并采取相应的技术措施保护油气层,保证固井质量。目前,根据不同情况可采用的配套工艺技术有:①长封固井段高压井或漏失井采用分级箍+管外封隔器工艺;②尾管多套压力层系采用悬挂器+管外封隔器工艺;③尾管筛管顶部注水泥采用悬挂器+管外封隔器+分级箍工艺等。
由于井底温度高、环空间隙小、施工泵压大、封固段长,造成完井固井工艺相当复杂。目前,国内外还没有比较合理、完善、系统的深井完井固井工艺。
良好的井身质量包括井眼规则、无大肚子和糖葫芦井眼、井径扩大率、全角变化率达到要求。而井径扩率超标、狗腿度严重、井眼轨迹不规范、方位变化大等严重影响套管的居中,造成水泥浆窜槽。良好的井身质量能够最大限度地提高水泥浆的顶替效率,达到良好的固井质量。钻井液性能差,井壁坍塌掉块,虚泥饼增厚,造成套管下不到位,开泵困难,大量出砂,导致憋泵事故。因此,为保证固井质量,在保证井下安全的情况下尽量使钻井液达到低粘低切,具备良好的流变性。
固井设计包括套管柱设计、工艺设计、水泥浆体系设计、工具附件没计和施工方案设计。对于深井更要注
意套管柱设计,固井工艺、工具附件、水泥浆体系要针对实际情况进行优选。
深井的套管设计,应适当增加安全系数,并对各种生产条件全面衡量,经过谨慎权衡后,确定最终的外载条件。除了一般常见的设计因素外,需要特别权衡考虑的因素有:生产过程中可能出现的最大井口压力和井底压力、套管的磨损、弯矩、蠕变地层。
由于井深,水泥浆运行路径长,混浆严重,容易引起稠化。因此应考虑与钻井液的配伍性(相容性),为提高顶替效率,选用剪切稀释性好、冲洗性好的液体,以清除滤饼,为水泥浆提供一个良好的胶结界面。前置液的设计比较困难,需要特别考虑的问题是在保证顶替效率的情况下避免欠压固井。因此,往往需要对前置液做加重处理,这在现场是一件比较繁琐的工作。但也应该看到,在相容性好的条件下,前置液中的加重材料会对胶凝钻井液产生磨蚀作用,有别于低密度前置液,从另一个方面产生提高顶替效率的作用。一个简单有效的方法是把适当稀释的钻井液作为预冲洗液,既容易获得又能保证有一定密度。室内实验表明,钻井液中加入5%～10%的水稀释后,可以使屈服值降低30%～50%,塑性粘度降低20%～30%,而密度仅降低0.05～0.1g cm3。
水泥浆性能随着井深的增加,水泥浆在高温高压下的流动及应力状态都会改变。高温下
水泥外加剂会发生聚合、降解、交联反应。要选择优良耐高温的外加剂,根据井下温度、压力条件下进行流变学设计,达到失水小、析水少、流动性好,要按流变学来设计和调整水泥浆性能,达到紊流顶替,以提高顶替效率。深井套管必须探伤、试压,复查钢级、壁厚、椭圆度。认真选择工具、附件型号和检查质量状况是深井固井要做的一项重要工作。必须对各个公司生产的工具性能充分掌握,入井前重点检查,施工时尽量避免对薄弱环节造成冲击。这些重点检查环节是:尾管悬挂器的中心管密封、脱挂装置的可靠性;分级箍循环孔入井前是否闭、各种附件尺寸是否匹配等。
平衡压力设计对深井固井犹为重要,要保证固井注水泥前、后管外液柱压力小于地层破裂压力、大于地层孔隙压力。既要保证在固井中不发生漏失,又要保证在水泥浆失重后,液柱压力大于地层孔隙压力,合理设计两凝或多凝水泥浆,防止底部高压油、气、水窜影响水泥封固质量。
下套管前采用完钻钻具组合通井,并大排量洗井,调整钻井液性能,确保井眼畅通,无垮塌无沉砂,保证不漏、不涌,为固井施工提供良好的井眼条件。为保证套管安全顺利下人设计井深,必须调整钻井液性能:添加合适的润滑剂,改善套管与井壁的接触环境,减小下套管摩阻;具备良好的抗高温高压性能;在保证井下安全的情况下,达到良好的流变性,钻井液密度、流变参数、失水合理,以提高防塌防卡能力,使其易于被水泥浆驱替。
合理安放扶正器可提高套管的居中度。可选用双弓弹性扶正器、刚性扶正器(直条、旋流)、旋流发生器。扶正器对于提高顶替效果、提高固井质量有着非常重要的作用,它的主要作用有两个:套管居中和造成局部紊流。双弓弹性扶正器安放原则:套管鞋部位下入1～2个;油气层段及上下50m内,每根套管加一个扶正器;在大肚子井段,每根套管加一个扶正器;其他井段酌情下入,在疏松砂岩和井下情况较复杂的井段少加或不加扶正器。在大肚子井眼处合理安放旋流发生器,增加大肚子井眼处的紊流力度,提高顶替效率,保证井径不规则处的固井质量。
尾管固井工艺是深井固井中最常用的一种方法,具有较好的经济价值,它改善管柱轴向受力载荷条件及改善钻井水力条件,尤其在低压薄弱地层固井能大幅度降低环空流动阻力,因此尾管固井工艺日益广泛地被采用。对于裸眼套管下入深、钻机负荷过大和施工难度大的井选用尾管悬挂、套管回接工艺比较有效。首先进行尾管固井作业,然后进行套管回接。这样可以降低液体流动阻力对油层的污染,同时减轻了套管串质量,减轻了钻机负荷。
随着地理环境和人为作业环境的改变,油气层损害的原因和程度也不尽相同,复杂多变,必须根据具体作业过程分析油气层损害的原因,以采取相应的保护措施,更好的保护油气资源,节约勘探开发成本。
近年来固井技术取得了长足的进步，但是当前和今后一个时期固井面临的困难仍然很多，解决这些问题我们深感责任重大。现就下一步的工作，提出以下几个方面的建议：第一，油田领导要高度重视固井工作。固井是钻井工程的最后一道工序，也是油气井完成的最后一道工序，其质量直接关系到资源的保护和合理利用，关系到环境的友好与保护，关系到油气田开发的效果和寿命，因此希望油田领导给予充分的重视，关心固井技术的发展，为固井技术发展提供强有力的支持。
第二，加强技术管理及现场施工的管理。提高固井质量是一项系统工程，这项工程并不仅仅是从事固井设计与施工单位的事情，也是地质、油藏、钻井等多个单位、多个方面共同关注的一项系统工程，需要各部门协调配合。要想固好井，必须从各方面入手，采取有效措施，降低每一项因素对固井质量的影响。为此，各油田要制定固井条例，健全生产质量管理体系，要有专门人员负责固井的管理，加强与钻井等单位的联合，实行生产责任落实到人头，严格执行设计方案，抓好重点勘探区域、重点工程、重点井的方案论证、技术攻关、施工设计、措施落实、固井施工等，确保固井成功与固井质量。要严把入井的工具附件、水泥、外
加剂、外掺料的质量关，严格做到不合格的产品不能入井。
第三，进一步改善固井装备及水泥化验仪器。近年来，国际上固井装备发展的一个重要方向是注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展。配浆时的混合能量充足，可以使水泥颗粒充分水化，保证现场水泥浆的性能与室内实验条件相一致，达到设计要求。鉴于复杂深井固井难度的日益加大，工作量日益增多，各油田现有的固井设备还不可能很好地满足复杂井固井施工的需要，固井设备有必要进行适当更新。
