长庆特色的钻井完井液技术课件

1、长庆特色的钻井完井液技术长 庆 特 色 的 钻 井 完 井 液 技 术中国 西安一、钻井液完井液技术系列二、聚合物钻井液技术三、天然气井钻井液技术四、定向丛式井钻井液技术五、水平井钻井液技术六、油、气层保护技术七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术八、可循环泡沫钻井完井液技术中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列 为了适应钻遇地层特点、提高机械钻速及安全钻井的需要，经过多年的攻关与实践，长庆钻井液技术已形成了以无固相聚合物为主的多套钻井液体系，以及相应的钻井液添加剂系列，并在生产和实践中得到不断完善和发展，技术已日趋成熟，形成了一整套具有长庆特色的钻井液技术，满足了快速钻井、稳定井壁

2、及特殊钻井的需要。相关技术成果曾获国家科技成果三等奖、总公司科技成果一、二、三等奖。中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列技术系列：中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列技术系列：中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列技术系列：中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列产品系列：中国 西安一、钻 井 液 完 井 液 技 术 系 列产品系列：中国 西安地质分层中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术聚合物钻井液技术发展过程：中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术聚合物钻井液的几种类型： 1、全絮凝无固相聚合物钻井液 配方组成：清水

3、+0.10.2%PHP+0.1%KPAM 性能： 1.01.02g/cm3; FV 2835s; pH 79 处理维护:补充聚合物胶液,加量在0.150.2%;利用大沉砂池,保持密度 1.02g/cm3;保证泵排量,强化工程措施。 应用范围：主要用于二开上部造浆强性的白垩系、侏罗系地层，也可用于地层稳定的三迭系地层。中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 2、低固相聚合物钻井液 配方组成：般土浆(土4%）+0.1%PHP+0.1%PAC141+0.1%HPAN 性能: 1.31.06g/cm3; FV 3250s; pH 89; FL 8ml; K 0.5mm; PV 515mPa.s

4、;YP 38Pa 处理维护：及时补充聚合物胶液，保持良好的絮凝包被能力；控制好失水量，维持较低粘度，保持井壁稳定；完钻前加入般土，提高粘切，有利电测。 应用范围：主要用于三迭系以下井深及完钻前的钻井液处理。中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 3、钾盐聚合物钻井液 配方组成：清水+0.1%KPAM+0.1%PAC141+0.1%CMC+3%Kl。 性能： 1.011.05g/cm3; FV 2835s; pH 79; FL 20ml; K 0.5mm; PV 38mPa.s;YP 15Pa 处理维护：进入坍塌层钻进，KCl含量达到3%；并适当提粘降失水。 应用范围：主要用于易发生井塌

5、区块及层段。中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 以上几种聚合物钻井液（尤其是无固相体系）的应用，极大的提高了钻井速度。我们进行了聚合物钻井液的性能与钻速的关系研究（同时分析了现场269口井的数据）。 1、钻速与钻井液密度的关系中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 2、钻速与钻井液失水量的关系 钻井液滤失量大，可以起到软化地层的作用，滤失量越大，泥饼渗透性就越强，就可以减轻压持效应，从而提高钻速。中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 3、钻速与水眼粘度的关系 密度对钻速的影响最大，其次就是水眼粘度。而水眼粘度与密度、失水量、塑性粘度紧密相关。即密度越低、失水量越大

6、、塑性粘度越低，水眼粘度越小。中国 西安 4、钻速与钻井液分散性的关系 实验表明，固相中1m的胶体颗粒对钻速的影响比 1m的颗粒大12倍。分散性钻井液中 1m的颗粒80%，而用聚合物处理后只有6%。也就是说，同样密度的钻井液，不分散聚合物钻井液的钻速比细分散或粗分散（如钙处理）钻井液的高。（见图）二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术中国 西安二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术 为提高钻速，对聚合物钻井液的要求： 1、密度越低越好（清液聚合物钻井液）； 2、粘度要低，尤其是水眼粘度； 3、在条件充许的情况下，尽量放宽失水量的控制； 4、钻井液抵制性要强，控制分散（尤其是低固相钻井液）。 应用效

7、果：以以上分析为基础，长庆局多年来一直致力于推广聚合物钻井液，努力降低密度，扩大无固相清液聚合物钻井液使用地区，增加其使用深度，到90年代中期聚合物钻井液使用面已达100%。钻井液密度也不断降低，有效地减少了复杂、事故率，提高了生产时效。取得了良好的经济效益。中国 西安 对2000年1月2001年11月共钻井1839口，进尺3311655米平均井深1800.5米，平均钻速13.50米/时，平均建井周期18.33天。与1999年相比，在平均井深增加185.8米的情况下，钻速提高了86.5%，建井周期缩短5.4天。 由于钻井速度的大幅度提高，有效地控制了钻井费用的上升。钻井液费用从1990年到20

8、01年在处理剂价格上涨3080%的情况下，一直保持在32元/米左右的水平。若按最低涨价幅度40%计算，则每米实际费用节约12.8元，两年共钻油井2753851米，节约费用为3524.9万元。二、 聚 合 物 钻 井 液 技 术中国 西安三、天然气井钻井液技术 遇到的主要问题： 延长组的阻、卡； 刘家沟组的井漏； “双石层”的井塌（石千峰组和石盒子组）。 以上问题给钻井带来极大困难，几乎口口井发生阻、卡，平均钻井周期长达150多天。为此，开展了解决问题，提高气井钻井速度的科研攻关。开展了阴、阳及两性离子聚合物钻井液的现场试验，取得成功，遇阻、遇卡、井漏、井塌、电测不到底等复杂时效全面下降，钻井速

