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钻井过程中的保护油气层技术

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钻井 过程 进程 中的 保护 维护 油气 技术
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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第二节 保护油气层的钻井液技术第三节 保护油气层的钻井工艺技术第四节 保护油气层的固井技术各个作业过程都可能损害储层 :钻井 、 完井 、 试油等 , 固相 /滤液进入储层发生作用 , 不适当工艺 , 引起有效渗透率降低 ,损害储层储层损害的危害性 :降低产出或注入能力及采收率 , 损失宝贵的油气资源 , 增加勘探开发成本保护储层的作用与意义:是加快勘探速度 、 提高油气采收率和增储上产的重要技术组成部份 , 是保护油气资源的重要战略措施, 对促进石油工业 “ 少投入 、 多产出 ” 和贯彻股份公司 “ 以效益为中心 ” 的方针都具有十分重要的作用探井损害储层 , 可将有希望的储层被误判为干层或不具开采价值 ,搞好钻井 、 完井 、 试油保护油气层有利于发现油气层和正确评价油气层辽河荣兴油田: 1980年之前钻 9口探井 , 均因储层损害判为没有工业价值; 1989年 , 采用保护储层配套技术重新钻探 17口井 , 均获工业油流 , 探明原油储量上千万吨 , 天然气几十亿立方米 。华北岔 37井第 16和 19层 , 钻井污染 , 电测解释为水层 , 射孔试油分别排出 597 都基本出纯油 , 分别产油 d。(一)保护油气层的重要性 有利于提高储层产能及勘探开发效益新疆夏子街油田 , 勘探初期用普通钻井液钻井 , 日产油仅 3~ 6t;投入开发时 , 用保护储层钻井液钻开油层 , 完井后投产 , 日产油一般 8~ 9t, 最高达每天 24t, 储层级别从三类提高到二类 。吐哈温米油田 , 开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能 , 但钻 167口开发井时 , 全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护油层技术 , 射孔后全部井自喷投产 , 单井产能比设计产量提高 20 使用的保护储层技术每口井多投入 10000元 , 却省掉了压裂工序 , 节省费用几十万元 。(一)保护油气层的重要性 )保护油气层的特点及主要内容保护油气层技术的主要特点1、 涉及多学科 、 多专业和多部门的系统工程由于油气层损害的普遍性和相互联系性 , 使钻开油层 、 测试 、 完井 、 试油 、 增产 、 投产等每一个生产作业过程均可能使油气层受到损害 , 而且 , 前一过程的油气层损害会影响后一过程的生产作业效果 , 后一过程没有搞好保护油气层工作, 就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成效部分或全部丧失 。 所以 , 保护油气层技术是一项系统工程 。2、 具有很强的针对性尽管油气层特性有共性的东西 , 其损害机理与防治措施也有共同之处 。 但是 , 由于不同油气层的沉积环境与沉积时代的差异 , 导致了不同油气层具有各自的个性;即使是同一油气层 , 处于不同的开发阶段 , 其特性参数亦会发生变化;此外 , 相同作业在不同工矿下所诱发的油气层损害也不完全相同 , 由此造成的储层损害机理也不一定相同 , 这就决定了保护油气层技术具有很强的针对性 。 因此, 在确定每项作业的保护油气层技术措施时 , 应依据施工时油气层的特性和工况条件来研究确定针对性的保护油气层技术 , 否则 , 可能不会收到预期的效果 , 甚至可能会导致相反结果 。