水平井鉆井過程中鉆井液污染油層特點及保護對策

宋光立

摘 要：在水平井鉆井作業的過程中，有一定概率出現油層被鉆井液污染的情況，因此本文通過室內試驗的方式，分析水平井鉆井過程中鉆井液污染油層的特點，從而提出合理的保護對策。

關鍵詞：水平井;鉆井;鉆井液污染;油層特點;保護對策

伴隨著我國工業領域的高速發展，近幾年來，油井產量已經成為工業領域的重要關注話題之一。當前在我國已經普遍應用水平井技術，但是由于油層自身的特殊性，有著相對較長的水平段長度，因此在對水平井進行鉆井的過程中，油層會受到污染，導致鉆井作業可能以失敗告終。因此，人們必須對水平井鉆井作業的油層污染問題進行妥善解決。本文在上述條件的基礎上，深入分析水平井鉆井可能對油層產生的污染，同時研究保護油層的可靠對策，幫助水平井鉆井作業提升成功概率。

1 水平井鉆井過程中鉆井液污染油層的特點

在開展水平井鉆井作業的時候，油層會被鉆井液中的固液兩相所侵入，這也是油層遭到污染的最主要的原因。水平井鉆井作業與直井鉆井作業相比，污染油層的概率會更大，而且造成的污染也比較嚴重，并且出現截然不同的污染區域，其原因是水平井鉆井自身所擁有的四個顯著特點。

其一，在對水平井進行鉆井的時候，會出現比較長的油層內水平段，鉆井液會有較長的時間與油層進行接觸，加大了油層被鉆井液污染的概率。

其二，射孔完井的方式，在當前的實際操作中幾乎不會得到運用，因此在運用其他類型的完井方法的時候，無法將射孔穿過已經出現的污染帶，從而加大油層被鉆井液污染的概率。

其三，水平井和直井的壓降有一定的差距，因此在實際操作過程中，經常運用反排的方式，鉆井液中固液兩相攜帶出地面的能力不增反降，從而加大油層被鉆井液污染的概率。

其四，在對水平井進行鉆井的過程中，不同的油層污染位置會呈現出不同的污染結果，在直井中，油層與被污染的位置呈直角狀態，而在水平井中，油層與被污染的位置呈平行狀態【1】。

不僅如此，在水平井之中，如果出現污染情況，被污染的區域必然會處于比較深的位置，出現更加嚴重的水平段污染問題，由于在水平井中的水平段滲透率，和垂直段的滲透率出現了相對較大的差別，會導致水平井中出現不均勻分布的污染位置。

2 水平井鉆井過程中保護油層的對策

要想深入分析水平井鉆井過程中，對油層的具體保護措施，可以運用室內試驗的方法進行。當前在國際范圍內，通常會選擇泥漿濾失試驗的方法，深入分析油層的污染狀況，還可以在另一層面利用鉆井液的失水、降濾失劑、、濾液侵入深度和滲透率損壞等多種情況，對污染程度進行評價，從而獲得污染程度更小的鉆井液配制方法。

烘箱、巖心、壓力調節器、泥漿、泵以及巖心夾持器，就是室內試驗所需要的材料以及設備。烘箱溫度必須與有成溫度保持一致，6.83cm×7.86cm是巖心的必備尺寸，在夾持器中防止巖心，選擇一口泵根據泥漿的剪切速度保持恒速運行，然后將另一口泵反方向運行，要注意壓力不變，在巖心的一側放置壓力調節器，用以模擬油藏之中的孔隙壓力。

在開展室內試驗之前，必須合理地選擇巖心的材質，在通常情況下，巖心不可以被污染，如果地層質量均勻，可以直接對巖心進行鉆取，如果地層質量不均勻，必須選擇全直徑的巖心，以保證巖心的高滲透率區域能夠使濾液平行到達。在選擇流體的時候，必須選擇沒有受到污染的原油，同時選擇N2作為流體，配制一定量的水，用以模擬油層內所產出的水。在實驗過程中，必須全程保證巖心的濕潤，為了達到更好的實驗效果，人們必須將巖心樣本抽至真空，然后將巖心浸泡在已經配置好的地層水之中，浸泡時間為3至7天，然后在保持地層溫度和壓力的前提下，在巖心之中注入原油。

