油气层保护技术

气井油气层保护技术培训内容气井油气层保护技术1前言2岩心分析3储层损害的评价4储层损害原因与机理5气层特殊损害机理6作业过程中的油气层保护技术思考题问题的提出地质评价地下有油气，探井完钻之后，测井、测试没有油气显示，或者产量很低。为什么？（1）没有进行储层保护；（2）储层保护技术实施过程中出现了问题原因1、前言在油气层开采过程中，钻井、完井的主要目的在于钻开油气层形成油气流动通道，使油气流入生产井底从储层中开采出来。但是在钻井、完井、井下作业及生产开采全过程中，都有可能造成油气层的损害，使储层渗透率下降，从而大大降低油气井的产能。因此在每个过程中都必须注意对储层的保护，为了减少过程中的损害、保护储层，人们不断分析储层、研究储层损害原因和机理，进行技术评价、研究开采技术，并在多年生产实践中形成了保护储层的系列技术，取得了较好的效果。保护储层技术的主要内容

1）岩心分析、油气水分析和测试技术；2）储层敏感性和工作液损害室内评价实验技术；3）储层损害机理研究和保护储层技术系统方案设计；4）钻井过程中储层损害因素和保护储层技术；5）完井过程中储层损害因素和保护储层及解堵技术；

6）油气田开发生产中的储层损害因素和保护储层技术；7）储层损害现场诊断和矿场评价技术；8）保护储层总体效果评价和经济效益综合分析技术。

上述八方面内容构成一项配套系统工程，每项内容是独立的，但彼此又是相关联的。保护储层系统工程的主要技术思路

1）分析所研究储层的岩石和流体特性，以此来研究该储层的潜在损害因素与机理；2）收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组储层在各项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措施；3）按照系统工程研究各项作业中所选择的保护储层技术措施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套、形成系列，纳入钻井完井与开发方案设计及每一项作业的具体设计中；4）各项作业结束后进行诊断与测试，获取储层损害程度的信息，并评价保护储层的效果和经济效益，然后反馈给有关部门，视情况决定是否继续研究改进、补救措施；5）计算机预测、诊断、评价和动态模拟。研究储层每项具体作业时的主要原则

1)依据储层特性选择入井工作液（如钻井液、水泥浆、射孔液、压井液与修井液等）的密度、类型和组分，降低压差，缩短浸泡时间，控制其液相、固相颗粒尽可能不进入或少进入储层。如不能完全控制，则要求所采用的工作液与储层岩石和流体相配伍，尽可能不诱发储层潜在损害或者控制工作液进入储层的深度，并控制进入储层工作液的组分，力求在井投产时可使用现代物理或化学方法加以解堵。2)收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组储层在各项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程，以制定出适合的防治技术措施。3)保护储层技术尽可能立足于预防为主，解堵为辅。4)优选各项保护储层技术时，既要考虑各项技术的先进性、有效性，也要考虑其经济上的可行性。2、岩心分析岩心分析

岩心分析是指利用各种仪器设备来观察和分析岩心一切特性的系列技术。岩心分析的目的（1）全面认识储层岩石的物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量与分布特点；

（2）确定储层潜在损害类型、程度及原因；（3）为各项作业中保护储层工程方案设计提供依据和建议。2、岩心分析几种主要岩心分析技术（1）X射线衍射分析技术

（2）扫描电镜分析技术（3）薄片分析技术（4）电子探针分析技术（5）压汞毛管压力曲线测定（6）红外光谱分析技术3、储层损害的评价储层损害的室内评价

储层敏感性评价工作液的静态与动态损害评价室内实验评价技术流程储层损害的矿场评价

储层敏感性评价储层岩心敏感性

储层岩心敏感性是指储层岩心在外来流体或压力作用下渗透率下降的现象。渗透率下降越大，储层对这种外来流体或压力的敏感程度就越大。储层损害室内评价

储层敏感性评价储层岩心的敏感性1）速敏性

2）水敏性

3）盐敏性

4）酸敏性

5）碱敏性

6）应力敏感性

7）温度敏感性敏感性及损害评价原则若在地面实验有损害，则在地下一定会产生损害；若在地面实验无损害，并不表明地下不存在损害。储层损害室内评价

储层敏感性评价储层速敏评价

速敏是因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致岩石渗透率或者有效渗透率下降的现象。在钻井、测试、试油、采油、增产、注水等作业或生产过程中都可能发生。储层损害室内评价