9、度得到大幅度提高。中国 西安三、天然气井钻井液技术 1、两性离子聚合物钻井液 二开延长组底部 清水+0.1%FA-367+0.005%CaCl2。 纸坊组刘家沟组 加入XY-27及少量般土浆调节粘度。 石千峰组奥陶系顶部 保持FA-367含量，并加入JT-888和XY-27调节失水和粘度。 奥陶系 进气层按气层保护要求进行。 2、阳离子聚合物钻井液 二开刘家沟组底部 清水+0.2%CPAM+0.2%TDC-15+0.05%CaCl2钻进。 石千峰组奥陶系顶部 加大CPAM的含量，TDC-15增大至0.5%，适量加入CaCl2。 奥陶系 进气层加入TD-1和QS-2以达到保护气层的目的。中国 西

10、安三、天然气井钻井液技术3、阴离子聚合物钻井液二开延长组 清水+0.2%PHP+0.1%KPAM钻进。纸坊组刘家沟组加入PAC141提粘，且密度控制在1.05g/cm3左右。石千峰组奥陶系顶部转化为聚磺盐水钻井液。中国 西安三、天然气井钻井液技术 4、聚磺钻井液 用于石千峰组以下地层，一般由阴离子聚合物钻井液转化而来，也可由阳离子、两性离子聚合物钻井液转化而来。 在聚合物钻井液的基础上，加入SMP 12%，SMC 12%，SAS 1%，HPAN 0.1%，含盐35%，般土含量维持在3040g/l。进气层前转化为保护气层的钻井完井液。 应用效果： 解决了该气区的复杂问题。延长组遇阻、遇卡基本消除

11、；“双石层”的井塌得到控制，井塌划眼时间由原来的75h/口井减少到基本为零，塌层井径扩大率由原来的40%下降到20%以内；刘家沟组井漏基本消除。中国 西安 钻井速度年年提高。1990年为2.82m/h，1991年为3.36m/h，1992年为4.36m/h，1993年为4.72m/h， 2001年达到6.12m/h。取得良好的经济效益。 2000年2001年11月两年共钻天然气井160口，进尺为557804米，平均井深3486.3米，平均钻速6.12m/h，平均建井周期53.3天/口井，和1990年相比，在平均井深增加342.3米的情况下，机械钻速提高了117.0%，建井周期缩短了100.7天

12、。 钻井液费用由原来的98元/米下降到70元/米，每米节约28元，160口井节约成本为1561.8万元，考虑40%的涨价因素，节约费用为3748.4万元。三、天然气井钻井液技术中国 西安四、定向丛式井钻井液技术 遇到的问题： 1988年在安塞油田开始试验定向丛式井钻井，曾经遇到过不少的问题，该年共施工两口井，第一口井（王18-9井）施工中阻、卡严重，电测半个月未能成功；第二口井（王19-91井）施工中也是阻、卡严重，打到井深1080米卡钻，泡柴油三次才解卡，损失9天时间，完井电测通井两次测9条曲线，但测最后一条曲线仪器落井，处理后通井6次测完，共测18天。到1989年由于钻井液技术的完善才较为

13、顺利，但速度慢，一口井需二十多天才能完成，成本也相对较高（钻井液成本约在4050元/米）。针对直罗、富县组的井壁坍塌、延安、延长组的缩径问题，研究试验应用了适应于油田地层特性的无固相清液聚合物钻井液体系。中国 西安四、定向丛式井钻井液技术 定向井钻井液全井可分为四个阶段： 1、聚合物胶液钻进阶段 配方：清水+0.10.2%PHP+0.10.2% %KPAM 2、防塌钻进阶段 进塌层前加入12%KCl，至塌层KCl含量应达到3%左右，并适量加入PAC141和CMC等，适当提粘降失水。 3、大斜度防卡润滑阶段 斜井段钻进加入润滑剂0.5%左右，并加入PAC141、KPAN等提粘降失水剂。 4、完钻

14、电测 完钻前加入预水化般土浆及润滑剂，并加入提粘、降失水剂将失水量控制在8ml以内，粘度大于40秒，充分循环洗井，保证电测顺利。中国 西安四、定向丛式井钻井液技术 应用效果： 丛式井（定向井）钻井液技术1989年10月开始在安塞油田投入试验。到2001年，共完成861个井组，井数达3264口。 、性能接近清水性质，密度、粘度低，钻井速度快。平均机械钻速由初期的7m/h提高到15m/h以上；平均建井周期由初期的2530天提高到1015天。 、由于钻井液滤失及流变性能的优化，再加上速度的大幅度提高，经济效益显著。钻井液成本由初期的4050元/米降低到2530元/米。 、有效地解决了井壁坍塌及井眼缩

