钻井完井液技术

1、1硕士2004级 现代完井工程2概述概述34作为钻井液它必须具有以下功能：作为钻井液它必须具有以下功能：56基本要求：基本要求：7一、油气层损害的机理一、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，损害的主要因素是地层的产能。可见，损害的主要因素是滤液和固滤液和固相微粒。相微粒。 因此，钻井液因此，钻井液的损害可分为：的损害可分为：水侵和泥侵。水侵和泥侵。 水侵

2、：水侵：在钻井液液柱压力作用下，钻井液中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。的水向地层渗透进入岩石孔隙中现象。 泥侵：泥侵：在钻井液液柱压力作用下，钻井液中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。的固相颗粒向地层渗透进入岩石孔隙中现象。8钻井液滤液对地层的损害钻井液滤液对地层的损害( (水侵水侵) ) 钻井液滤液对地层的损害作用主要有钻井液滤液对地层的损害作用主要有4 4个方面：个方面： (1)(1)使油层中粘土成分膨胀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。造成油流通道缩小，而降低出油能力。油砂颗粒油砂颗粒上的粘土

3、上的粘土质薄层质薄层油气流通油气流通道变窄，道变窄，甚至封闭甚至封闭遇水膨胀遇水膨胀9(2)(2)破坏孔隙内油流的连续性：破坏孔隙内油流的连续性：10(3)(3)产生水锁效应，增加油流阻力产生水锁效应，增加油流阻力孔孔 隙隙水饱和度水饱和度2020% %80%80%水相对渗透率水相对渗透率2020% % 80% 80%油相对渗透率油相对渗透率8080% % 20% 20%11(4)(4)在地层孔隙内产生沉淀物在地层孔隙内产生沉淀物12泥浆内固相颗粒直接侵入产层泥浆内固相颗粒直接侵入产层( (泥侵泥侵) )(1)(1)侵入的固相颗粒堵塞地层孔隙。侵入的固相颗粒堵塞地层孔隙。 (2)(2)减少地层

4、孔隙的有效直径减少地层孔隙的有效直径( (与粘土膨胀相似与粘土膨胀相似) )。 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而异。形成形成“内泥饼内泥饼”，造成永久性损害。，造成永久性损害。13二、地层损害程度分析二、地层损害程度分析1 1、平均渗透率、平均渗透率 由稳定径向流达西公式和任意半径处径向流由稳定径向流达西公式和任意半径处径向流流量相等，可求得：流量相等，可求得：rarwKeKare142 2、损害比、损害比DRDR 未被损害地层对油有效渗透率未被损害地层对油有效渗透率K Ke e与与损害后对油的有效渗透率损害后对油的有效

5、渗透率K Ka a之比。之比。KaKDRe=15损害比与地层损害程度的关系如下：损害比与地层损害程度的关系如下：损害比损害比地层损害成度地层损害成度 DR 1.0 DR 1.0 无损害无损害1.0 DR 2.0 1.0 DR 2.0 可能损害可能损害2.0 DR 5.0 2.0 DR 5.0 DR 5.0 严重损害严重损害16 3 3、表皮效应、表皮效应S S：将损害带对井产量的：将损害带对井产量的影响集中考虑为井壁附近的一薄层。影响集中考虑为井壁附近的一薄层。174 4、其它指标、其它指标1KoKDRPR=18三、防止和减少生产层损害的方法三、防止和减少生产层损害的方法19 a a、桥堵剂中

6、最高百分比的颗粒尺寸要等于、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或稍大于地层最高百分比孔隙尺寸的1/31/3。 b b、该尺寸桥堵剂至少要占总固相含量的、该尺寸桥堵剂至少要占总固相含量的5 5。20(5) (5) 提高泥浆矿化度，增加钻井液中二价离子的提高泥浆矿化度，增加钻井液中二价离子的浓度，使粘土不至于分散和胀裂；浓度，使粘土不至于分散和胀裂； 钻开生产层时，最好使用与地层含盐量相同钻开生产层时，最好使用与地层含盐量相同的钻井液，如不可能，则应慢慢降低的钻井液，如不可能，则应慢慢降低它们之间含盐量的差距，不能一下子就改用含盐它们之间含盐量的差距，不能一下子就改

7、用含盐量差别很大的钻井液。量差别很大的钻井液。21(6) (6) 使用低固相或无固相钻井液，减少固体颗使用低固相或无固相钻井液，减少固体颗粒侵入；粒侵入； 酸溶性洗井液或酸溶性修井液酸溶性洗井液或酸溶性修井液油溶树脂无损完井修井液油溶树脂无损完井修井液(7) (7) 使用表面活性剂处理钻井液；使用表面活性剂处理钻井液；(8) (8) 采用油基钻井液或油包水乳化钻井液，采用油基钻井液或油包水乳化钻井液，从从根本上避免水侵和泥侵对油气层的危害；根本上避免水侵和泥侵对油气层的危害；(9) (9) 采用挤酸解堵的措施。采用挤酸解堵的措施。22四、四、 保护油气层对钻井液的要求保护油气层对钻井液的要求2

