钻井液性能对钻井的影响

1、钻井液性能对钻井的影响一、钻井曲勺稳定性钻井液是一种分散体鄂粘土分散在水占井液中的粘土颗粒多数在悬浮 体范围0.10.2仕m 数在溶液范国.如 伽洲,所以钻井液是溶胶与悬浮 体的混合物。钻井液中胶体颗粒含量的大小，对钻井液的稳定性影响很大。胶体含量的大小 主要取决于粘土在钻井液中的分散状态分散、絮凝和聚结。粘土的造浆率高，颗粒分散得细，钻井液相对来讲就稳定；若泥土造浆率低， 颗粒分散得粗钻井液相对来讲就不稳爰呈絮凝或聚结状翻此,钻井液稳 定的首要条件是钻井液中粘土颗粒响粘土在水中的稳定角度来我得 越细越妞胶体含量越高越好以种稳定性称为沉降稳定蝶而，即使很细的 颗粒,因它具有极大的表面积和很高的

2、表觥表面能自发减少的原理发 展趋势必然是小颗粒自行聚结吨下沉由于某种原因分散相颗粒具有对抗 小颗粒自行粘结变大所具有的性质称为聚结稳定性。沉降稳定性和聚结稳定性是互相联系的。只有保持聚结稳定性，使小颗粒不聚 结为大颗粒钻井液才能有沉降稳定，困不至于因聚结而下海以，聚结稳定 性是矛盾的主要方面。二、钻井液几个重要的流变参数动切应福服值。动切力3 ）反映钻井液在层流流态粘土颗粒之间及高 聚物分子之间的相互作用逝成空间网架结构之力影响动切应力的因素有钻 井业的固相含丘固体分散度粘土的水化程度粘土吸附处理剂的情况及聚合物 的使用等。表观粘度又称有效粘度或视粘磨的定义是在某一速度梯度用流速梯度去除相应的

3、切应力所得的街面粘度不仅与流体本身性质礴受测定仪器的 几何形状和尺寸、速度梯度的变化及测量方法的影响。塑性粘质塑性粘度是指钻井液在层流邮液中的固体颗粒与固体颗粒之间, 固体颗粒与液体分子之间,液体分子与液体分子之间三种内摩擦力的总和。 触变性钻井液的触变性是指搅拌后观力降低）静置后变稠切力升高） 的特性。或者说，钻井液的切力是随搅拌后静置时间的增长而增大的特性。由于钻井液有触变性，静止时间不同，则切力不同。通常测两个静止时间的切力 值。高速搅拌的钻井液静血俯测得的切力为初切力，静omirif测得的切 力为终切力初切力与终切力的差彳即表示触变性的大/撕值越大则触变性 越大。剪切稀释特，壁观粘度随

4、着速度梯度的增大而降低的辙境切稀释特性。即当钻井液从睡眼喷出时有较低的啊，于钻头破碎演襦洗井底而在环形空间又具有较高粘度，有利携带岩屑，该特性对于提高钻速有利。油气层的损害与保护一、油气层的损害在钻开油气、注水层、射孔试油、酸化与压裂、采油、注水、修井等施工过 程中都会不同程度的破坏油气层原有的物鞘衡状态都可能给油气层带来 损害。1、钻井过程中的损害1）钻井液固相的损害。钻井液中所含各种悬浮物质（粘土、眼斜、加重材料 和堵漏剂等都有可能对储层造成损害他们进入储层时便可能逐步充填油气藏岩石孔峪随后进行生产或注入建些物质很可能桥堵在孔隙喉道德进快出严重的降低井眼附近地带的渗 M殳清况下此类损害仅限

5、于井眼周6cnrt，但最终的渗透率降低值却90%2）钻井液滤液的损害占井液是最先接触油气层的外来流隔定的压差下，钻井液滤液会渗入地层，特别是在滤饼形成之前，滤液的渗入是不可避 免的。如果钻井液的滤失量太大，将会携带大量的固相颗粒进入储层，产生 堵塞而造成损害；同时，进入储层的滤液若与储层不配伍，则会引起粘土水 化膨胀、水锁，形成化学沉淀和胶体乳化等，而导致油气层的损害。3）影响钻井液损害的因素。压差。压差是指井筒内液柱压力与地层孔隙压力之差。压差越大，钻井液 滤液及固相颗粒越易进入地层，影响越大。浸泡时间。钻井液浸泡地层的时间越长，滤液的侵入量越多，损害程度也 越大。钻井液循环时的剪切速率。钻

