石油钻探完井液技术

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1、硕士2002级现代完井工程石油钻探完井液技术1概述钻开油气层的完井液实际上就是钻开油气层的工作液，它必须是保证井下安全和钻井工作顺利进行的前提下，具有保护油气层功能。因此，它实际上是钻井液技术与油气层保护技术的综合应用技术，即保护油气层的钻井完井液技术。2钻开生产层是钻井工作的最后一步，也是油井完成的第一道工程工序。是钻井工作中直接影响一口井生产能力的关键一环。钻开生产层必须做到：保持好油气层、防止事故性井喷发生。即对钻井液的要求是：既要压住储层不发生溢流或井喷，又不污染堵塞油层降低渗透率，保证石油和天然气流入井底的通道畅通。3作为钻井液它必须具有

2、以下功能：控制地层流体压力，保证正常钻井。具有满足钻井工程必须的流变性稳定井壁。要求钻井完井液的密度、抑制性、滤失造壁性和封堵能力等能满足所钻地层要求，保持井壁稳定。改善造壁性能，提高泥饼质量，稳定井壁，防止压差卡钻其它钻井液所必须具备的功能。4另一方面，它又必须能较好的防止对所钻油气层的损害：不同类型的油气层遇到不同类型的完井液都有不同的损害。其损害情况随油气层特性和完井液性质不同而不同。因此，根据不同的油藏，认清其损害机理，找出其损害原因，筛选与之相适应的完井液体系和确定相应的应用工艺，是保护油气层完井液技术的核心内容。5基本要求：钻井液中的固

3、相含量及固相粒子的级配；钻井液对粘土水化作用的抑制能力；钻井液液相与地层流体的配伍性；各种钻井液处理剂对油层的损害。6钻开生产层一、油气层损害的机理造成油气层损害的原因，主要是与油气层直接接触的钻井液滤液和固相微粒，在压差作用下侵入油气层孔隙喉道，降低孔隙的渗透率，影响地层的产能。可见，损害的主要因素是滤液和固相微粒。因此，钻井液的损害可分为：水侵和泥侵。水侵：在钻井液液柱压力作用下，钻井液中的水向地层渗透进入岩石孔隙中现象。泥侵：在钻井液液柱压力作用下，钻井液中的固相颗粒向地层渗透进入岩石孔隙中现象。7钻井液滤液对地层的损害(水侵)钻井液滤液对地

4、层的损害作用主要有4个方面：(1)使油层中粘土成分膨胀造成油流通道缩小，而降低出油能力。油砂颗粒上的粘土质薄层油气流通道变窄，甚至封闭遇水膨胀8(2)破坏孔隙内油流的连续性：☆使单相油流动变成油水两相流动，增加了流动阻力。☆当水相增加而使水变成连续相时，会带走孔道壁的松散微粒，并在适当位置发生堆积，堵塞流动孔隙，降低渗透率。9(3)产生水锁效应，增加油流阻力水锁效应：油层孔隙内，随水饱和度增加，孔隙对油的相对渗透率下降，而水的相对渗透率则随之增加的现象。孔隙水饱和度20%80%水相对渗透率20%80%油相对渗透率80%20%10滤液中

5、的某些离子或化合物，与地层中的一些物质成分发生作用，生成固体或絮状沉淀物而堵塞地层孔隙。CO3-2+Ca+2CaCO3CO3-2+Mg+2MgCO3SO4-2+Ca+2CaSO4SO4-2+Mg+2MgSO4(4)在地层孔隙内产生沉淀物11泥浆内固相颗粒直接侵入产层(泥侵)原因：(1)侵入的固相颗粒堵塞地层孔隙。(2)减少地层孔隙的有效直径(与粘土膨胀相似)。泥侵深度依钻井液性能、孔隙尺寸大小及压差大小等因素而异。特点：形成“内泥饼”，造成永久性损害。12二、地层损害程度分析1、平均渗透率由稳定径向流达西公式和任意半径处径向

6、流流量相等，可求得：rarwKeKare132、损害比DR未被损害地层对油有效渗透率Ke与损害后对油的有效渗透率Ka之比。KaKDRe=14损害比与地层损害程度的关系如下：损害比地层损害成度DR<1.0无损害1.05.0严重损害153、表皮效应S：将损害带对井产量的影响集中考虑为井壁附近的一薄层。S0表示产层有损害S0井壁附近渗透率高于地层内S=0表示渗透率无变化164、其它指标开采比：损害系数：完井系数：1KoKDRPR==17三、防止和减少生产层损害的方法(1)针对油气层特点、采用合理的完

7、井方法，以减少钻井液对油气层的浸泡时间；(2)合理选择钻井液密度、控制压差；(3)采用平衡、欠平衡或低压钻井方法；如：充气钻井、泡沫钻井、空气钻井、天然气钻井。(4)在完井钻井液中加入桥堵剂或暂堵剂，以减少固相颗粒的侵入及其侵入深度；18桥堵剂颗粒尺寸的选择原则：a、桥堵剂中最高百分比的颗粒尺寸要等于或稍大于地层最高百分比孔隙尺寸的1/3。b、该尺寸桥堵剂至少要占总固相含量的5％。研究表明：该原则下，固相颗粒的侵入深度小于25cm，完井射孔可射穿损害带。19(5)提高钻井液矿化度，增加钻井液中二价离子的浓度，使粘土不至于分散和胀裂；钻开生产层时，最

8、好使用与地层含盐量相同的钻井液，如不可能，则应慢慢降低，不能一下子就改用含盐量差别很大的钻井液。20(6)使用低固相或无固