15、径问题。减少阻卡，井下安全，坍塌层平均井径扩大率控制在15%以内；电测一次成功率由初期的50%提高到7580%。中国 西安五、水平井钻井液技术1、油井水平井钻井液技术长庆局于1992年开始研究和试验水平井钻井液技术，并于19932001年钻成了塞平1、2、3、4、5、6井、岭平1平、靖平1、2井9口油井水平井。通过大量的室内及现场研究试验，形成了具有长庆特色的水平井钻井液技术AML低固相水基钻井液体系。其主要组成为高分子聚合物、正电胶、磺化沥青等。该钻井液技术有效的解决了水平井施工过程中的井壁稳定、摩阻控制、井眼净化及产层保护等水平井钻井液特殊难题，有力的配合了钻井工程的正常施工和特殊作业，取

16、得良好现场效果。中国 西安五、水平井钻井液技术防塌能力强，井壁稳定，井眼规则 有效地抑制了坍塌层直罗组、富县组的井壁坍塌及延长组的井眼缩小，平均井径扩大率直罗10%、富县组20%。良好的润滑防卡性能，降低了摩阻和扭矩，保证了井下安全 几口井无一次因钻井液造成的卡钻事故，大斜度及水平井井段泥饼摩阻系数小于0.05，钻井液润滑系数不超过0.07，正常钻进转盘扭矩为1020KNm，起下钻摩阻小于130KN，下套管摩阻小于100KN。携带能力强，洗井效果好 大斜度及水平井段（平均返速0.60.7m/s）砂样真实，不混杂，上返及时，起下钻井眼畅通，克服了岩屑床形成，施工顺利。中国 西安五、水平井钻井液技

17、术有利于保护产层 进产层性能实现“三低”（密度不超过1.08g/3、固相含量小于8%、滤失量42ml）及形成油溶性暂堵。室内评价岩芯恢复值大于80%，现场单井产量为一般井的45倍。探索出以钻井液“复合处理技术”为中心内容的水平井钻井液处理工艺技术。 多年来不断优化技术，使钻井液成本大幅度降低，由试验初期的500元/米降低为180元/米。同时配合工程钻井速度也大幅度的提高，单井平均机械钻速由初期的4.13m/h提高到10.99m/h，建井周期由最初的102天缩短到22天。中国 西安五、水平井钻井液技术 2、天然气水平井钻井液技术 20012002年在苏里格气田完成两口水平井苏平1、2井。苏平1、

18、2井基本数据中国 西安五、水平井钻井液技术苏平1、2井钻井完井液使用情况简介中国 西安主要技术难题和解决措施： 五、水平井钻井液技术 1、处于易塌层的大斜度井段的井壁稳定问题：目的层为上古石盒子组盒8地层，其上部为“双石层”的大段泥岩，微裂缝发育，伊蒙混晶层含量高，吸水易坍塌或剥落。因此，有效防塌是该井钻井液技术主要难题之一，也是全井首先要攻下的技术难关。 采用抑制水化、封堵微裂缝和平衡地层应力（调节密度）等综合措施来解决这一技术难题，研制成功并应用了强抑制次生有机阳离子聚合物加重钻井液体系，同时重视解决加重钻井液的润滑性问题及预防压差卡钻。中国 西安 钻井液性能达到： 密度1.121.18g

19、/cm3, FV55115s,APIFL4.53.0ml, 泥饼0.51mm, 切力13/211Pa, pH1011, PV2644mP.s,YP820Pa,YP/PV0.250.4, Kf0.02630.0439, MBT 4555g/L, 阳离子定性试验：“”“”。 有效地防止了井塌，不仅保证了这两口井的斜井段的顺利钻进、电测和下技术套管，而且还保证了三次断钻具及一次掉牙轮事故的顺利处理。五、水平井钻井液技术中国 西安 2、水平井段的气层保护和安全钻井问题：从井下安全角度讲，井壁稳定仍然是潜在的复杂问题（因水平段很可能钻遇页岩夹层）；以及润滑防卡、带砂等技术难题外，又增加了保护气层的难题，

20、钻井液就是完井液。 由于采用筛管完井、酸洗投产，因此,采用的完井液必须是“易堵易解”低失水低伤害的完井液。研制应用了强抑制全酸溶暂堵完井液ASS-1体系。 性能达到：密度1.031.05g/cm3,FV 3950s, APIFL 4.05.0ml, 泥饼 0.1mm痕迹， pH 910, AV 2831mP.s, PV 1821mP.s, YP 710 Pa, YP/PV 0.40.6, 阳含 “”“”，Kf 0.04370.06。五、水平井钻井液技术中国 西安五、水平井钻井液技术 效果：两口井的水平段钻进均未因钻井液性能而引起复杂，相反，钻井液的优良性能而使磨牙轮等事故处理化险为夷。尤其在苏

21、平1井，为适合地质寻找好层位的要求，几改轨迹设计，出现几次升降，轨迹成波浪型，钻具在钻进时阻力大，卡钻机率高，但钻井液的良好润滑性，使其安全无恙；钻井液极强的抑制性，又保证了穿泥岩夹层中的水平井眼的井壁稳定，使该井段安全顺利钻至井深4289m,水平段长达869.5m，并安全顺利完成了所有完井作业。现场取回的完井液样品经室内评价，滤饼酸溶率达80%以上，岩芯受其伤害并酸洗后，渗透率恢复率达80%以上。六、油、气层保护技术中国 西安 近年来，人们逐渐认识到保护油气储集层技术是一项极为重要的技术，是保护油气资源和“少投入，多产出”的重要技术，是一项涉及多学科，多部门，多专业的系统工程。在钻井、采油、

