鉆井過程中儲層保護技術研究

摘要：鉆井過程中儲層保護十分重要，儲層污染會影響儲層性質識別、油氣井產量以及后續井下作業。本文在對鉆井過程中儲層傷害原因分析基礎上，從鉆井液、鉆井工藝方面詳細分析儲層保護技術，包括優選鉆井液密度、優化井身結構設計和控制鉆井壓差等，為提高鉆井質量奠定基礎。

關鍵詞： 鉆井過程 儲層保護 技術研究

1、前言

鉆井過程中防止儲層損害是保護儲層重要環節，儲層損害具有累加性，其會影響儲層性質識別，對油氣井產量造成較大影響，同時還會對后續各項作業損害儲層的程度以及作業效果帶來影響，因此做好鉆井過程中的保護儲層工作，對提高勘探開發效果和經濟效益至關重要。

2、儲層傷害原因分析

鉆開儲層時，在正壓差的作用下，鉆井液的固相進入儲層造成孔喉堵塞，其液相進入儲層與儲層巖石和流體作用，破壞儲層原有的平衡，誘發儲層潛在損害因素，造成滲透率下降，具體原因有五方面。

（1）鉆井液中固相顆粒堵塞儲層

鉆井液中存在多種固相顆粒，如膨潤土、加重劑、堵漏劑、暫堵劑、鉆屑等不溶物，若固相顆粒小于儲層孔喉直徑或裂縫寬度，在鉆井壓差作用下，固相顆粒進入儲層孔喉和裂縫中形成堵塞，造成儲層損害，損害程度與鉆井液中固相含量成正比關系，尤其是顆粒較細膨潤土影響最大。

（2）鉆井液濾液與儲層巖石配伍性差

鉆井液濾液與儲層巖石不配伍引起的損害主要包括水敏、鹽敏、堿敏、潤濕反轉和表面吸附等五方面，其中水敏是指低抑制性鉆井液濾液進入水敏儲層，引起粘土礦物水化、膨脹、分散。鹽敏是指濾液礦化度低于鹽敏的低限臨界礦化度，引起粘土礦物水化、膨脹、分散和運移，比如濾液礦化度高于鹽敏的高限臨界礦化度，有可能引起粘土礦物去水化收縮破裂，造成微粒堵塞。堿敏是指高PH值濾液進入堿敏儲層，引起堿敏礦物分散、運移堵塞及溶蝕結垢。潤濕反轉是指當濾液含有表面活性劑時，被親水巖石表面吸附后，引起儲層孔喉表面潤濕反轉，造成儲層油相滲透率降低。表面吸附是指濾液中所含的部分處理劑被儲層孔隙或裂縫表面吸附，縮小孔喉或孔隙尺寸。

（3）鉆井液濾液與儲層流體不配伍引起的損害

①無機鹽沉淀：濾液中所含無機離子與地層水中無機離子作用形成不溶于水的鹽類，例如含有大量碳酸根、碳酸氫根的濾液遇到高含鈣離子的地層水時，形成碳酸鈣沉淀。

②形成處理劑不溶物：當地層水的礦化度和鈣、鎂離子濃度超過濾液中處理劑的抗鹽和抗鈣鎂能力時，處理劑就會鹽析而產生沉淀。

③發生水鎖效應：特別是在低孔低滲氣層中最為嚴重。

④形成乳化堵塞：特別是使用油基鉆井液、油包水鉆井液、水包油鉆井液時，含有多種乳化劑的濾液與地層中原油或水發生乳化，可造成孔道堵塞。

（4）油相滲透率變化引起的損害

鉆井液濾液進入儲層，改變了井壁附近地帶的油氣水分布，導致油相滲透率下降，增加油流阻力。

（5）負壓差急劇變化造成的儲層損害

中途測試或負壓差鉆井時，如選用的負壓差過大，可誘發儲層速敏，引起儲層出砂及微粒運移。

3、保護儲層的鉆井液技術

3.1鉆井液性能要求

鉆開儲層鉆井液不僅要滿足安全、快速、優質、高效的鉆井工程施工需要，而且要滿足保護儲層的技術要求，具體有五方面，一是鉆井液密度可調，滿足不同壓力儲層近平衡壓力鉆井的需要;二是降低鉆井液中固相顆粒對儲層的損害;三是鉆井液必須與儲層巖石相配伍;四是鉆井液濾液組分必須與儲層中流體相配伍;五是鉆井液的組分與性能都能滿足保護儲層的需要。