6、井液在环空循环时的剪切速率过大，会严重 地冲蚀井壁，破坏滤饼，从而使滤液及固相颗粒易于进入储层。此外，剪切 速率过大还会造成井径扩大，影响固井质量。起下钻速度。快速起钻的抽吸作用会降低钻井液液柱压力，破坏滤饼及已 形成的桥堵；而快速下钻的锤击效应则使钻井液液柱压力增大，从而增大压 差，促使钻井液侵入地层，加重对储层的损害。钻具对井壁的刮削作用。井眼不规则或钻具弯曲，钻具就可能对井壁产生 刮削作用，破坏井壁上已形成的滤饼或桥堵物，使钻井液易于侵入地层。此 夕卜，钻具对井壁的涂抹作用，则会使滤饼中的固相颗粒嵌入地层孔隙或裂缝中，造成渗透率下降。总之，钻井过程中的油气层损害主要是由于钻井液滤液及固相

7、侵入引起 的。只有尽可能地减少两者的侵入最，并使钻井液滤液在物理、化学性质上 与地层矿物及流体相配伍，才能将损害减少到最低限度。2注水泥过程中造成的损害水泥浆的损害。注水泥过程中水泥浆对油气层的损害往往来自两个方面： 一方面是水泥浆滤液侵入地层；另一方面是水泥固体颗粒侵入地层。在正常情况下，由于井壁泥饼对地层的保护作用及水泥中的固相颗粒直径 较大,所以水泥中固相颗粒侵入地层不是损害的重要因素。但水泥浆一般滤 失量较大，注水泥时的压差又很大，其滤液能透过滤饼，进入储层一定的深 度。进入储层的滤液可能有以下几方面原因造成损害。 滤液与地层矿物不配伍，造成粘土膨胀分散。 水泥的水化作用使氢氧化物过饱

8、和而重结晶，沉淀在空袭中。 滤液中的氢氧化物与地层中的硅起反应，生成硅质熟石灰成为粘结性化台 物。 滤液与富含钙的原生水相接触，易生成碳酸钙或硅酸钙水合物沉淀。 水泥浆滤液有性对高白4pH值，它进一步促进地层中的粘土矿物发生水 化膨胀。固井过程中水泥浆对储层的损害一般小于钻井液对储层地拥I面是由于在水泥浆进入地层之前，钻井液滤液已进去了一部分，从而使水泥浆 滤液不像钻井液滤液那样容易进入；另一方面是由于水泥浆凝固前在井下的 时间短，故与储层的接触时间也是有限的。清洗液与隔离液的损害。在固井注水泥前，需使用清洗液和隔离液将环空 中的钻井液全部排除，在此过程中滤饼可能部分地被破坏。在紊流注入的高

9、压差作用下，清洗液和隔离液的滤液对地层的侵入量会显著增加。此外，如 果水泥浆与隔离液之间的交界面发生破坏，会增加对储层的损害。挤水泥过程中的损害。采用高压挤水泥被认为是使水泥浆侵入地层的重要 原因之一。若使用的压力过高，特别容易对非胶结的高渗透性砂岩造成较严 重的损害。固井质量的影响。如果固井质量不好，则后继工作液会沿水泥环渗漏入地 层，造成十分严重的地层损害。因此，固井质量的好坏是影响储层损害程度 的一个很重要的因素。为保护油气层，要尽可能使用低密度水泥浆，降低水泥浆以及隔离液、清 洗液的滤失量，并保证固井质量。3）射孔试油过程中的损害一般说来，在钻井、固井过程中油气井周围所形成的损害带，通