22、增产、修井等作业中都可能造成地层损害，而钻井液是首先接触储集层的工作液，造成损害的可能性最大，因此，保护储集层的钻井(完井)液技术的重要性无论怎样强调也不会过分。 长庆从70年代初就开始着手油气层保护工作，但真正提到议事日程还是从“七五”期间承担国家重点攻关项目“安塞地区低压低渗油藏保护油层、防止污染的钻井完井技术”开始的。自那时以来，长庆在油气藏损害机理研究及保护技术研究和应用方面取得了长足的进步，并取得了明显的效果。中国 西安六、油、气层保护技术 多年来主要对安塞油田长6油层、侏罗系延安组油层、靖东油田长2油层进行了潜在的地质伤害因素分析、伤害机理研究及保护油层的钻井完井液技术研究。形成了

23、适应于不同地层条件下的低伤害的钻井完井液技术系列。、油层保护技术中国 西安六、油、气层保护技术 1、安塞油田低压低渗透长6油藏保护油层钻井(完井)液技术 潜在地质损害因素分析、损害机理及克服方法研究 固相对长6油层损害： 细分散般土浆对长6岩芯有一定的损害, 最大损害率为4547%； 粗分散般土浆损害率小于30%； 在岩芯损害端1cm以内可以找到般土微粒堵塞孔道现象, 但很少且并不严重, 约堵住孔道截面的1/3; 控制固相粒径在1m以上并相对含量在98%以上, 就可控制固相损害在很低的程度。中国 西安 处理剂对长6岩芯损害： 碱类Na2CO3、NaOH对长6岩芯有损害作用, 最大损害率可达50

24、%。据试验结果及理论分析,只要控制钻井(完井)液pH8.3， 即可消除这种损害。 PHP长链高分子聚合物损害最大,可使渗透率下降60%以上, CMC, CMS-1损害率中等, 为2045%, HPS, KPAN损害小, 其损害率30%, 这些处理剂对岩芯损害主要是吸附滞留作用及与地层水生成沉淀共同作用所致。因此,选择吸附性弱的, 分子链短且与地层水相容的处理剂是减少损害的主要手段。六、油、气层保护技术中国 西安六、油、气层保护技术 钻井(完井)液中应加入无机盐, 如 KCl, NaCl, 至少含1%, 用CaCl2 时,达到0.05%以上即可基本保持渗透率不变。 水锁效应对长6油层的损害： 各

25、种外界水进入油层均可引起水锁损害, 损害率范围为1252%, 平均损害率为25.2%, 属轻度水锁损害。 加各种不同类型的表面活性剂和表面活性物质在一定程度上克服了水锁损害, 但又产生了新的更大损害, 而且不易克服, 因而在完井液中不宜采用表面活性剂。 提高反排压差可一定程度上克服水锁损害。同时,根据试验时收集的滤液量进行计算，其侵入深度在30cm内；大直径取芯用示踪剂测定侵入深度在3cm以内, 表明现场滤液侵入深度是不深的, 压裂完全可以克服滤液侵入带。中国 西安 根据室内研究结果, 对长6油层钻井(完井)液配方的各组份要求为: 固相:粒径控制在1m以上, 其相对比例达98%以上; 有机处理

26、剂应选损害小的如HPS, KPAN等; pH值控制在7.58之间; 加至少1%KCl或NaCl,或0.05%CaCl2 可达到渗透率基本不降； 不含表面活性剂或表面活性物质。 应用效果 据油层损害机理及试验结果,研究组配了泡沫、油基泥浆、清洁盐水、高效絮凝聚合物钻井液、低分子聚合物钻井液、HPS-QS-2 暂堵完井液等完井液配方，并进行了10口井的现场试验，经分析对比，取得了明显效果： 六、油、气层保护技术中国 西安 试验井求初产情况：多数裸眼井的试验井都进行中途测试。用油基钻井(完井)液, 清洁盐水以及包括泡沫在内的钻井(完井) 液钻开油层的井都获得了0.210.78t/d的初产, 而用普通

27、聚合物钻井液钻开油层则无初产, 这表明保护油层试验是有效果的。但所获初产未形式工业油流,仍需压裂投产。 选邻近的压裂规模相同或相近的9组试验井和非试验井的产量统计对比表明, 试验井投产后头一年的平均日产量比邻近井提高22.6%，年平均单井产量提高36%。表明用损害小的钻井(完井) 液钻开油层对压裂后产量有提高的趋势是可以肯定的。 在85期间共推广应用了500多口井，取得了良好的效果。由于速度提高、电测成功率提高，完井时间缩短，对油层浸泡时间大大缩短，由推广前的平均每井88.33小时下降到平均55小时以下。经坪桥、候、杏三地区400余口井产量的仔细统计对比，平均单井产量提高7.02-16.33%