储层敏感性评价速敏评价目的

（1）找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速(流量），以及找出由速度敏感引起的储层损害程度；（2）为水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其它的损害评价实验确定合理的实验流速提供依据；（3）为确定合理的注采速度提供科学依据。储层损害室内评价

储层敏感性评价储层水敏评价水敏是因淡水进入储层引起储层粘土矿物膨胀、分散、运移，导致岩石渗透率或者有效渗透率下降的现象。储层水敏评价目的了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程，找出发生水敏的条件及水敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。储层损害室内评价储层敏感性评价储层盐敏评价盐敏是因流体盐度变化引起储层粘土矿物膨胀或收缩、分散或失稳、运移或脱落，导致储层渗透率或者有效渗透率下降的现象。盐敏评价目的评价了解储层粘土矿物的膨胀、分散、运移过程，找出发生盐敏的条件、临界矿化度上下限及盐敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。

储层损害室内评价储层敏感性评价储层酸敏评价

酸敏是指酸液与储层矿物或流体发生反应，产生沉淀或释放出微粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。其本质是研究酸液与储层矿物和流体的配伍性。酸敏评价目的评价储层岩石对外来酸液的敏感程度，为酸液配方设计、油气层基质酸化、酸化解堵设计和钻井液暂堵方案等选择提供依据。

储层损害室内评价储层敏感性评价储层碱敏评价

碱敏是指碱液与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出微粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。碱敏评价目的检测外来高pH值工作液进入油气层引起粘土矿物和硅质胶结物的结构破坏程度，确定碱敏发生的条件及损害程度，为工作液的合理pH值确定提供科学依据。

储层损害室内评价储层敏感性评价储层应力敏感评价

应力敏感性是指储层物性随着有效应力的变化而变化的性质。即储层岩心渗透率随有效应力的增加而显著下降，且在有效应力减小后渗透率不能恢复的现象。或者说：岩石所受净应力改变时，孔喉通道变形、裂缝闭合或张开，导致岩石渗流能力下降的现象。应力敏感评价目的

评价储层岩石渗透率对有效应力的敏感程度及应力增大对储层的伤害程度，这对低渗裂缝性储层的勘探与开发意义重大。

储层损害室内评价储层敏感性评价储层温度敏感评价在钻井完井过程中，由于外来流体进入储层可使近井筒附近的地层温度下降，从而对地层产生一定的影响，导致岩石渗流能力下降的现象。温度敏感评价目的评价储层温度敏感引起的储层伤害程度。

储层损害室内评价工作液的静态与动态损害评价工作液的静态损害评价该方法是利用各种静滤失实验装置测定工作液滤入岩心前后渗透率的变化，来评价工作液对储层的损害程度并优选工作液配方。实验尽可能模拟地层的温度和压力条件。工作液的动态损害评价该方法是在尽量模拟地层实际工矿条件下，评价工作液对储层的综合损害（包括液相、固相及添加剂对储层的损害），为优选损害最小的工作液和最优施工工艺参数提供科学依据。

储层损害室内评价工作液的静态与动态损害评价静态损害评价与动态损害评价比较后者更能真实地模拟井下实际工矿条件下工作液对储层的损害过程，两者最大的差别在于工作液损害岩心时的状态不同，静态评价时，工作液是静止的，而动态评价时，工作液处于循环或搅动的运动状态，显然后者的损害过程更接近现场实际，其实验结果对现场更具有指导意义。