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
《油层保护技术》复习题 （2009.4石工二学位） 一、填空题 1.油气层损害类型中，（）损害不仅存在于各个作业环节，而且其损害程度较大；其次是（）和（），再其次是润湿反转和结垢损害。 2.油气层损害存在于钻井、完井和采油等各个作业环节，油气层损害的实质包括（）和（）。 3.当扫描电镜配有（）时，能对矿物提供半定量的元素分析，常用于检测铁元素。 4.（）、（）和（）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 5.砂岩的四种基本孔隙类型是（）、（）、（）及裂隙，储层中常以前三种为主，裂隙可与其它任何孔隙共生。而碳酸盐岩的孔隙主要有（）、（）和（）三种类型。 6.砂岩的四种常见孔隙喉道类型是（）、（）、（）及（）。 7.孔隙连通程度通常以最小未饱和孔隙体积百分数S min，退汞效率W e和孔喉配位数来表示，一般情况下，S min越（），W e越（），孔喉配位数越（），孔隙连通程度越差。 8.敏感性矿物的产状有四种类型，即（）、（）、（）和（），不同产状对油气层损害的影响不同。 9.孔喉弯曲程度常用结构系数F来表示，F越大，弯曲程度越（），喉道越易受到伤害。 10.岩石的表面积越大，产生油气层损害的可能性就越（）。 11.油田中常见的细菌为（）、（）和（）。 12.按运移方式，微粒运移可分为（）和（）两种情况。 13.若某储层岩心的Dv=0.2，Dw=0.8，则该储层为（）速敏、（）水敏储层。 14.细菌主要以（）、（）和（）三种方式损害油气层。 15.针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（）适用于定性鉴定或定量测定各物相组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量；而
保护油气层技术 （徐同台、赵敏、熊友明等编） 目录 第一章绪论……………………………………………………（１） 第一节保护油气层的重要性及主要内容…………………（２） 第二节保护油气层技术的特点与思路……………………（６） 第二章岩心分析……………………………………………（１０） 第一节岩心分析概述……………………………………（１０） 第二节岩心分析技术及应用……………………………（１４） 第三章油气层损害的室内评价……………………………（２９） 第一节概述………………………………………………（２９） 第二节油气层敏感性评价………………………………（３０） 第三节工作液对油气层的损害评价……………………（４０） 第四节储层敏感性预测技术……………………………（４４） 第四章油气层损害机理……………………………………（４９） 第一节油气层潜在损害因素……………………………（５０） 第二节外因作用下引起的油气层损害…………………（５５） 第五章钻井过程中的保护油气层技术……………………（６８） 第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析…………（６８） 第二节保护油气层的钻井液技术………………………（７３） 第三节保护油气层的钻井工艺技术……………………（９０） 第四节保护油气层的固井技术……………… ………（１００） 第六章完井过程中的保护油气层技术……………………（１０７） 第一节完井方式概述……………………………………（１０７） 第二节射孔完井的保护油气层技术……………………（１１１） 第三节防砂完井的保护油气层技术……………………（１２５） 第四节试油过程中的保护油气层技术…………………（１４０） 第七章油气田开发生产中的保护油气层技术……………（１４３） 第一节概述………………………………………………（１４３） 第二节采油过程中的保护油气层技术…………………（１４７） 第三节注水中的保护油气层技术………………………（１４９） 第四节增产作业中的保护油气层技术…………………（１５６） 第五节修井作业中保护油气层技术……………………（１６４） 第六节提高采收率中的保护油气层技术………………（１６８） 第八章油气层损害的矿场评价技术………………………（１７５） 第一节油气层损害的矿场评价方法……………………（１７５） 第二节油气层损害的评价参数…………………………（１８１） 第三节油气层损害的测井评价…………………………（１８６） 第九章国外保护油气层技术发展动向……………………（１９８） 参考文献………………………………………………………（２１３） 张绍槐，罗平亚．保护储集层技术．北京：石油工业出 钟松定，张人和，樊世忠．油气层保护技术及其矿场管理实例．北京：石油工业出版社，1999
第一章绪论 1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性？ 保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。认识储集层和保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：? 认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程? 各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，安系统工程进行整体优化；? 储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；? 保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。针对性：保护油气层技术的针对性很强。? 储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）? 作业特征及其开发方式不同? 储层产能不同高效性：保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。? 保护储层单井投入相对较低? 实施保护技术后对于一个高产井每提高１％的产量就意味着巨大的经济效益；? 降低生产井改造成本；? 延长油气井生产寿命；? 提高油气田最终采收率；? 提高注水井注水效益，降低其成本。 