10、过射孔施 工可将损害部分解除。但在射孔、试油过程中造成的损害，则难以弥补。压实带的形成。在孔眼周围形成压实致密区，原始渗透性能被破坏，其渗 透率仅为原是值7%20%固相堵塞。固相颗粒和射孔产生的碎片在正压差作用下压入地层，导致孔 眼的导流能力降低。射井液或压井液与储层不配伍。如施工中使用清水，造成地层的粘土水化 膨胀，导致储层损害。局压差、大排量试油。 引起储层内的微粒运移，导致渗流通道堵塞。 在井眼周围形成压力亏损带，当进行二次压井时，易引起渗漏，造成储层 损害。 井眼周围压力迅速下降，使得原油很易脱气、结蜡而堵塞渗流通道。 产生压实作用，造成损害。在射孔试油过程中保护油气层要注意: 所用液

11、体要与储层配伍。 尽可能采用负压射孔。 射孔深度要足够。 控制室党的试油压差。 尽可能缩短压井液的浸泡时间。4）酸化作业中的损害酸化作业是目前用于油层解堵或增产的常用措施。但是，如果酸化作业不 当会给地层带来新的损害，酸化可能引起的储层损害有：酸液与地层矿物反应产生沉淀。当地层中含有一些酸敏性矿物时，用不配 伍的酸液处理地层可产生絮状或胶状沉淀物质而堵塞致媵透率降低。外来固相堵塞。若作业管线部清洁，则酸液可将铁、污泥等物溶解带入地 层，弓I起堵塞。增加地层颗粒。酸液溶解掉部分岩石骨架及其胶结物（如碳酸盐类）后， 会释放出许多不溶于酸的固体颗粒。这些颗粒的增加，使地层中微粒运移现 象加剧。与原油

12、中的沥青质形成胶状沉淀。但酸液与富含沥青质的原油相接触时，酸与沥青质容易发生反应生成胶状残渣。当有表面？tew成时，残 渣更易生成。5）压裂过程中的损害压裂是低渗油气藏增产的有效措施之一，但若不注意对油气层的保护，仍 然可造成对油气层的损害，使增产作业的效果不理想，甚至还可能降低原有 的生产能力。压裂液引起的损害。压裂液与储层不配伍，引起地层中的粘土膨胀、原油 的乳化等损害。对于低渗透油气藏，还可能产生水锁想象，损害油气层。 压裂液残渣造成的损害。6）采油过程中的损害采油速度过高。造成原来松散地依附在孔壁上的一些矿物微粒发生运移， 从而对孔隙喉道产堵塞，降低渗透率。结垢与结蜡。生产过程中，由于

13、储层的孔隙压力降低以及有时气体膨胀引 起的冷却作用，均使某些无机盐溶解度降低而生成无机垢沉淀。通常的盐垢 为碳酸钙和硫酸钙，有时还有单体硫以及还有氯化钠的沉积，如果油气井从 正常生产层窜槽或从套管泄漏处出水，则沉积的盐垢将堵塞井筒、射孔孔眼 与地层孔隙。对于富含沥青质或蜡质的原油，在流动过程中由于温度、压力降低，也会 引起这些物质在地层中形成蜡垢和有机垢。虽然孔隙壁上的沥青质沉积一般 不会明显降低地层孔隙度和绝对渗透率，但在经过这一过程后，岩石将趋向 亲油，并降低油的相对渗透率。在一定条件下，若同时产水，还会有助于乳 状液堵塞的形成。除蜡、除沥青质过程的影响。当井内油管结蜡或有积垢时，常用机械

14、（如 使用刮蜡片）或热油洗井等方法将其清除。但如果在该项处理中，使用方法 不当也会造成对油层的损害。比如在采油过程中，从油管上刮下的石蜡或沥 青有一部分会泵入射孔孔眼和井筒附近的地层孔隙、孔洞或裂缝中去。用热 油洗井时，一部分蜡垢也可能堵塞地层孔隙和射孔孔眼而影响产能。化学处理剂的影响。如果所使用的缓蚀剂、防垢剂或防蜡剂与产层接触并 且与之不配伍，也可能导致油相渗透率降低。7注水过程的影响损害在注水过程中不注意对油气层的保护，将会直接影响到注水效果，降低油 气井的产量和采收率。注水过程中可能造成地层损害的原因主要有注入水的 水质（矿化度、化学成分、固相含量及粒度范围、细菌量、游离氧含量等） 不