(二)保护油气层的特点及主要内容试油保护油气层的技术思路可以归纳为以下四个方面 :( 1) 获取试油保护油气层技术研究所需的基础资料 , 分析潜在损害因素与机理( 2) 分析评价钻井完井过程损害储层的类型 、 程度及原因( 3) 研究评价针对性的保护储层试油技术( 4) 试油保护油气层技术现场试验 、 效果评价与完善推广(三)试油保护油气层技术的思路与原则(三)试油保护油气层技术的思路与原则试油保护油气层应遵循的原则1、 解除钻井损害 , 减少试油损害原则2、 针对性原则3、 配伍性原则4、 效果与效益结合原则钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的第一个工程环节 。 其目的是交给试油或采油部门一口 无 损害或低损害 、 固井质量优良的油气井 。油气层损害具有累加性 。 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初期产量 , 还会对今后各项作业损害油层的程度以及作业效果带来影响 。 因此搞好钻井过程中的保护油气层工作 , 对提高勘探 、 开发经济效益至关重要 , 必须把好这一关 。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。钻井液中分散相颗粒堵塞油气层固相颗粒堵塞油气层乳化液滴堵塞油气层钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害水敏盐敏碱敏涧湿反转表面吸附钻井过程中油气层损害原因钻井液滤液与储层流体不配伍引起的损害无机盐沉淀形成处理剂不溶物发生水锁效应形成乳化堵塞细菌堵塞相渗透率变化引起的损害 — 气层产生“液相圈闭”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,负压差过大可诱发油气层速敏、引起裂缝闭合产生应力敏感、诱发有机垢1、外界流体进入油气层引起的损害固相颗粒的侵入与堵塞与岩石不配伍造成的损害 敏、碱敏、润湿反转与流体不配伍造成的损害 化、细菌影响油水分布造成的损害 敏2、工程因素和环境条件变化造成的损害压差太大引起的损害 力敏、结垢等温度变化引起的损害 垢等作业或生产时间对损害的影响 藏特殊损害液锁损害气层压力敏感性气层流速敏感性气层盐结晶损害井壁釉化与抛光对储层的损害固相析出损害钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害(1) 钻井液中固相颗粒堵塞油气层固相颗粒 : 膨润土 、 加重剂 、 堵漏剂 、 暂堵剂 、 钻屑和处理剂的不溶物等 。损害机理: 堵塞油气层孔喉和裂缝 。影响因素: 固相含量 ; 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 。钻井液中固相对地层渗透率的影响(2) 钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害水敏 ; 盐敏 ; 碱敏 ;润 湿反转 ; 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 ) 。水敏 : 指的是当与地层不配伍的流体进入地层后,引起粘土膨胀、分解、运移,从而导致渗透率下降的现象。某些岩层对泥浆中的自由水有敏感作用 ,例如 ,遇水发生吸水膨胀 ,遇水溶解 ,遇水电离造成离子侵而破坏泥浆 ,遇水发生水锁破坏油层的渗透率 ,等等。这些作用就称为地层的水敏效应。此类地层也称为水敏性地层。水敏性地层有粘土层、粘土质地层 (如页岩、千枚岩 )、岩盐、石膏、白垩、芒硝、低压油层等。在这些地层中钻进时 ,要采取措施降低泥浆的失水量 ,并采用钙基泥浆、盐水或饱和盐水泥浆、油基泥浆、混油泥浆等。盐敏:是指渗透率随注入液矿化度降低而变化的可能性及其程度。碱敏性是指在碱性环境下,粘土颗粒易于分散、运移,诱发粘土矿物失稳,碱性介质与储层岩石反应使矿物颗粒分散,与地层水相互作用生成无机垢等,从而造成储层渗透率下降的可能性及其程度。碱敏性能够导致储层产生碱敏损害。润湿反转:由于表面活性剂的吸附,而造成的岩石润湿性改变的现象。液体对固体的润湿能力有时会因为第三种物质的加入而发生改变。例如,一个亲水性的固体表面由于表面活性物质的吸附,可以改变成一个亲油性表面。或者相反,一个亲油性的表面由于表面活性物质的吸附改变成一个亲水性表面。