2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。 ⑴重要性 ①勘探过程中，采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层，直接 关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估 ②在开发过程中，实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力，有利于提高 油气田开发经济效益。 ③在油气田开发生产各项作业中，搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力 的长期高位保持和长寿命安全运行。 ⑵特点 ①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程 ②具有很强的针对性 ③在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究结合，室内研究与现场实践结合， 理论研究与技术应用相结合。 ⑶油气层保护的主要内容 ①基础资料的收集与储层潜在损害分析 ②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术 ③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究 ④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选 ⑤保护储层的射孔压井液技术 ⑥保护储层的射孔试油工艺技术 ⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术 3.保护储集层技术十项原则 (1)以经济效益为中心，以提高油气产能和采收率为目标(2)技术进步、经济效益和环 境保护要统筹考虑(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发(4)立足以预防损害为主，解除损害为辅(5)各作业环节的保护技术要前后照应，做到系统整体优化(6)在保护中开发油气藏，在开发中保护油气藏(7)不该进入储层的工作液要尽量避免进入，至少要少进入(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除(9)不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，且不含固相(10)力争减少井下事故，避免各种复杂情况发生，否则前功尽弃 第二章岩心分析
2002Ο12Ο26收到 2003Ο01Ο16改回 国外保护油气层钻井液技术新进展 吴诗平 鄢捷年 (石油大学 北京 102200) 在油气钻探过程中,钻井液作为第一种入井流体,在对储层实施保护的过程中起着至关重要的作用。在长期的钻井实践中,我国已总结出三大类、共11种保护油气层的钻井液体系[1],但随着时间的推移和钻井难度的增加,保护油气层钻井液技术正面临着进一步发展和更新。近年来,液技术的研究,并已取得了较大进展和成功应用。 1 暂堵型钻井液、完井液体系的对比评价 由于储层具有高渗、天然裂缝发育等特性以及储层衰竭等原因,许多井在钻井、完井和修井过程中都会出现非常大的滤液漏失。J.Dorman 等人[2]分别对通过调整钻井液组分来控制滤失量的方法进行了研究。实验所用的主要仪器为颗粒堵塞测试仪(简称PPA )。该仪器在选择钻井液组分来降低滤失、评价颗粒堵塞情况方面十分有效。 用于室内评价的暂堵型钻井液、完井液体系有:①含有超细盐粒的聚合物体系(SSPF );②含有超细盐粒并加入合成聚合物的抗高温改性钻井液体系(SSPT ΟHT );③含有超细CaCO 3颗粒的聚合物体系(SCPF );④含有微细纤维素固相的聚合物体系(MCPF );⑤含有微细纤维素固相和抑制膨胀的天然聚合物的聚合物体系(MCPF ΟNDSP );⑥增效型聚合物凝胶体系(P GP );⑦增效型交联聚合物凝胶体系(XP GP );⑧抑制膨胀的稳定聚合物凝胶体系(DSP GP )。其对比评价内容包括高温热滚后钻井液滤失量的变化、用PPA 装置评价钻井液的滤失特性(包括瞬时滤失量以及时间与滤失量的变化关系)、正压差与滤失量的关系、动态滤失量等。 对于MCPF 体系,其组分包括黄原胶生物聚合物、PAC ΟHV 、改性淀粉(降滤失剂)、p H 缓冲剂以及微细纤维素。实验表明,该体系的瞬时失水量相对较高,但当泥饼形成后其滤失量能够有效地得以控制。不同的实验压力对SSPF 和SCPF 体系的动滤失量有很大影响,但泥饼厚度均很小。P GP 、XP GP 以及DSP GP 体系也能在不同压力下表现出良好的控制滤失和储层损害的能力,并且聚合物凝胶几乎可以完全阻止钻井液固相和滤液进入储层而造成损害。 在考虑对钻井液体系进行滤失量控制的同时,还必须考虑其流变性,尤其是高温下的流变性是否满足要求。使用Fan Ο50C 高温高压流变仪对SSPF 、SCPF 以及MCPF 体系在不同温度下的流变特性进行了评价。结果表明,随着温度升高,SSPF 和SCPF 体系比MCPF 体系具有更好的假塑性流体特征和低剪切流变特性。 通过实验研究结果的对比分析,得出以下几点认识: (1)对于高渗储层,使用含有超细盐粒(作为架桥粒子)的聚合物钻井液以及含有超细CaCO 3颗粒的聚合物钻井液,在静态和动态条件下均能有效地控制滤失; (2)在上述各种钻井液、完井液体系中,SSPF 和SCPF 体系的动滤失量相对较低; (3)在135℃(275υ)以上的高温下,建议使用具有良好抗高温性的SSPF ΟHT 体系; (4)MCPF 体系有较高的瞬时滤失量,但在泥饼形成之后滤失性可得到有效控制,而MCPF ΟNDSP 体系能有效地控制瞬时滤失量和高温高压滤失量; (5)SSPF 和SCPF 体系对于孔隙性储层能有效地控制滤失量,但对于滤失量很高的裂缝性储层,建议在体系中添加微细纤维素(MC )固相粒子进行改进。 2003年 中国海上油气(地质) CHINA OFFSHORE OIL AND G AS (GEOLO GY ) 第17卷 第4期