15、符合要求，引起地层中粘土矿物的水化膨胀及分散运移堵塞、化学沉淀堵 塞、机械杂质堵塞和细菌堵塞等损害；注入水的强度过大，引起地层中微粒 运移而堵塞孔喉，导致地层渗透率下降。8）修井过程中的损害修井液与地层部配伍，造成地层中的粘土膨胀、地层水结垢、岩石润湿性 反转及原油乳化等一系列损害。9）提高采收率的方法对油气层的损害在采用蒸汽驱、碱水驱、二氧化碳驱、活性剂驱和聚合物驱等提高采收率 的方法时，可能引起储层的损害。二、保护油气层1、油层损害的类型1）水敏性损害水敏性是岩石与外来水接触草中的粘土矿物发生水化膨胀、分散脱落、运移，而导致地层渗透率降低的现象。水敏性损害是各种油 层损害类型中最复杂、最主

16、要的一种。产生水敏性损害的原因，一方面是由 于膨胀性粘土遇水膨胀，减少了油层的孔隙通道；另一方面是一些非膨胀性 粘土遇水产生分散脱落，释放微粒，并且微粒随流体运移而堵塞孔隙通道。2酸敏性损害。酸敏性是指岩石与酸液接触后，发生有害反应生成沉淀或岩 石解体产生地层微粒，而引起油层渗透率降低的现象。3）微粒运移损害微粒运移是指由于流体流速较高或压差波动!&谏|! 中固有的颗粒脱整随流体发生移动获孔隙通道中形堵”或“帚状” 堆积而阻挡流体流动。4）结垢损害地层结构泛指在地层孔隙内形成的各种沉典括无机垢和有机垢两大类。形成结垢是由于地层岩石和流体的内在原因与外界物理化 学因素引起的。5）水锁损害

17、水锁一般只有雨水进入油层后引起的液体凿暴了种物理原因的损害。一方面，由于外来水的渗入，改变了油层中的油水分布，汗水 饱和度增大而含有饱和度降低，必然导致油相渗透率减少。另一方面，由于 水的渗入，油层孔道中呈两项共同流体状态，不连续相则形成液珠。液珠在 流动过程中将产生阻碍流动的各种毛细管力效应，这种毛细管力效应便成为 不可忽视的流动阻力。6Y同湿性改变损害。不同油层岩石表面具有不同的电性及润湿性，一般可分 为亲油岩石和亲水岩石两大类。这里所说的润湿性改变损害是指由于岩石吸 附化学剂改变岩石表面润湿性而造成油层相渗透率下降的损害。这种类型的 损害与岩石成分有关。7间相颗粒侵入损害固相颗粒侵入是指

18、入井流体直接将固相颗粒带入地层， 堵塞孔隙通道而损害油层渗透率。固相颗粒包括无机固相颗粒和有机固相颗 粒。固相颗粒侵入油层是在滤饼形成之前发生的。8)出砂损害。当油层岩石属于弱胶结或未胶结型时，在高速采油的情况下， 岩石结构的完整性遭到破坏，发生解体，形成松散的砂粒或微粒物质。其中 较大的颗粒随油流流向井筒，造成油井出砂，堵塞生产层段，甚至引起地层 滑移而损害套管迫使油井停产另外，在施工作业中如工作液使用不当，造成胶结物中粘土矿物分散或其他矿物的溶解，破坏了岩石的胶结状况，也 会导致或加剧油井出砂带来的油层损害。2、保护油气层的钻井液完井液在钻井过程中钻井液完井液是指钻开油气层时首先接触的利敬

19、，油气层造成损害。由于钻开油气层改变了原有的环境状态，钻井液完井液中 的固相、液相侵入油气层内与油气层中的固相、液相或气相发生物理化学反 应，使油气层的有效渗透率受到不同程度的损害油气层一旦受到损害，欲恢 复到原有水平是相当困难的。目前，保护油气层钻井液完井液大致可分为三 大类。1) 水基钻井液完井液无固相饱和盐水钻井液完井液已形成系列,这个系列的钻井液完井液有很 多品种，分别含有氯化铉氯化钠、氯化钾氯化钙碳酸钠、漠化钠、漠化钙、漠 化锌，或者同时含有它们中的若干种，密度107光.3/cm,基本可以满 足不同压力系数油气井钻井、完井施工的需要。这种钻井液完井液增福滤失是比较困难白需要加入增粘齐降滤失剂。还需要加入防腐齐PH值调节剂、