固体表面的亲水性和亲油性都可在一定条件下发生相互转化,因此把固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。(3) 钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害1) 形成 无机 垢和有机垢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。例如腐殖酸 钠 遇到地层水中钙离子 , 就会形成腐殖酸钙沉淀。3)发生水锁效应特别是在低孔、低渗气层中最为严重。水锁 :是指由于水进入油层后引起的液体堵塞,它是物理原因的损害。4)形成乳化堵塞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 ” 。(5) 负压差急剧变化造成的油气层损害1) 诱发油气层速敏 , 引起油气层出砂及微粒运移 。2) 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 。3) 诱发地层中原油组分形成 有机垢 。二、井过程中影响油气层损害程度的工程因素(1) 压差1) 压差的增大 → 钻井液的 滤失量 增加 → 钻井液进入油气层的深度和损害油气层的严重程度增大 。2) 当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力 , 钻井液就有可能 漏失 至油气层深部 , 加剧对油气层的损害。3) 负压差 可以阻止钻井液进入油气层 , 减少对油气层损害 , 但过高的负压差会引起油气层 出砂 、 裂缝性地层的 应力敏感 和 有机垢 的形成 , 反而会对油气层产生损害 。(2) 浸泡时间浸泡油气层时间 ↑→ 油气层损害的程度 ↑ 。(3) 环空返速环空返速越大 → 对泥饼的冲蚀越严重 → 钻井液的动滤失量增高 → 油气层侵入深度及损害程度增加 。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、 减少对油气层的损害 , 已 形成 多 种用于钻开油气层的钻井液。三、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。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。按钻井液组分与使用范围分2)水包油钻井液1)无固相清洁盐水钻井液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表 5各类盐水溶液所能达到的最大密度盐水液 浓度 /重量百分比 密度 g/21℃ )6 6 9 5 6 3 8 5 0 2 7 . 无固相清洁盐水钻井液• 特点: 该类钻井液不含膨润土及其它任何固相 , 流变参数和滤失量通过添加对油气层无损害的聚合物来进行控制 , 密度通过加入不同类型和数量的可溶性无机盐进行调节 。• 无机盐: 防腐: 加入适量缓蚀剂 。各类盐水基液所能达到的最大密度盐水基液 21℃ 时饱和溶液密度 /g· 1) 2) 3) 4) 5) 1) 特点: 成本最低 。 其溶液的最大密度可达 g / • 常用的添加剂: 羟乙基纤维素 ) 和 若遇到地层中的 需提高 ( 2) 特点: 由于 K+ 对粘土晶格的固定作用 , • 常用的添加剂: 羟乙基纤维素 ) 和 不足之处 : 单独使用 且溶液密度较小 。• 解决办法: 组成混合盐水体系 。只要 ~ 7%, 其抑制作用就足以得到充分的发挥 。( 3) 特点: g/为降低成本 , 可与 g/ 常用的添加剂: 羟乙基纤维素 ) 和 极易吸水的化合物 。 有两种 , 其纯度分别为 94~97%( 粒状 , 含水约 5%) 和 77~ 80%( 片状 , 含水约 20%) 。( 4) 特点: 钻井液密度在 1.8 g/ 在相同钻压下 , 使用密度为 g/ 是使用密度相同的常规水基和油基钻井液的 5~ 10倍 ( 见图 1) , 对砂岩渗透率的损害程度却比常规水基和油基钻井液小得多 。• 添加剂 : 由于 可达 30~ 100 s / , 因此只需加入较少量的聚合物 。 g /L。• 适宜 • 注意: 当混合液密度接近于 g/ 要防止结晶的析出 。