油层保护 一、填空题 1、X-射线衍射，（扫描电镜）（薄片分析）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 2、砂岩的四种常见的孔隙喉道类型是缩径吼道、点状喉道、片状或弯片状喉道及管束状喉道。 3、敏感性矿物的产状有四种类型，即薄膜衬垫式、栉壳式、桥接式、孔隙充填式、不同产状对油气层损害的影响不同。 4、与油气层损害有关的天然气性质主要是硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体的含量，含量越高，对设备的腐蚀越严重，越易造成微粒运移损害。 5、粘土矿物的水化膨胀可分为两个阶段，即表面水化和渗透水化阶段 6、细菌主要以菌落堵塞、粘液堵塞和代谢产物堵塞三种方式损害油气层。 7、针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（X-射线衍射）适用于定性鉴定或定量测定各物组组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量，而（扫描电镜）更适于观察孔喉的状态、大小及孔隙的连通关系。 8、宏观上描述油气层特性的两个基本参数是孔隙度和渗透率。 9、敏感性矿物可分为速敏性矿物、水敏和盐敏性矿物、碱敏性矿物和酸敏性矿物五种类型。
10、根据水中主要离子的当量比，可将水划分为氯化钙型、氯化镁型、碳酸氢钠型和硫酸钠型，常见的地层水多为氯化钙型和碳酸氢钠型。 二、名词解释 1、间层矿物：是指有两种或两种以上不同结构层，沿C轴方向相间成层叠积组合而成的晶体结构。 2、乳化堵塞：外来流体中的油（如油基钻井液中的基油）与地层水或外来水与储层原油在表面活性物质的存在下可形成相对稳定、高粘度的乳状液，该乳状液产生两个方面的危害。一方面是比孔喉大的乳状液滴可堵塞孔喉，另一方面是提高流体粘度，增加油流阻力。 3、贾敏损害：是指由于非润湿相液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，从而导致油相渗透滤降低的现象，或由于液珠或气泡对通过孔喉的流体造成附加的阻力效应，从而导致流体的渗流能力降低，这种现象称为贾敏损害。 4、临界流速：在生产过程中使油气层微粒开始运移的流体速度。或在速敏实验中，引起渗透率明显下降时的流体流动速度称为该岩石的临界速度，即临界流速。 5、微粒运移的损害：微粒在一定外力作用下，从孔壁上分离下来并随着流体一起运动，当运移至喉道位置时，粒径大于喉道直径的微粒被捕集而沉积下来，对孔喉产生堵塞，造成油气层的绝对渗透率下降，这种现象称为微粒运移损害。
第四章油气层损害机理 当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰竭），探井成功率降低，开发作业成本增加，使得油气层损害研究更加倍受关注。 油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。 为了揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（损害内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（损害外因）产生损害的具体过程。损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。 第一节油气层损害类型 油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理。通常所说的油气层损害，其实质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降。渗透率下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变，孔隙结构变差）和相对渗透率的下降。外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害等都改变渗流空间；引起相对渗透率下降的因素包括水锁（流体饱和度变化）、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。油气层损害主要发生在井筒附近区，因为该区是工作液与油气层直接接触带，也是温度、压力、流体流速剧烈变化带。钻井完井过程的损害一般限于井筒附近，而增产改造、开发中的损害可以发生在井间任何部位。 对于某一油气藏和具体作业环节到底如何有效地把握主要的损害呢？大量研究工作和现有的评价手段已能清楚地说明主要损害原因。目前比较普遍
油气田开发新技术论文 学号: 姓名: 何毅 专业: 石油工程 中国地质大学( 北京) 能源学院 12月
油气层保护新技术 摘要: 储层损造成油气井产量下降和注入能力减弱, 当前还没有一种能够解决一切储层损害问题的通用技术。但要保护储层, 首先要选择钻井完井液体系, 其次要采取一系列工程技术措施。针对油气井产量下降、注入能力减弱、注入压力的增加等问题, 采取相应的油气层保护技术是提高油井产量的重要途径。本文主要从钻井液新技术和防砂完井技术两个方面系统介绍当前国内保护油气层新技术。 1.钻井液油气层保护新技术 当前国内对于油田的油气层保护研究与应用, 形成了配套成熟强抑制性纳米封堵钻井液完井液、无固相钻井液完井液、渗透压成膜钻井液完井液、生物酶可解堵钻井液完井液技术。 1) 强抑制性纳米封堵钻井液完井液 此技术屏蔽暂堵技术、钻井液抑制技术、纳米防塌技术、钻井液成膜技术, 主要是由物理作用的惰性材料与化学作用的活性矿物综合作用来保护油气层, 适用地层高、中渗储层及强水敏的油气层。 2) 生物酶可解堵钻井液体系 这种新型解堵钻井液体系能自动降解, 其解堵的速度和时间能够经过配方的调整人为控制, 对地层低污染、低伤害, 地层的渗透性恢复值达到90％以上, 相对于常规钻井液, 能明显地提高油气井
的产量。 其特点是钻进时: 生物酶可解堵钻井液在近井壁形成一个渗透率几乎为零的封堵层, 稳定井壁和保护油气层; 钻进结束后: 钻井液在生物酶催化作用下发生生物降解, 粘度逐渐下降, 先前形成的泥饼自动破除, 产层孔隙中的阻塞物消除, 从而使地下流体通道畅通, 恢复储层渗透率 3) 渗透压成膜钻井液技术 ①渗透压成膜钻井液技术特色 这种技术使钻井液具有半透膜性能, 在井壁的外围形成保护层, 提高泥页岩的膜效率; 阻止水及钻井液进入地层引起水化膨胀, 封堵地层层理裂隙; 防止地层内粘土颗粒的运移; 防止井壁坍塌, 保护油气层。 ②施工技术措施 钻井液在井壁周围形成封闭圈, 防止有害物质侵入油气层, 减少对油气层的污染。严格控制钻井液密度, 实现近平衡钻井, 减少固相损害油气层。储层段控制钻井液的API失水≤3mL, 减少钻井液滤液对油气层损害。全井采用超细碳酸钙、非渗透处理剂等对油层起保护作用的材料, 防止有害物质侵入油气层 4) 无固相钻井液、完井液技术 此类钻井液技术特色主要表现在密度范围宽、页岩抑制能力强、热稳定性好、与地层配伍、不损害产层、无毒无污染根据不同盐类的溶解度和密度, 确定并完善了不同密度下无固