3.2水基鉆井液

水基鉆井液主要包有6種，即無固相清潔鹽水鉆井液、水包油鉆井液、無膨潤土暫堵型聚合物鉆井液、低膨潤土聚合物鉆井液、改性鉆井液、屏蔽暫堵鉆井液，其中無膨潤土暫堵型聚合物鉆井液分為四類，即酸溶性暫堵劑、水溶性暫堵劑、油溶性暫堵劑和 單向壓力暫堵劑。

3.3油基鉆井液

油基鉆井液主要為油包水鉆井液，其以油為連續相，其濾液為油，能有效地避免油層的水敏作用，對儲層損害程度低，并具備鉆井工程對鉆井液所要求的各項性能，是一種較好的鉆井液。但由于其成本高，對環境易發生污染，容易發生火災等原因，使用范圍受限。

3.4氣體鉆井液

空氣流體鉆井液是由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成的循環流體，密度低，常用來鉆已下過技術套管的下部漏失地層、強敏感性儲層和低壓儲層，機械鉆速高，儲層傷害小，但易出現井壁不穩、地層出水等問題。

泡沫流體是由空氣（或氮氣或天然氣等）、淡水或咸水、發泡劑和穩泡劑等組成的密集細小氣泡，氣泡外表為強度較大的液膜包圍而成的一種氣——水型分散體系，在較低速度梯度下，泡沫流體有較高的表觀粘度，攜屑能力強，用于低壓易發生漏失且井壁穩定的儲層。

充氣鉆井液以氣體為分散相、液相為連續相，并加入穩定劑使之成為氣液混合均勻而穩定的體系。密度最低可達0.6g/cm3，攜砂能力好，可用來鉆進低壓易發生漏失的儲層，實現近平衡壓力鉆井，減少壓差對儲層的損害。

4、保護儲層的鉆井工藝技術

4.1精確刻畫建三個壓力剖面

地層孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力是鉆井工程設計和施工的基礎參數，精細刻畫三個壓力剖面才能進行合理的井身結構設計，確定合理的鉆井液密度，減少壓差對儲層所產生的損害。

4.2控制鉆井壓差

鉆井過程中井底壓力與地層壓力之差為鉆井壓差，控制壓差實現近平衡或欠平衡鉆井，減少鉆井液進入儲層，最大程度減少鉆井液對儲層危害。

4.3優化設計井身結構

井身結構設計主要原則是滿足近平衡壓力鉆井的需要，多數油氣田均屬于多套壓力層系地層，只有將儲層上部的不同孔隙壓力或破裂壓力地層用套管封隔，才能采用近平衡壓力鉆進儲層。

5、結論

（1）儲層傷害原因主要有鉆井液中固相顆粒堵塞儲層、鉆井液濾液與儲層巖石和地層流體配伍性差、油相滲透率和負壓急劇變化造成的儲層損害等。

（2）從鉆井液、鉆井工藝方面詳細分析儲層保護技術，為提高鉆井質量奠定基礎。

（3）本文鉆井儲層保護方面取得成果和認識，可為同行提供借鑒經驗。

參考文獻：

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作者簡介：

付堯，男，1988年4月出生，盤錦，漢族，工程師，2010年畢業于遼寧大學，現于中國石油遼河油田分公司鉆采工程技術部從事井控與壓裂管理工作。