• 一般用密度为 g/ 如果所需密度在 g/ 如果需将密度增至 g/ 则需加入适量的固体 然后充分搅拌直至 ( 4) 5) 两种混合盐水体系的密度均可高达 g/专门用于某些超深井和异常高压井 。• 配制时应注意溶质组分之间的相互影响 ( 如密度 、 互溶性、 结晶点和腐蚀性等 ) 。• 对于 增加 降低结晶点 , 然而成本也相应增加;而增加 则会降低密度 , 使结晶点上升 , 配制成本却相应降低 。无固相清洁盐水钻井液优缺点• 优点:① 可避免因固相颗粒堵塞而造成的油气层损害;② 可在一定程度上增强钻井液对粘土矿物水化作用的抑制性 , 减轻水敏性损害;③ 由于无固相存在 , 机械钻速可显著提高 。• 缺点:① 配制成本高 、 工艺较复杂 , 对固控要求严格 。② 对钻具 、 套管腐蚀较严重 。③ 易发生漏失等问题 。• 使用范围:套管下至油层顶部的单一压力体系的裂缝性油层或强水敏油层;• 广泛作为射孔液、压井液、修井液;② 水包油钻井液水包油钻井液是将一定量油分散于水或不同矿化度盐水中,形成以水为分散介质、油为分散相的无固相水包油钻井液。油、水水相增粘剂主、辅乳化剂。定义:组成:密度控制方法: 调节油水比加入不同数量和种类的盐最低密度可达 由油相或水相中加入的油气层低伤害处理剂来控制。特 点: 大大降低固相损害;可以实现低密度。使用范围: 特别适用于套管下至油层顶部的低压、裂缝发育、易发生漏失的油气层。③ 无膨润土暂堵型聚合物钻井液通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂来控制,这些暂堵剂在油气层中形成 内泥饼, 阻止钻井液中固相或滤液继续侵入由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子配制而成。组成:密度: 采用不同种类和加量的可溶性盐来调节 (需注意不要诱发盐敏 )流变性能控制: 通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控。滤失量控制:暂堵剂种类和作用原理酸溶性暂堵剂水溶性暂堵剂油溶性暂堵剂单向压力暂堵剂细目或超细目碳酸钙、碳酸铁等细目或超细目氯化钠、硼酸盐等树脂、石蜡、沥青类产品等改性纤维素、果壳、木屑等脆性油溶性树脂 苯乙烯、酚醛树脂、二聚松香酸等。塑性油溶性树脂 烯 烯 蜡、磺化沥青、氧化沥青酸溶性暂堵剂• 简介: 理想的酸溶性暂堵剂 化学性质稳定 , 价格便宜 , 颗粒有较宽的粒度范围 。 当油井投产时 , 可通过酸化而实现解堵 , 恢复油气层的原始渗透率 。 但不宜在酸敏性油气层中使用 。• 粒径选择: 三分之一架桥规则一般使用 200目的 平均粒径为 60 最大粒径为 160 加量: 3~5%。• 简介: 常用的水溶性暂堵剂有细目氯化钠和复合硼酸盐 (8等 。 这类暂堵剂可在油井投产时 , 用低矿化度水溶解盐粒而解堵 。 正是由于投产时储层会与低矿化度的水接触 , 故该类暂堵剂不宜在强水敏性的储层中使用 。• 粒径选择: 三分之一架桥规则• 使用水溶性暂堵剂的钻井液通常称为悬浮盐粒钻井液体系 。 它主要由饱和盐水 、 聚合物 、 固体盐粒和缓蚀剂等组成 , 密度范围为 g / 溶性暂堵剂油溶性暂堵剂• 简介: 常用的油溶性暂堵剂为油溶性树脂 , 可被产出的原油或凝析油自行溶解而得以清除 , 也可通过注入柴油或亲油的表面活性剂将其溶解而解堵 。• 分类与作用:• 一类是 脆性油溶性树脂 , 在钻井液中主要用于架桥颗粒 , 如油溶性的聚苯乙烯 、 改性酚醛树脂和二聚松香酸等;• 另一类是 可塑性油溶性树脂 , 其微粒在一定压差作用下可以变形 , 主要作为充填颗粒 。缺 点成本高使用条件苛刻使用不多使用范围 套管下至油层顶部单一压力体系的油层无膨润土暂堵型聚合物钻井完井液④ 低膨润土聚合物钻井液配伍性及所必须的流变性能与滤失性能可通过选用不同种类的聚合物和暂堵剂来达到。使用膨润土的优点流变性易控制滤失量低处理剂用量少钻井液成本低钻井液的特点: 尽可能降低膨润土含量,使钻井液既能获得安全钻进所必须的性能,又不会对油气层产生较大的损害。