1、油气层损害的定义:在钻井,完井,井下作业及油气田开采全过程中,造成油气层渗透率下降的现象统称为油气层损害。 2、油气层损害的实质：绝对渗透率的下降和相对渗透率的下降。 3、保护油气层的重要性：a.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新的油气层、油气田和对储量的正确评价。b.保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高。c.油气田开发生产各项作业中,搞好油气层保护有利于油气井的稳产和增产。 4、保护油气层技术的特点： a.保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程的系统工程。从钻开油气层、完井、试油、采油、增产、修井、注水、热采的每一项作业过程中均可能使油气层受到损害，而且如果后一项作业没搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中的保护油气层所获得的成效部分或者全部丧失。因此保护油气层技术是一项系统工程，此项工程涉及地质、钻井、测井、试油、采油、井下作业等多个部门，只有这些部门密切配合，协同工作，正确对待投入与产出，才能受到良好的效果。 b. 保护油气层技术具有很强的针对性. 保护油气层技术的研究对象是油气层，油气层特性资料是研究此项技术的基础。由于不同的油气层具有不同的特点，因此从油气层特性出发研究出的保护油气层技术也具有很强的针对性。 c. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究相结合；机理研究与应用规律相结合；室内研究和现场实践相结合。 5、保护油气层系统工程的技术思路: 保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面： 1. 分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究 该油气层潜在损害因素与机理。 2. 收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各 项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措 施。 3. 按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措 施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系 列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体 设计中。 4. 各项作业结束后进行诊断与测试，获取油气层损害程度的 信息，并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给
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
浅议开发过程中对油气层损害 摘要：在油气田开发过程中，油气层损害问题非常普遍。油气层损害不仅损失 油气资源，而且提高生产成本。油气层保护对油田生产至关重要，其目的是要力 争做到既能保护油气层，又要降低作业费用，使油气田达到最经济的开发。对油 气田开发各环节中发生的油气层损害的机理分析是油气层保护的基础。本文对了 解钻井、完井、生产、修井、增产增注措施以及提高采收率等作业中潜在的油气 层损害的类型以及机理进行了分析，认为一方面油气田开发过程中的油气层损害 问题是不可避免的。 关键词：钻井过程油气层损害；完井过程油气层损害；开发生产过程油气层 损害 1.1 钻井 钻开油气层时，在正压差和毛管力的作用下，钻井工程对油气层损害的两个 主要来源是： 1.滤失到地层的钻井液与油气层岩石矿物的反应； 2.钻井液中固体微粒的入侵。 钻井过程中造成油气层损害的因素有以下几方面： 1.压差。压差是造成油气层损害的最主要因素之一。在一定压差下，钻井液 中的滤液和固相就会渗入地层内，造成固相堵塞和粘土水化等问题。钻井液进入 油气层的深度和损害程度均随正压差的增大而增大，但过高的负压差又会引起出 砂问题。 2.浸泡时间。钻井液滤失到油气层中的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。 3.环空流速。若环空流速设计不合理，也将损害油气层的渗透率。高的环空 流速，对井壁的冲刷严重，钻井液的动滤失量增大，钻井液固相和液相对油气层 侵入深度及损害程度亦随之增加；同时增大钻井液对井底的有效液柱压力，即增 大对井底的压差。 4.钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。固相对油气层损害的大小决定于 固相粒子的形状、大小及性质和级配。 5.钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油气层中粘土的水化膨胀、分散、运 移是油气层水敏损害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈弱，则地层水敏 损害愈大。 6.钻井液液相与地层流体的配伍性。钻井液液相与地层流体，若经化学作用 产生沉淀或形成乳状液，都会堵塞油气层，其中水基钻井液滤液通常与地层水不 配伍、能形成各类沉淀，是最常见的损害。 7.各种钻井液处理剂对油气层的损害。各类钻井液处理剂随钻井液滤液进入 油气层都将会与油气层发生作用，尽管其作用类型、机理因处理剂种类和油气层 组成结构不同而异，但大多数会对油气层产生不同程度的损害。 1.2 固井 固井作业中，在钻井液和水泥浆有效液柱压力与油气层孔隙压力之间产生的 压差作用下，水泥浆通过井壁被破坏的泥饼而进入油气层，滤失到地层的氢氧化 钙同地层内部的硅反应生成硅酸钙等化合物损害油气层；水泥微粒的入侵也会对 油气层产生损害。一般认为，固井作业引起的地层损害的原因有以下几个方面： 1.环空封固质量不好，不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，从而造成 有机垢、无机垢或乳化堵塞等损害。