28、。该项技术也成为该区低压低渗油层开发的八大配套新技术之一。六、油、气层保护技术中国 西安六、油、气层保护技术 2、侏罗纪延安组保护油层技术 侏罗纪延安油层是长庆产量较高的主力油层之一。为更有效地保护该储层，从96年开始，我们以靖安地区侏罗纪延安组油层为研究对象。对其伤害机理及保护技术做了较深入的研究。 调查了靖安油田地质概况，分析了潜在损害因素并进行了伤害机理试验，得出如下认识： A.敏感性试验：侏罗系延安组油层属中等偏强速敏、中偏弱水敏性油层。共做岩芯26块，压力范围0.55.0MPa, 相对总速敏损害范围 40.3282.64，平均65，水敏损害1.6845.45，平均18.37。 B.固

29、相损害试验：以细分散体系为伤害介质进行试验。其结果是固相损害范围 20.4541.46，平均33.33。中国 西安六、油、气层保护技术 C.克服敏感性损害的试验表明：粘土稳定剂抑制敏感性效果明显，速敏损害率由原来60左右降为18.5336.85，水敏降为014.06； 自制速敏抑制剂可将速敏损害降至20%左右，水敏损害降至12%左右， 取得了明显的效果。 完井液体系评价： 根据室内试验研究结果，组配了低固相低失水聚合物正电胶完井液配方，并进行了损害评价。为便于对比,也取了现场进油层泥浆样品进行评价: 分散型低固相完井液(共做岩心6块)，平均损害率52.3。 低固相低分子聚合物正电胶完井液(共做

30、岩心13块)，损害范围5.2934.38，平均18.24。现场取样(作岩心10块)，平均损害率47.96。柳107井取样转化成正电胶体系(试验2块), 损害率为13.63 22.22中国 西安六、油、气层保护技术 现场试验 根据研究得出的初步结论和靖安油田钻井液使用情况，96 年在靖安油田柳108井、柳112井等十余口井进行了保护油层钻井完井液试验。压后产量与邻近井产量相比偏高,这表明该项技术对保护油层有明显的效果。中国 西安六、油、气层保护技术 3、靖东油田长2油层保护技术 靖东油田储层物性较好，平均孔隙度达16.5%，渗透率25.8110-3um2。多数井产量较好，但也有少数井产油达不到预

31、计的要求。压裂后排液量大于压入量，还有少数井出黑水。因而怀疑是油层受污染所致。对此进行了调研和室内研究试验： 调研分析了现场钻井液密度、失水、电测渗透率大小对试油产量的影响，没有找出明显的原因，因而必需从室内研究试验入手找出伤害原因。为此， 进行大量试验得到如下结果： A.现场取钻井液对长2岩心有较大损害，达5059.99%， B.将现场钻井液失水由15.0ml降至6.2ml,损害降至4347%， 平均 45.2%，但降低幅度不大，与现场统计结果基本一致，即降低失水对保护长2油层有好处，但没有决定性作用。中国 西安 C. 现场钻井液滤液（主要含高分子聚合物）对长2 岩心有较严重的损害，损害率最

32、高达79.9%，平均62.87%，属严重损害范围； D.低分子聚合物溶液对长2岩心的损害明显下降，平均为37.62%，属中偏小损害范围。 E.按分析结果而配制的低失水低分子聚合物正电胶完井液对长2 岩心的损害最小，为18.7524.99%，平均21.87%，属轻微损害范围。 按照上面思路，用正电胶体系试验了10口井，用低分子体系试验了20口井。现场施工表明：两种体系均能满足钻井工艺的要求，钻井中井下安全、完井顺利，缩短了油层浸泡时间，有利于安全快速钻井和保护油气层。采用强抑制正电胶体系完井液后，产量比邻近井产量相比偏高，10口试验井投产3个月平均日产为5.77t/d，14口邻井平均日产为4.9

33、8t/d，试验井产量比邻井增加15.86%。六、油、气层保护技术中国 西安六、油、气层保护技术、气层保护技术 长庆气田是一个低压低渗储层。多年来围绕如何提高气井产量这个难题从开发方案、钻井工艺、增产措施、产层保护、采气工艺等方面进行了大量的研究和探索。如欠平衡钻井、水平井钻井就是这种研究和探索的具体表现。 1、伤害机理 上古生界低渗砂岩气层： 水敏损害：下石盒子砂岩为强水敏(Kw/K0.02-0.04)，山西和太原属中等水敏（Kw/K0.3-0.6）。水敏损害为上古砂岩气层的主要伤害因素之一。 速敏损害：石盒子组岩芯总伤害率平均69.94%，接近严重伤害，山西组则为中等伤害范围。 酸敏损害：上

34、古砂岩气层呈盐酸酸敏效应（苏里格气田为弱或无酸敏），其损害率可达27-100%。因而不宜采用酸化为增产措施。 盐敏评价：各种盐类的浓度至少要保持一定的盐浓度（25000ppm），才能保持渗透率基本不变。中国 西安六、油、气层保护技术 水锁效应：是低渗砂岩气层伤害的重要特征之一。岩芯端面不管接触的标准盐水还是自来水，自吸后含水饱和度达到91-100%，表明该气层有很强的亲水性和毛管力，同时吸水后经驱排，驱动压力为16.5Mpa/m49.5Mpa/m, 排1小时后的含水饱和度多数在60%以上，与干岩芯比，其损害率达55-87%。可见外界水（无论是盐水或淡水）的进入造成了水锁损害。试验表明，随饱和度