⑤ 改性钻井液若采用长段裸眼钻开油气层,技术套管没能封隔油气层以上地层,为了减少对油气层的损害,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。优点成本低应用工艺简单对井身结构和钻井工艺无特殊要求对油气层损害程度小被广泛作为钻开油气层的钻井液改性方法: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. 选用合适类型的暂堵剂及加量d. 降低静滤失量、动滤失量和 善流变性与泥饼质量⑥ 正电胶钻井液这是一类用混合层状金属氢氧化物 (称 理的钻井液。a. 正电胶钻井液特殊的结构与流变学性质 “豆腐块”一样整体流动b. 正电胶对岩心中粘土颗粒膨胀的强烈抑制作用c. 整个钻井液体系中分散相粒子的负电性减弱正电胶钻井液保护油气层的机理为 :⑦ 甲酸盐钻井液高密度下易实现低固相、低粘度;高矿化度盐水能预防粘土水化膨胀、分散运移;盐水不含卤化物,不需缓蚀剂,腐蚀速率极低;储层伤害小,是目前发展较快的一种钻井液体系。组成: 以甲酸钾、甲酸钠、甲酸盐为主要材料 + 盐水配制的钻井完井液。密度调节: 通过加入的盐酸盐来调节。基液的 最高密度可达 根据油气层的压力和钻井完井液的设计要求予以调节。特点:• 很强的抑制作用 , 与储层岩石和流体配伍性好 , 有利于保护储层 。• 抗盐 、 抗钙 、 抗固相污染的能力明显优于淡水钻井液 。• 甲酸盐水溶液对金属的腐蚀性很弱 。• 甲酸盐的毒性极低 , 并可生物降解 。甲酸盐钻井液的优良性能⑧ 聚合醇 (多聚醇 )钻井液在浊点温度以下,聚合醇与水完全互容,呈溶解态 ;高于浊点温度时,聚合醇以游离态分散在水中,这种分散相就可作为油溶性可变形粒子起封堵作用。用聚合醇为主要材料配置的钻井液。保护油气层的机理:聚合醇的浊点温度与体系的矿化度、聚合醇分子量有关,将浊点温度调节到低于油气层的温度,借助聚合醇在水中有浊点的特点实现保护油气层的目的 。聚合醇的作用• 能增强钻井液的抗温性 、 抑制性和润滑性 。• 与常用聚合物钻井液具有很好的配伍性 , 并且在聚合物钻井液中 , 具有一定的降粘和降滤失作用 。• 有利于保护油气层 。• 聚合醇毒性低 , 可生物降解 , 能满足环保要求 。• 聚合醇的荧光度很低 , 有利于识别和发现油气层 。聚合醇钻井液的两种典型配方★ 3~润土浆 + 合物包被剂 + %改性淀粉 ( 或 + 2~5%聚合醇;★ 膨润土海水浆 + 粘聚阴离子纤维素 +粘聚阴离子纤维素 + 80 3% 聚合醇 + 2% . 硅酸盐钻井液简 介• 组成: 硅酸盐的模数为 加量为 2%~5%, 采用 水解聚丙烯腈 、 腐植酸类产品以及适量的降粘剂 , 控制流变性与滤失性能 。• 缺点: 当膨润土含量高时或钻进含较多蒙皂石或伊蒙无序间层的造浆性强的泥岩地层时 , 其流变性能不易稳定 。硅酸盐钻井液作用机理• 颗粒封堵: 硅酸盐钻井液在水中可以形成不同大小的颗粒 ,即离子的 、 胶体的和高分子的颗粒 。 这些颗粒通过吸附 、 扩散等途径结合到井壁上 , 封堵地层孔隙与裂缝 。• 沉淀封堵: 进入地层中的硅酸盐与岩石表面或地层中的钙镁离子起作用形成硅酸钙沉淀覆盖在岩石表面起封堵作用 。• 凝胶封堵: 进入地层的硅酸根遇到 的地层水 , 会立即变成凝胶而封堵孔隙与裂缝 。• 吸附固结: 在温度低于 80℃ 时 , 稀硅酸盐稳定泥页岩的机理是通过多个氢键 、 静电力和范德华力的叠加而与泥页岩中的粘土矿物结合 。• 化学固结: 当温度超过 80℃ 时 ( 在 105℃ 以上更明显 ) , 硅酸盐的硅醇基与粘土矿物的铝醇基发生缩合反应 , 产生胶结性物质 , 把粘土等矿物颗粒结合成牢固的整体 , 封固井壁 。• 化学固结: 硅酸盐稳定含盐膏地层主要是硅酸根与地层中的钙镁离子起作用 , 形成沉淀 , 从而在含膏地层表面形成坚韧致密的封固壳来加固井壁 。防塌与油保: 用稀硅酸盐 用破碎剂来破坏硅酸盐在储层所形成的封堵层,恢复储层的渗透率。应用情况: 在北海、阿拉斯加、纽芬兰、墨西哥湾等地区使用。我国于 1997年开始研究稀硅酸盐钻井液,现已在胜利油田十多口井中使用。有效地避免油层的水敏作用对油气层损害程度低种类: 油包水型钻井液、 全油基钻井液。