8、3五、五、 钻油气层所用钻井液类型钻油气层所用钻井液类型u水基钻井液水基钻井液u油基钻井液油基钻井液u气体钻井液气体钻井液241、水基钻井液、水基钻井液Warteroiloiloiloiloiloiloiloil25无膨润土暂堵型聚合物钻井液无膨润土暂堵型聚合物钻井液通过屏蔽暂堵层通过屏蔽暂堵层，阻止固相颗粒和滤液进入，阻止固相颗粒和滤液进入水聚合物可溶性盐暂堵材料水聚合物可溶性盐暂堵材料适用：适用：裂缝、低压低渗油层裂缝、低压低渗油层暂堵材料暂堵材料酸溶型酸溶型 水溶型水溶型氯化钠、硼酸盐氯化钠、硼酸盐油溶型油溶型油溶性树脂油溶性树脂单向压力型单向压力型纤维、果壳、木屑纤维、果壳、木屑屏蔽环

9、单压力型26低膨润土聚合物钻井液低膨润土聚合物钻井液降低失水、改善流变性降低失水、改善流变性u水膨润土水膨润土(少量少量)聚合物暂堵剂聚合物暂堵剂u适用：适用：低压低渗、碳酸盐裂缝油气层低压低渗、碳酸盐裂缝油气层改性钻井液改性钻井液l降低固相含量；降低固相含量；l提高配伍性调整无机离子种类，提高矿化度提高配伍性调整无机离子种类，提高矿化度；l选择合适暂堵材料、粒径和含量级配；选择合适暂堵材料、粒径和含量级配；l降低失水降低失水(动、静、动、静、HTHP失水失水)，改善流变性和，改善流变性和 泥饼质量泥饼质量l适用于各种井深结构的油气层适用于各种井深结构的油气层 阳离子聚合物钻井液阳离子聚合物钻

10、井液抑制粘土水化膨胀抑制粘土水化膨胀27避免了水敏损害避免了水敏损害 缺点：成本高、环境污染大缺点：成本高、环境污染大 有效防止滤液进入油气层，避免粘土水化，性有效防止滤液进入油气层，避免粘土水化，性能达到油基泥浆效果。能达到油基泥浆效果。28六、六、 保护油气层的低压钻井液保护油气层的低压钻井液29u空气钻井空气钻井空气、氮气为钻井流体空气、氮气为钻井流体特殊设备：特殊设备：空气压缩机、增压器、井空气压缩机、增压器、井口旋转头。口旋转头。优点：优点：钻速快钻速快(310倍倍)，钻头寿命长，井底，钻头寿命长，井底压力压力1Mpa、遇油气立即进入井内。、遇油气立即进入井内。空气钻井流体空气钻井流

11、体缺点：缺点：易出现井下爆炸起火。易出现井下爆炸起火。氮气为钻井流体氮气为钻井流体缺点：缺点：氮气成本费用高。氮气成本费用高。空气钻井缺点：空气钻井缺点：不适宜出水量大的地层。不适宜出水量大的地层。压风机压风机增压器增压器旋转头旋转头出口出口氮气氮气30u雾化钻井液雾化钻井液将少量水、发泡剂、防腐剂，以雾将少量水、发泡剂、防腐剂，以雾状加入气流中，形成雾状流体；状加入气流中，形成雾状流体；特殊设备：特殊设备：雾化器、空气压缩机、增压器、井口旋转雾化器、空气压缩机、增压器、井口旋转头。头。适用于出水量小的地层适用于出水量小的地层(23m3/h)u充气钻井液充气钻井液将空气、氮气充在钻井液中，形成将空气、氮气充在钻井液中，形成不稳定气液两相流，以降低液柱压力。不稳定气液两相流，以降低液柱压力。u泡沫钻井液泡沫钻井液由基液（水）、空气（氮气）、发由基液（水）、空气（氮气）、发泡剂、稳泡剂经泡沫发生器形成的一种均匀、稳定气液泡剂、稳泡剂经泡沫发生器形成的一种均匀、稳定气液两相流。两相流。31泡沫钻井的特点：泡沫钻井的特点： 泡沫密度低泡沫密度低(0.0320.064g/cm3 )，井底压力低。，井底压力低。 携屑能量强携屑能量强 （10倍于水、倍于水、45于泥浆）泡沫强度于泥浆）泡沫强度高、粘度大。高、粘度大。 液量低液量低含水量低于含