35、Sw下降，气体渗透率Kg值上升，到Sw为0时，Kg值达到最大。因此，欲提高Kg必须降低气层的水饱和度。 压力敏感效应：低渗砂岩气层另一重要特征就是压力敏感效应，即随上覆压力（围压）增大，孔渗下降。试验结果为随围增大10倍，渗透率逐下降了90%左右，可见该储层的压力敏感性十分严重，是加剧损害的主要原因之一。这也是低渗砂岩气层的突出特点之一，保护气层及投产措施的制定必需考虑这一特点。 固相及处理剂损害：证明高聚物吸附滞留所引起的损害是存在的，同时固相颗粒侵入部分大孔道也是存在的，但不是主要的伤害原因。中国 西安六、油、气层保护技术 综合上述：对于上古低渗透砂岩气层特点是：粘土含量高，水敏速敏性强，

36、孔喉细微，毛管压力高，水锁严重，压力敏感效应明显。钻井（完井）液滤液的侵入是引起该气层（尤其是下石盒子组）严重伤害的主要诱因，也就是说，水对气层可引起不易克服的严重伤害。因此做到无滤液进入或尽力减少滤液侵入并改变滤液性质（增强抑制性，润湿反转性等）是保护该气层的主要途径之一。中国 西安六、油、气层保护技术 下古生界碳酸盐岩气藏 A.固相损害: 粘土固相损害率为5080%。当损害压差为3.5MPa时, 一般均能酸化解堵,渗透率恢复率为9095%, 最大达245%；当损害压差增至6.0MPa时, 不易酸化解堵，渗透率恢复率只有11.648.2%。 酸溶性固相(包括携带液处理剂为酸溶)损害,损害率1

37、5.389.3%,均能酸化解堵，渗透率恢复率为102.6656.2%, 且与损害压差大小无关。 从试验结果初步可以认为: 固相损害是严重的, 但采用酸溶固相和酸溶处理剂组成钻井（完井）液可获得最好酸化解堵效果。中国 西安六、油、气层保护技术 B.速敏、水敏损害和控制试验 下古碳酸盐岩气藏存在速敏(微粒迁移)损害,达27.871.9%，而水敏性随层段不同,由弱水敏至强水敏。 为了克服速敏损害及水敏损害, 进行了抑制速敏的试验,采用有机粘土稳定剂钻井液可将速敏损害降至6.711.0%,而水敏损害降到023.1%,总伤害率由5080%降到2.932.0%,效果显著。 C.水锁损害及克服试验 水对气层

38、的损害是灾难性的,原因是水锁效应,尤其对低渗透的储层更是如此。试验结果为岩芯自吸作用水锁损害率为71.2173.2%,抽空饱和后的水锁损害为66.071.2%，可见水锁损害是相当严重的,注入表面活性物质EA或MA后,损害率下降713%,含水饱和度降低24.2%。中国 西安六、油、气层保护技术 D.压力敏感性和损害关系的探索 为搞清马家沟灰岩气藏的压力敏感效应,做了两口井5块岩芯试验, 围压差由2.0MPa升到20.0MPa, 气体渗透率下降1.727.6倍, 试验发现下降最严重的是裂缝性岩芯。因此, 在打开气层时应采用一定的正压差钻进。根据室内速敏试验, 保持2.0MPa左右压差比较合理, 最

39、大不超过3.5MPa, 使钻开气层的压差在合理的范围内,以克服压力敏感性造成的气层损害。 根据试验研究结论, 提出了保护下古碳酸岩气层钻井(完井)液组成,性能控制及施工原则:以屏蔽暂堵技术为手段, 重点控制滤失量,并加表面活性物质以降低水锁损害, 同时兼顾滤液的抑制性及处理剂与地层水、酸液的配伍性, 以降低水敏, 速敏及沉淀微粒的损害。中国 西安六、油、气层保护技术2、油溶屏蔽暂堵完井液 工作原理：主要的工作原理是利用低渗砂岩孔隙同时存在三相流体产生的物理化学现象所引起的“堵塞”，使其对每一相的渗透率下降至接近为0, 阻止滤液的进一步侵入地层。具体可简述为： a油溶液态暂堵剂形成0.01-1m

40、的液珠或直接进入地层孔隙,在孔隙中形成气、水、暂堵剂（液态亲油物）三相同时存在的复杂的流动状态，使之对每一相的渗透率急剧下降，形成“堵塞层”。试验表明，对水相的渗透率下降80-95%，切去伤害端0.51cm,其渗透率可恢复至原渗透率的90%以上。 b利用其专用的表面活性剂可降低滤液的表面张力，降低毛管压力，即降低滤液自动进入地层的动力。 c.利用所含的润湿反转剂，使砂岩孔隙表面由强亲水变成憎水化，降低水化，有利于气对水的反排。中国 西安六、油、气层保护技术 完井液基本配方： 进气层前处理成符合设计的井浆中加： 油溶屏蔽堵塞剂（液态）OSS-1 25% 专用表面活性剂 RJ-1 0.51% 抑制

41、剂 CSJ-1 0.30.5% 降滤失剂 FL-1 0.51.0% 性能控制以现场施工安全为基础，但必须严格控制: 滤失量 6ml 密度 1.06g/cm3中国 西安六、油、气层保护技术完井液动态伤害评价结果 岩芯号钻井完井液体系SB盐Kw110-3m2SB盐Kw210-3m2SB盐Kw310-3m2(Kw1Kw2)/Kw1%Kw3/Kw1%34现场钻井液体系0.16770.06710.084359.950.3350.12130.06070.072550.059.8平均55.055.169高分子聚合物体系0.12560.03830.067869.554.0720.15950.04170.076