优点:缺点: 成本高对环境易产生污染容易发生火灾可能使油层润湿反转,降低油相渗透率井液对于低压裂缝油气田、低压强水敏或易发生严重井漏的油气田及枯竭油气田,了降低压差的损害,必须降低钻井液的密度气体类钻井液是以气体为主要组分实现低密度。种类空气雾泡沫流体充气钻井液下过技术套管的下部漏失地层、强敏感性和低压油气层少量地层水进入井中在低流速下有较高的粘度,水为分散相,再加入乳化剂、降滤失剂、流型改进剂、加重剂等组成。合成基液有醋类、醚类、聚 酸醇、线性 烯 烃 、线性石蜡、线性烷基苯等具有油基钻井液的许多优点:润滑性好、摩阻力小、携屑能力强、井眼清洁、抑制性强、钻屑不易分散、井眼规则、不易卡钻、有利于井壁稳定、对油气层损害程度低、不含荧光物质。主要用在水平井和大位移井中。但成本高定义:特点:合成基钻井液组成及类型基 液乳 化 剂其它处理剂酯醚缩 醛聚 - 烯 烃线性  石 蜡线性烷基苯脂肪酸钙、咪唑啉衍生物、烷基硫酸(酯)盐、磷酸酯、山梨糖醇酐酯类( 聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加型)等包括降滤失剂、增粘剂、降粘剂、低剪切速率流变性调节剂等合成基钻井液合成基液的基本物性基 液 密度/g·度 /× 10s 闪点 /℃ 倾点 /℃ 芳烃含量降解温度/℃酯 150 160 150 100 量 /合成基液环境可接受性毒性试验内容 标准 O 0天 ) >1000 10000 7131 1268天 ) >20 525 303 277合成基液环境可接受性生物降解性合成基液容易产生生物降解,在钻井过程中和完井后排放的钻屑及污水对海底环境影响甚微,且恢复期短。合成基液环境可接受性挥发性条 件 聚 性 烯烃 酯 矿物油汽化物总量,40℃ /5℃ /7 4汽化物总量,90℃ /01 22 25 260合成基钻井液的特性• 优良的流变性• 较高的热稳定性和广泛的适应性• 优良的井眼稳定性和润滑性• 有效的保护油气层性能合成基钻井液的成本效益墨西哥湾 8口井的钻井总成本对比结果为:水基钻井液约为 106 美元; 106 美元 。 在合成基液之间对比 , 第二代合成基液成本又要比第一代低 。国外一些大公司公布的对比数据也表明 , 用水基钻井液每口井总成本在 960~ 1470万美元之间 , 而采用合成基钻井液的每口井总成本仅为 440~ 650万美元 。1994年 5月 , 在墨西哥湾南部用密度为 44 创造了 24266个月后又创造了 24562 在墨西哥湾所钻的一系列井的数据表明 , 采用水基钻井液平均 180天完钻 , 197天完井 , 而采用合成基钻井液平均完钻时间为 54天 , 完井时间为 61天 , 平均时间不到水基体系的 1/3。合成基钻井液的应用情况合成基钻井液的应用情况最先由 1992年 3月首次在北海油田应用成功后 , 由于其良好的体系稳定性 ,在海上钻井中获得了较为广泛的应用 。 分析结果表明 占 、 三聚体 ( 占 、四聚体 ( 占 和单体 ( 占 组成 , 无环状烃生成 。 通过调节反应条件和单体可以保证 低倾点 。 资料报导普遍提到: 性能随温度 、 能抗更高的温度和石灰污染 , 热稳定性一般在 150℃ 、 170℃ 以上 , 有的资料报导能抗 200℃ 以上高温 。 ﹡。保护油气层对钻井液的要求( 1)钻井液必须与油气层岩石相配伍。防止发生各种敏感性损害和润湿反转。( 2)钻井液必须与油气层流体相配伍。防止滤液组分与地层流体发生沉淀反应、乳化作用或水锁损害等。( 3)钻井液尽量降低固相含量,防止因固相颗粒堵塞油气通道造成损害。( 4)钻井液密度可调,以满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要。条件许可可采用负压钻进来减轻对油气层的损害。四、屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术钻进过程中对油气层损害的两个不利因素:屏蔽暂堵技术的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,在 极短时间 内,迫使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 形成 渗透率接近于零 的 屏蔽暂堵带 。