在進行整個實驗過程的時候，巖心的溫度必須低于地層溫度，同時提升巖心的壓力，直至與地層壓力相同。然后人們可以有效模擬在油層之間產生的孔隙壓力，將原油以緩慢的速度注入巖心內部，直至達到飽和原油滲透率為止。接下來需要沿著巖心的反方向，將鉆井液注入巖心內部，確保巖心和鉆井液在平衡的壓力下充分進行接觸，同時必須嚴格記錄濾失量【2】。

將巖心壓力平衡作為前提，注入泥漿，直到濾失量達到穩定，或者濾失情況不再出現，然后將原油注入巖心之中，對此進行反排模擬，測定滲透率，并且對比鉆井液侵入前后，滲透率發生的一系列變化，從而對油層污染情況進行確定。

3 根據上述對策得出的結論

當前在國內外油田的鉆井作業過程之中，主要運五種類型的鉆井液，分別為聚合物類型的泥漿、油基類型的泥漿、清潔水類型的泥漿、氫氧化物類型的泥漿以及泡沫鉆井液。在上述五種鉆井液之中，聚合物類型的鉆井液，和清潔水類型的鉆井液擁有較強的濾失控制能力，在清除濾餅的時候，可以使用氯化物清除干凈，同時還可以有效控制地層中產生的粘土膨脹，保證地層不會因為粘土膨脹而發生損壞。為了盡量降低對油層的傷害，因此在選擇鉆井液的過程中，必須考慮到以下幾個要點。

其一，必須選擇潤滑能力較好、剪切稀釋效果強大的鉆井液，對井壁進行穩定，從而更好地滿足水平井鉆井作業過程中提出的要求。

其二，鉆井過程中會產生密度高的泥餅，其原因是地層內部的環境較為復雜，在這個時候，鉆井液中的固液兩相侵入油層的能力相對較低，因此必須保證鉆井液內部固體的尺寸，與地層空隙的尺寸基本相同，以及擁有較高的配伍性。

其三，在地層內產生的泥餅，能夠使用酸或者氧化物進行溶解，然后用返排的方式排出地面，在泥餅被排出地面的過程中，反排的壓力必須小于10psi，在這一過程中，必須滿足使用暫堵材料，以解除已經出現的反排效果，此時油藏的滲透率不得低于80%。

由此人們不難看出，鉆井液的構成是相對簡單的，在運用鉆井液的時候，必須保證鉆井液的性質不會發生變化，同時人們還應當選擇操作便捷、成本較低的鉆井液。

除此之外，在選擇較為適用的鉆井液的時候，人們需要充分考慮到，在完井作業過程中所用到的操作工序。當前，性能較為優越的鉆井液，是Baker Haghes公司所生產的、類型為聚合物的鉆井液，該類型的鉆井液成分，主要為微細鹽粒以及微細碳酸鈣，而且該類型的鉆井液可以被降解，不會對周圍的環境產生太多的污染與損害【3】。

4 結語

我國工業領域的發展，離不開先進生產技術的普遍運用。當前在我國的鉆井施工過程中，水平井鉆井技術已經得到了大力推廣，并且應用情況十分普遍。但是在應用該技術的過程中，經常會出現鉆井液污染油層的現象，其原因是鉆井液中的固液兩相會侵入到油層之中，而且水平井對油層產生的污染，比直井產生的污染更為嚴重，對整個生產工作帶來了巨大的負面影響。因此人們必須完善現有的水平井鉆井技術，積極尋找解決對策，促進生產力進一步提高。

參考文獻：

[1]張全盛.水平井施工常見問題及其解決方案研究[J].工程建設與設計，2020（15）：194-195+198.

[2]邱善坤.水平井安全施工隱患與技術對策探討[J].石油和化工設備，2020，23（07）：113-114.

[3]王建龍，馮冠雄，劉學松，郭瑞，高學生，霍陽.長寧頁巖氣超長水平段水平井鉆井完井關鍵技術[J/OL].石油鉆探技術：1-8[2020-09-08].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1763.TE.20200714.0955.006.html.

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