储层损害室内评价工作液类型敏感性实验结果工况和施工要求室内评价方案动/静态损害评价实验现场试验

推广应用修改工作液体系配方反馈室内实验评价技术流程储层损害室内评价储层损害的矿场评价矿场评价包括：试井评价产量递减分析测井评价等储层损害室内评价储层损害的矿藏评价方法用生产关井测试压力曲线资料对储层受到损害的程度作出直接的定量分析与判断的方法有六种：1、表皮系数（S）法：即分析储层受损害引起的流体流向井底的附加阻力大小；2、条件比（CR）法：即分析储层受损害时，储层平均渗透率与未受损害储层渗透率的比值或递减率的降低程度；3、产能比（PR）法：即分析在相同的生产压差条件下，储层受损害油气井采油指数递减的百分数；4、流动效率（FE）法：即分析在相同的产量条件下，储层受损害采油指数递减的百分数；5、污染系数（DF）法：即研究储层受损害所引起压力损失的程度；6、污染半径（ra）法：即确定井底附近地带污染半径的大小。这些方法除污染半径法外，都具有等价和等效的作用。在应用时，可根据实际情况加以选择，不必将每一种方法都进行同一问题的计算。储层损害矿藏评价4、储层损害原因与机理油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（外因）产生损害的具体过程。损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。储层损害机理三种主要的分类

按损害因素分类（内因与外因）按敏感性矿物分类（从岩矿学角度的分类）按损害原因分类（从流体侵入造成地层损害角度的分类）储层损害机理储层损害的内外因（潜在因素和诱发因素）

内因：是指油气层本身的空隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质及流体性质等造成损害的原因。外因：指在施工作业时任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使得油气层的原始渗透率等降低的各种外部作业条件，如：入井流体性质、压差、温度和作业时间等。储层损害机理

油气层潜在损害因素主要讨论

1、储渗空间特征

2、敏感性矿物

3、岩石表面性质

4、流体性质等对油气层损害的影响储层损害机理储层潜在损害因素1、油气层储渗空间微观宏观

储集空间渗流通道喉道孔隙结构主要是孔隙主要是喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部分孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系孔隙度是衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数渗透率是衡量储层岩石渗流能力大小的参数储层损害机理油气层储渗空间与油气层损害之间的关系孔喉越大，固相颗粒侵入的深度就越深，损害程度可能就越大；孔喉弯曲程度越大，喉道越易受到损害；孔隙连通性越差，油气层受到损害越大；储层孔喉越细，滤液或入井流体造成的水锁、贾敏等损害的程度越大；储层渗透率越低，孔隙度越小，储层受固相颗粒堵塞的可能性和程度越大；反之，储层受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害的可能性和程度越大。储层损害机理2、敏感性矿物的类型敏感性矿物的类型决定着其引起油气层损害的类型。根据不同矿物与不同性质的流体发生反应造成的油气层损害类型，可以将敏感性矿物分为四类：（1）水敏和盐敏矿物是指油气层中与水相作用产生水化膨胀或分散、脱落等，并引起油气层渗透率下降的矿物。主要有：蒙脱石、伊利石/蒙皂石间层矿物和绿泥石/蒙皂石间层矿物。储层潜在损害因素储层损害机理（2）碱敏矿物：是指油气层中与高pH值外来液体作用产生分散、脱落或生成新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起渗透率下降的矿物。主要有：长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。储层损害机理（3）酸敏矿物是指油气层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒，并引起渗透率下降的矿物。酸敏矿物分为盐酸酸敏矿物和氢氟酸酸敏矿物。盐酸酸敏矿物主要有：含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水化黑云母；氢氟酸酸敏矿物主要有：石灰石、白云石、钙长石、沸石和各类粘土矿物。储层损害机理（4）速敏矿物是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移，并堵塞喉道的微粒矿物。主要有：粘土矿物及粒径小于37m的各种非粘土矿物，如石英、长石、方解石等等。储层损害机理