第四章油气层损害机理 油气层损害机理：就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。 目的：认识和诊断油气层损害原因及损害过程，以便为推荐和制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。 相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞 第一节概述 渗透空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害； 内因(潜在损害因素) ：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质，是储集层本身固有的特性。 外因：在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，主要指入井流体(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。 外来流体与储集层岩石的相互作用造成： ①外来固相颗粒的堵塞与侵入； ②滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害； ③储集层内部微粒运移造成的地层损害； ④出砂； ⑤细菌堵塞。 外来流体与地层流体间的不配伍造成： ⑥乳化堵塞； ⑦无机结垢堵塞； ⑧有机结垢堵塞； ⑨铁锈与腐蚀产物的堵塞； ⑩地层内固相沉淀的堵塞； 其它损害包括： 射孔造成的压实和不完善等损害; 固井和修井作业的注水泥和水泥浆造成的特殊损害等; 机理研究除了要准确诊断和判别各种损害因素和各种可能原因外，还必须把各种因素对每个产层的危害性大小按序排列，分出主次，并找出主要因素。
第二节油气层潜在损害因素 储集层的主要特征：包括储层岩石骨架颗粒和填隙物等矿物的结构、成分、含量和分布状态，储集层孔隙结构和喉道特征；储集层中流体类型、成分、含量和流体压力等。它们都是影响和决定储集层损害的内在因素。 一、油气层孔隙结构特征与储集层损害的关系 1. 储层岩石物质组分 碎屑颗粒、杂基(或基质)、胶结物和空隙。杂基和胶结物统称为填隙物。他们决定了储集层岩石的基本特征。 碎屑颗粒称为骨架颗粒。主要 成分是石英、长石、岩屑和少量云 母和重矿物，占整个岩石的50％以 上。 填隙物（杂基和胶结物）：是 填充在骨架颗粒之间的细小物质， 它包括了杂基和胶结物两部分。 杂基(或基质):是指碎屑岩中与 粗的骨架颗粒(如砾、砂）一起沉积 下来起填隙作用的细粉砂物质和粘土物质，如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石等。具有很大的表面积。是储集层敏感性的内在因素。 胶结物：对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物(自生矿物)，主要存在于骨架颗粒之间的孔隙和吼道中，它们都是优先与进入地层内的流体接触，并发生物理、化学和物理化学作用导致地层损害，是增造成储层敏感性伤害极为重要的内在因素。 2.储层孔喉结构与油气层损害的关系
第二节油气井钻井基本工艺流程 文本框: 一口井从开钻到完钻要经过破碎岩石、取出岩屑并保护井壁、固井和完井多道工序。其基本工艺流程如下： ①钻前准备：定井位、道路勘察、基础施工、安装井架、搬家、安装装备。 ②钻进：加深井眼的过程。 ③固井：下入套管、注水泥固井。 （钻进、下套管固井作业是交替进行的，循环次数与井身结构有关。具体过程如下：第一次开钻（一开）→钻达一开设计井深→下表层套管、固井；二次开钻→钻达二开设计井深→下技术套管套管、固井；（井身结构复杂的井，继续进行三开、四开……等阶段的钻进和 一口井从开钻到完钻要经过破碎岩石、取出岩屑并保护井壁、固井和完 井多道工序。其基本工艺流程如下： ①钻前准备：定井位、道路勘察、基础施工、安装井架、搬家、安装装 备。 ②钻进：加深井眼的过程。 ③固井：下入套管、注水泥固井。 （钻进、下套管固井作业是交替进行的，循环次数与井身结构有关。具体 过程如下：第一次开钻（一开）→钻达一开设计井深→下表层套管、固井； 二次开钻→钻达二开设计井深→下技术套管套管、固井；（井身结构复杂的 井，继续进行三开、四开……等阶段的钻进和固井）钻达设计井深，下入油 层套管、固井。） ④完井：按设计要求连通油、气层和井眼，安装井口装置。
文本框: 1.钻前准备 在确定井位、完成井的设计后，钻前工程是钻井施工中的第一道工序，它主要包括： (1)修公路。修建通往井场的运输用公路，以便运送钻井设备及器材等。 (2)井场及设备基础准备。根据井的深浅、设备的类型及设计要求来平整场地，进行设备基础施工(包括钻机、井架、钻井泵等的基础)。 (3)钻井设备搬运及安装。包括设备就位、找正、调整、固定；钻井循环管线和油、气、水、保温管线及罐的安装等。 (4)井口设备准备。包括挖圆井(或不用)、下导管并封固、钻鼠洞及小鼠洞等。
配伍、工艺措施不当。 钻井液与地层岩石不配伍。诱发水敏、盐敏、碱敏、润湿反转、处理剂吸咐。2钻井液与地层流体不配伍,形成无机盐沉淀、处理剂沉淀、发生水锁效应、产生乳化堵塞、细菌堵塞、液相侵入深度。 正压差2负压差3钻井液性能和返速4钻井事故与故障 建立四个压力剖面,为井身结构和钻井液密度设计提供科学根据.2 合理设计井身结构.3 实现近平衡钻井.4 减少浸泡时间.5 搞好中途测试.6 多套压力系统地层保护技术.7 调整井保护技术. 1钻进液密度可调,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的流体相配伍。5钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要。 1 油基钻井液包括普通油基钻井液和油包水钻井液. 特点:a. 有效防止地层粘土水化,地层损害小;b. 可能产生乳化堵塞或地层润湿反转;c. 易发生火灾或环境污染;d. 成本较高。2 气体类钻井液,特点:a.分散介质为气体,井底压力低;