42、973.948.2平均71.751.123强抑制正电胶体系0.17420.13670.121221.569.6270.16780.12230.108727.164.8平均24.367.215油溶暂堵体系0.23410.02760.211088.290.1110.26910.03780.246786.091.7平均87.190.9 伤害试验条件:P=3.5MPa T=室温,岩芯:石盒子组岩芯,剪切速率:400s-1,动态伤害时间:145分. 静态伤害时间:85分,Kw3为岩芯伤害端截取1cm后SB盐水测渗透率. 中国 西安六、油、气层保护技术 应用及效果： 该钻井完井液技术2000年在苏6井、陕

43、241井等5口井中试验成功，2002年在苏里格气田推广应用18口井，收到良好应用效果。 完井液组成及性能达到保护气层设计要求 气层井段钻进时，完井液暂堵剂OSS-1含量达到2%以上，并实现了低密度、低失水、滤液阳离子含量高等应用效果。中国 西安六、油、气层保护技术 对气层岩芯的暂堵效果好，岩芯渗透率恢复率高 现场应用完井液对气层岩芯的暂堵率和岩芯渗透率恢复率均在80%以上。（苏平1井、苏平2井领眼气层岩芯，层位：石盒子） 中国 西安六、油、气层保护技术提高了井径质量，测井曲线明显改善未使用暂堵剂的井由于井径不规则程度较高，测井仪器不能紧贴井壁，造成密度、补偿中子曲线严重失真，深浅侧向电阻率、声

44、波曲线测量值亦偏离实际值；而使用暂堵剂的井目的层段井径规则，曲线真实。从整个目的层段来看，油溶暂堵剂更能充分地发挥作用，井径质量呈明显变好趋势，即使在通常井径必然塌跨的煤层段，井径规则正常，保证了测井曲线真实性，对研究煤层特征具有重要的意义，此外，通过未使用油溶暂堵剂的上部地层井径对比表明，使用油溶暂堵剂的井其井径状况也取得了明显的改善。中国 西安六、油、气层保护技术有效地抑制了泥浆滤液侵入地层，电测曲线可更好反映储集层流体(气、水)性质（实验井为苏6井，对比井为桃5井）中国 西安六、油、气层保护技术基质渗透率与试气产量的关系 试气产量随基质渗透率的降低而升高，说明油溶屏蔽暂堵完井液的使用较好

45、的堵塞了气层（在近井带形成致密的封堵层），使气层得到保护，后在压裂过程中得到有效解堵，而使产量升高。这也与室内评价结果（岩芯封堵率高、渗透率恢复率高）相符合。试气产量统计中国 西安六、油、气层保护技术未实施屏蔽暂堵井渗透率与气产量：中国 西安六、油、气层保护技术 苏10井区保护井与未保护井试气产量对比井号气层：盒8备注砂体厚度m有效厚度 m孔隙度%含气饱和度%基质渗透率10-3m2施工内容无阻流量104m3/d苏13-1617.25.27.5052.300.269压裂4.17保护井苏19-1829.710.910.6054.800.642压裂0.98保护井苏22-1535.66.613.906

46、5.783.284压裂1.68保护井苏24-1734.811.39.6057.250.600压裂3.5817未保护井苏31-1626.02.39.0038.850.333压裂0.02未保护井中国 西安六、油、气层保护技术3、强抑制全酸溶暂堵完井液ASS-1体系 ASS-1体系特点： a.全酸溶性 体系本身固相的酸可溶性大于95%以上；现场实际使用过程中所作失水的滤饼酸溶率达80%以上； b.强抑制性 能很好地抑制储层的水敏膨胀或分散； c.低失水性 要求API失水低于8.0ml。中国 西安六、油、气层保护技术 酸溶降失水剂 ASR-1 12% 酸溶流型调节剂 HPG-1 0.10.3% 酸溶提

47、粘剂 ASV-1 0.10.3% 酸溶暂堵剂 ASP-1250 38% 抑制剂 CSJ-1 0.30.5% 体系主要组成：中国 西安六、油、气层保护技术ASS-1体系基本性能参数表一中国 西安六、油、气层保护技术 ASS-1体系的应用性能 能够满足抗温、性能可调的施工要求。8316hr后失水10ml,PV20mPa.s,YP6Pa。 体系可以保证在较长的时间内性能较稳定。（CSJ-1及Mg（OH）2存在）。 该体系可以加重，具有一定的沉降稳定性。 润滑性良好。Kf0.03。 具有很强的抑制防塌能力。R40 95%,R4090%。中国 西安ASS-1体系现场应用效果 在天然气水平井苏平1井、苏平

48、2井中的应用 该钻井（完井）液在这两口水平井中分别钻水平井井段869.5m和803.38m, 历时40多天。 性能稳定: 密度1.031.04g/cm3, FV4149s, FL45ml, 泥饼, 痕迹, pH 9-10, AV 2831mPa.s, PV1721mPa.s, YP610Pa, YP/PV 0.30.6. 滤液阳离子含量定性试验,”+”“+”。 润滑性、洗井性能及抑制性优良，施工中摩阻（只有120KN）、扭矩小，保证了小井眼多台阶波浪形水平井段钻进及穿泥岩层的施工安全。 滤饼酸溶率80% ,岩芯渗透率恢复率75 %。 完井后用浓度为20%的普通酸酸洗时，返出液体中没有完井液中的