压差钻井液中固相颗粒屏蔽暂堵技术原理技术要点• 用压汞法测出油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径 。• 按平均孔喉直径的 1/2~ 2/3选择架桥颗粒 ( 通常用细目的粒径 , 并使这类颗粒在钻井液中的含量大于 3%。• 选择粒径更小的颗粒 ( 大约为平均孔喉直径的 1/4) 作为充填颗粒 , 其加量应大于 • 再加入 1~ 2%可变形的颗粒 , 其粒径应与充填颗粒相当 , 其软化点应与油气层温度相适应 。 这类颗粒通常从磺化沥青 、 氧化沥青 、 石蜡 、 树脂等物质中进行选择 。 ﹡暂堵效果及暂堵深度岩心号K∞/1000105 切 为被切后所生岩心用地层水测得的渗透率。压差/00 0 0 0 10平均孔喉直径 中:桥塞粒子直径为 变性软粒子粒径为 ,各级粒子总含量 温度为室温。形成渗透率接近零的薄屏蔽暂堵带的技术要点 :(1)测定油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径;(2)按 1/2~ 2/3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;其 加量大于 3)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 4)加入可变形的粒子,如磺化沥青、氧化沥青、石蜡、树脂等,加量一般为 1%~2%,粒径与充填粒子相当屏蔽暂堵技术从常规的砂岩油藏延伸到特殊储层(1)裂缝储层是一类不同于常规砂岩油藏的特殊储层油气渗流通道以裂缝为主,钻井液不仅对裂缝产生堵塞,也会对裂缝面基岩造成损害(这种损害有可能延伸到地层深部,对产能的影响尤为严重)。因此要求暂堵必须是在近井壁,不能进入裂缝面基岩。对于裂缝表面,实现稳定暂堵所需要的颗粒状粒子的直径应该达到裂缝平均宽度的 配一定量的非规则粒子(片状、棒状、纤维状、椭球状、纺锤状等)可以进一步提高暂堵的效果( 如缩短暂堵时间、提高暂堵强度、提高反排效果 等)。(2)致密储层是另一类不同于常规砂岩油藏的特殊储层这类储层的特殊性在于基岩渗透率很低,滤液的侵入对这类储层的产能有显著影响,同时,滤液的侵入是借助毛管力的作用,是一种自发过程,即滤液与亲水的储层岩石一接触就会自动侵入储层形成阻止储层流体进入井筒的液体屏障,造成储层损害。一方面借助钻井液的内外泥饼控制滤失量;另一方面提高滤液粘度和降低钻井液滤液的表面张力,减少钻井液滤液的侵入量。降低这类储层损害的主要途径是 :(3)砂岩、石灰岩气藏一旦液相在近井壁周围形成阻止储层流体进入井筒的液体屏障 (即水锁效应,又称 “液相圈闭” ),储层损害将很难消除。对这类储层的保护重点是降低水锁效应、减少钻井液滤液的侵入,即在使用屏蔽暂堵技术的同时,用表面活性剂降低气 固界面的表面张力。(4)疏松砂岩稠油油藏疏松砂岩稠油油藏的特殊性在于 储层岩石胶结性差,存在比较显著的应力敏感性。 在实施屏蔽暂堵技术时,不仅要将钻井液的分散相粒度分布调整到与储层的孔喉分布相匹配,而且所使用的压差应 尽量避免引起疏松储层砂岩变化而导致应力敏感在暂堵颗粒的选择上,由于疏松砂岩的孔喉尺寸比较大,按 2/3架桥原理设计的钻井液固相粒度难于控制储层揭开时大量钻井液的侵入 (现场表现为进入储层时会有少量的渗漏 ),即使架桥时间同样为 10~30s,而高渗地层将使侵入液体的总量会增加, 因此架桥粒子的选择应该大于2/3。第三节 保护油气层的钻井工艺技术降低压差,实现近平衡压力 钻井减少钻井液浸泡时间优选环空返速搞好中途测试可采取的工程措施建立四个压力剖面 基本保证控制油气层压差 头及喷嘴 短完井时间降低辅助工作和其它非生产时间负压差不宜过大,防止微粒运移或泥岩夹层坍塌井喷会诱发速敏、有机垢或无机垢、应力敏感损害。井漏后用暂堵剂堵漏。防止井喷井漏复杂事故多套压力层系的保护油气层钻井技术油气
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本文标题:钻井过程中的保护油气层技术
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