b.钻速高、地层损害很小; c.携岩能力差、需特殊装备、成本高. 3 水基钻井液, 钻开储层时,利用井底压差,在井壁附近迅速形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带,并可在完井过程中采取措施解堵的技术. 工艺要点:a.测定油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径;b.按1/2~ 1/3孔喉直径选择架桥粒子(如超细碳酸钙、单向压力暂堵剂的颗粒尺寸,使其在钻井液中含量大于3% ;c.按颗粒直径小于架桥粒子(约1/4孔喉直径选用充填粒子,其加量大于 1.5% ;d.加入可变形的粒子,如磺化沥青、氧化沥青、石蜡、树脂等,加量一般 1%~2%,粒径与充填粒子相当。变形粒子的软化点应与油气层温度相适应。e.定期检测和维护钻井液中固相的颗粒粒度分布和含量。f.注意防止应力敏感和水锁损害 ①无固相清洁盐水.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.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。 a环空封固质量不好b固井质量差 a.水泥浆中固相颗粒堵塞油气层 b.水泥浆滤液与油气层岩石作用。c,水泥浆滤液与油气层流体作用
固井对油气层的损害孔羽-- 油工601--12摘要：固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。 关键字：固井工艺油气层损害水泥浆套管研究进展 一、对固井过程中油层损害机理的基本认识 1.研究及试脸方法 固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径. 2.研究结论 根据模拟注水泥施工参数进行试验研究，得出如下结论. ①因清水冲洗液流经油层部位时污染压差与钻井液基本相同，且接触时间短，因此，冲洗液滤入油层很小(仅0.05m1),渗透率下降率4%-5%. ②水泥浆对油层的损害主要由滤液造成.造成损害的原因首先是滤液与粘土矿物间的各种有害作用，其次可能是水锁及少量滤液析出物在孔壁上的附结.由于钻并液先污染，所以水泥浆再次污染的损害程度比钻井液的要小，对于试验岩芯，渗透率下降率平均小于10%.水泥浆向地层的滤失由替浆动滤失和候凝静滤失两部分组成，污染深度随滤失速率、接触时间增加而增大. ③降低油层损害主要是控制水泥浆的失水量.对于尾浆、用量多(与油层接触时间长)的水泥浆，失水量控制应严一些，反之可适当放宽.水泥浆API失水量控制指标可用反演程序确定，即由射孔弹穿透的深度(允许污染的最大深度)和滤失时间推算水泥浆滤失速率和水泥浆的APT失水量. 二、固井的一般工艺流程 1作业准备阶段 根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥 尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝 由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等。 4水泥浆凝结以后 水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。
一、油气层损害的基本概念 油气层损害：任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象。 油气层损害的主要表现形式：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。 发生油气层损害的主要作业环节：在钻井、完并、修井、实施增产措施和油气开采等发生油气层损害的机理：工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的相互作用。 二、保护油气层的重要性 ①在油气勘探过程中，直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算。 ②保护油气层有利于提高油气井产量和油气田开发经济效益。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。 ③有利于油气井的增产和稳产。 三、保护油气层涉及的技术范围 八方面内容： ①岩心分析、油气水分析和测试技术； ②油气层敏感性和工作液损害室内评价技术； ③油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计； ④钻井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑤完井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑥开发生产中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑦油气层损害现场诊断和矿场评价技术； ⑧保护油气层总体效果评价和经济效益综合分折技术。 四、油气层损害机理 1油气目的潜在损害因素 1）油气层储渗空间 孔喉类型和孔隙结构参数与油气层损害关系很大 2）油气层的敏感性矿物 速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏 3）油藏岩石的润湿性 4）油气层流体性质 2固体颗粒堵塞造成的损害 1）流体中固体颗粒堵塞油气层造成的损害 2）地层中微粒运移造成的损害 3工作液与油气层岩石不配伍造成的损害 1）水敏性损害 2）碱敏性损害 3）酸敏性损害 4）油气层岩石润湿反转造成的损害 4工作液与油气层流体不配伍造成的损害 1）无机垢堵塞 2）有机垢堵塞 3）乳化堵塞 4）细菌堵塞 5油气层岩石毛细管阻力造成的损害 评价油气层损害的实验方法 评价实验是指在研究油层损害问题时，在实验室内进行的定性或定量分析测定的实验。该评价实验由一系列综合性的岩心分析实验组成。 一、评价实验的目的：保护油气层。 （1）弄清储层潜在因素； （2）弄清外因对储层的影响； （3）在内因外因的作用下，弄清储层损害类型及程度 （4）筛选合理的防治措施。