49、固相成份，滤饼全部溶解。六、油、气层保护技术中国 西安在天然气探井鄂9井中的应用 目的层：下古奥陶系白云岩储层。 应用目的：防止或减轻井漏，保证工程顺利施工和有效保护及 评价储层。 应用效果： 井段：38454010m(地层：桌子山),取芯进尺：46.28m 性能稳定: 1.01g/cm3,FV4055s,FL4.56.5ml,H 9 10,滤液阳离子性+,PV1120mPa.s, YP4.511Pa。 滤饼酸溶率：93.795.3%（现场样） 漏失情况：共漏失324m3,比鄂8井,减少漏失量1370 多m3。 工程施工及地质录井电测等作业顺利，保证了该探井取得所要求的资料，使储层得到准确的评

50、价。六、油、气层保护技术中国 西安 1.在国内、外无这一方面的报到； 2.在长庆应用井数较多，范围较广，效果明显； 3.在聚合物钻井液技术的发展方面，可能是一个方向； 4.有必要再进行这一方面的研究工作，研究更多的此类处理剂，完善体系。 因此，是一项新技术，有发展前景。为什么要介绍该钻井液技术？七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安 阴、阳离子聚合物钻井液的优缺点 阳离子体系: 优点：极强的抑制、防塌能力。 缺点：处理剂不配套，性能调控难，推广难。 阴离子体系: 优点：处理剂配套,性能易调控,工艺简单,易于推广。 缺点：抑制、防塌能力较差。 从技术发展出发，研究将阴离子与阳离子聚合物钻井

51、液体系的优点集合于一体，形成一种新的聚合物钻井液体系。研究背景七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安长庆无固相聚合物钻井液体系应用及特点应用面广 直井丛式井天然气井水平井；安塞各个区块。效果 钻速，建井周期，成本，效益。特点 性能相当于清水性质,成本低,适合于快速钻井。 缺点 虽经现有多种防塌剂的强化，仍然没有从根本上解决本盆地直罗、富县层的井塌及电测遇阻问题；其次是性能调控困难，施工的安全程度差。 七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安 现场问题： 失水量大，无造壁护壁作用，不利于井壁稳定，施工中由于井眼扩大引起阻、卡及电测困难；性能调控困难。一是不利于不同地层的有关施工，如防漏

52、、堵漏；二是进入目地层钻进时，转化困难，也不利于保护产层；三是如果在上部井段需要控制性能，而这些处理剂均属于分散性的，势必影响钻井液的絮凝效果，不利于控制地层造浆，不利于快速钻进低粘度、高滤失限制了它的使用范围。如在坍塌层的使用、在天然气井深部使用、在大斜度井中使用等。 从现场需求出发，研究这种新型钻井液体系。七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安 为研究成功该钻井液体系，首先研制了次生有机阳离子形成剂CSJ-1及无固相聚合物钻井液滤失性能控制剂FL-1，作为这种新型钻井液的主要组成成份。 CSJ-1性能分析 红外分析： 综合红外分析：其官能团和结构与其它几种粘土稳定剂有相似之处。（见图

53、2、3）七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安CSJ-1图2 CSJ-1红外分析图七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安CSJ-1525.871009.391116.931457.241495.871616.321662.733003.793408.64 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 cm-1Ntwd-bNtwd-aPta-22图3 几种粘土稳定剂红外分析图七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安 CSJ-1对泥岩电位的影响：试验数据表明CSJ-1本身或溶于水后具有

54、正电性，能中和地层粘土矿物中的负电荷（加量增大可转变为正电），减少地层粘土的电量，抑制地层粘土矿物水化膨胀分散。（见图4、5） 电势反映胶体颗粒表面带电量多少和胶体颗粒分散能力的大小，反映胶体的稳定性。对于粘土颗粒，实际上反映的是粘土颗粒水化分散能力的强弱。电势越大，越容易水化分散。七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安图4 直罗组泥岩电位随CSJ-1浓度变化 七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安图5 富县组泥岩电位随CSJ-1浓度变化 如果电势太高，正电性太强，则有可能造成粘土重新分散，导致不稳定。所以，在pH值8时，CSJ-1的加量不要太大，以0.5%为宜。七、次生有机阳离子

55、聚合物钻井液技术中国 西安体系基本组成 无固相体系是将这些处理剂溶解在水中，低固相体系是将这些处理剂添加到一定浓度的预水化般土浆中而形成体系。 七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安无固相体系：清水+0.20.3%KPAM或PHP+0.3%CSJ-1+0.30.5%FL-1。提粘采用PAC141、FA-367、HV-CMC均可。低固相体系：24%土浆+0.3%FL-1+0.10.3%KPAM+0.30.5%CSJ-1。采用PAC141、HV-CMC、FA-367及增加般土含量均能达到提高粘度的效果。七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安抑制防塌能力强(见表2、图1)体系主要特点七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安图1 岩屑分散性试验 七、次生有机阳离子聚合物钻井液技术中国 西安絮凝能