固井对油气层的损害 固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。 固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径. 固井的一般工艺流程：1作业准备阶段，根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥，尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝，由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等，4水泥浆凝结以后，水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。 可见,根据固井作业的工艺流程,控制好各时间段内影响固井的各个因素对于获得优良的固井质量有重要意义。 因此,从某种程度上说,影响固井质量的因素构成一个环环相扣的单链过程,任何一个环节存在不足,都将影响最终的固井质量,为此,在进行固井施工方案设计时,必须对其进行全面的考虑。上述影响因素中,井眼条件、地层条件是限定的;套管选型受成本、钻机提升能力、开发方案的限制;水泥环所处工况由油井生产方案决定;钻井液、冲洗液、隔离液的性能可在一定程度上进行调节;能在大范围内进行优化控制的,仅有水泥浆性能和注水泥施工工艺。因此,如何针对上述影响因素,调配出能满足平衡注水泥、提高顶替效率、候凝过程中压稳地层流体、形成优质水泥环、凝结后能适应后期工况。变化需要的水泥浆,并通过合理的施工工艺将其注入井内,即成为影响固井质量的关键。 在固井注水泥施工设计时,如果对水泥浆流变参数估计偏差较大,将导致由此计算出的循环摩阻压力和施工设计排量出现偏差,导致顶替效率不高,甚至压漏地层。研究水泥浆流变学对水泥浆的可混配性和可泵性进行评估、确定在施工中和施工后压力和深度之间的关系、预测固井时的温度分布、设计达到最佳顶替效果所需的排量,以及当发生水泥浆柱“自由回落”时计算返出流量等方面均有重要作用。故掌握好水泥浆流变学对于固井设计,施工和评价都十分重要。目前,在进行水泥浆流变性设计时,均未考虑水泥浆的时变性。而实际上,水泥浆在注入过程中一直处于水化反应中,其反应必将影响水泥浆的流变性。 随着水泥水化的进行,水泥浆流变模型不发生变化,但流变参数发生变化。总体上,表观黏
一、名词解释（20分） 1、油气层损害：在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象通称为 油气层损害。 2、岩心分析：是指利用能揭示岩石本性的各种仪器来观测和分析岩石一切特性的一类技术。 3、粘土矿物：细分散的晶质含水层状硅酸盐矿物和含水非晶质硅酸盐矿物的总称。 4、速敏性：流体在油气层中流动时，因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致岩石 渗透率或有效渗透率下降的现象。 5、临界流速：岩石渗透率或有效渗透率随着流速的增加开始有较大幅度下降时所对应前一个点的流速。 6、水敏性：因流体盐度变化(储层岩石与淡水接触后)引起储层岩石中粘土水化膨胀、分散、运移，导致渗 透率或有效渗透率下降的现象。 7、水敏指数：岩石损害前后的渗透率或有效渗透率之差与损害前渗透率或有效渗透率之比。 8、临界盐度：岩石的渗透率或有效渗透率随着注入流体粘度的下降开始有较大幅度下降（或上升）时所对 应前一个点的盐度。 9、盐敏性：当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后，将可能引起粘土的收缩、失落、脱落;当低于地 层水矿化度的工作液进入油气层后，则可能引起粘土的膨胀和分散,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。 10、碱敏性：碱性液体与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效 渗透率下降的现象。 11、碱敏指数：岩石接触碱性液体前后的渗透率或有效渗透率之差与接触碱性液体前的渗透率或有效渗透 率之比。 12、临界pH：随着注入液pH值的不断上升（pH=6~14），岩石的渗透率或有效渗透率开始有较大幅度下降 时所对应前一个点的pH值。 13、酸敏性：酸液与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效渗透 率下降的现象。 13、酸敏指数：岩石接触酸液前后的渗透率或有效渗透率之差与接触酸液前的渗透率或有效渗透率之比。 14、净围压：岩石所受围压与上游压力的差值。 15、临界应力：随着应力的变化，所对应的岩石渗透率损害系数出现明显拐点(下降)时所对应的应力值。 16、应力敏感性：岩石所受净压力改变时，孔喉通道变形、裂缝闭合或张开，导致岩石渗流能力变化现象。 17、水敏和盐敏（性）矿物：是指储集层中与水溶液作用产生晶格膨胀或分散堵塞孔喉并引起渗透率下降 的矿物。具有阳离子交换容量较大的特点。有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物、绿泥石/蒙脱石间层矿物等。 18、酸敏性矿物：是指储集层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒引起渗透率下降的矿物。 19、碱敏性矿物：指油气层中与高pH值外来液作用产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起 渗透率下降的矿物。主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。 20、速敏矿物：是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移，并堵塞吼道的微粒矿物。 21、表皮效应：设想在井筒周围有一个很小的环状区域。由于种种原因，使这个小环状区域的渗透率与油 层不同。当原油从油层流入井筒时，在这里会产生一个附加压降ΔPS ，这种现象叫做表皮效应。22、表皮系数：把井筒周围很小的环状区域内产生的附加压降无因次化，得到无因次附加压降，称为表皮 系数，它表征一口井表皮效应的性质和油气层损害的程度。 二、填空题（20分） 1、油气层损害的实质：包括绝对渗透率和相对渗透率下降。 2、岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，是取得油气层地质资料的一项基础工作。油气层敏感性评价、损害机理研究、损害的综合诊断、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析的基础之上。 3、三大常规常规岩心分析技术包括：X衍射、扫描电镜、岩石薄片。