敏感性矿物的产状

敏感性矿物的产状是指它们在含油气岩石中的分布位置和存在状态，产状对油气层损害有较大影响。

研究表明，敏感性矿物有四种产状类型：储层损害机理薄膜式充填式桥接式栉壳式储层损害机理薄膜式：特点：粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全包覆基质颗粒状。组成矿物：以蒙脱石和伊利石为主。伤害机理：流体流经它时阻力小，一般不易产生微粒运移，但这类粘土易产生水化膨胀，堵塞孔喉，甚至引起水锁损害。片状伊利石储层损害机理栉壳式：粘土矿物叶片垂直于颗粒表面生长，表面积大，又处于流体通道部位。主要矿物：以绿泥石为主。伤害机理：流体流经它时阻力大，因此极易受高速流体的冲击，然后破裂形成颗粒随流体而运移。若被酸蚀后，形成Fe(OH)3胶凝体和SiO2凝胶体，堵塞孔喉。鳞片状/栉壳状绿泥石储层损害机理桥接式：由毛发状、纤维状的伊利石搭桥于颗粒之间。主要矿物：伊利石伤害机理：流体极易将它冲碎，造成微粒运移。粒间孔隙被丝发状伊利石充填储层损害机理丝状伊利石和绿泥石储层损害机理孔隙充填式：粘土充填在骨架颗粒之间的孔隙中，呈分散状，粘土粒间微孔隙发育。组成矿物：以高岭石、绿泥石为主。伤害机理：极易在高速流体作用下造成微粒运移。伊利石和高岭石充填于粒间储层损害机理3、油气层岩石的润湿性(1)润湿性的概念润湿性是指当岩石表面存在两种不同相流体时，其中某流体有沿固体表面延展或附着到固体表面的倾向性，此时我们称岩石能被该种流体所润湿。即岩石表面被液体润湿(铺展)的情况称为岩石的润湿性。严格意义上，润湿是固体与液体接触时引起表面能下降的过程。储层潜在损害因素储层损害机理岩石润湿性的种类亲水性亲油性两性润湿(2)岩石润湿性对多相渗流的影响控制孔隙中油气水分布；对于亲水性岩石，水通常吸附于颗粒表面或占据小孔隙角隅，油气则占孔隙中间部位；对于亲油性岩石，刚好出现相反的现象。

对地层微粒运移的影响油气层中流动的流体润湿微粒时，微粒容易随之运移；否则微粒难以运移。

储层损害机理对毛管力大小与方向的影响水pp水驱油方向水驱油方向pcpc水油油亲水毛管亲油毛管在亲水毛管中，毛管力与驱替力方向一致，为动力；在亲油毛管中，毛管力与驱替力方向相反，为阻力。储层损害机理(3)润湿反转对油气层的损害概念地层岩石的润湿性在外界的作用下，由亲水性变成亲油性，或由亲油性变成亲水性的现象称岩石润湿反转。润湿反转的原因一般是外来流体中的表面活性剂造成的危害当地层由水润湿变为油湿时，一般可使油相渗透率下降40%以上。储层损害机理4、储层流体（1）地层水地层水性质主要指：矿化度、阴阳离子种类及含量、水型、pH值、硬度、碱度等。

对油气层损害的影响：

二价阳离子：沉淀（当储层压力和温度降低或与外来流体不配伍时）总矿化度：盐析（高矿化度引起）储层潜在损害因素储层损害机理（2）原油性质性质：粘度、含腊量、胶质、沥青、析腊点、凝固点。对油气层损害的影响石蜡、胶质和沥青可能形成有机垢原油与入井流体不配伍形成高粘乳状液或产生沉淀等储层流体储层损害机理储层流体（3）天然气性质：组成、粘度、密度、相态等

对油气层损害的影响：H2S和CO2腐蚀气体含量高会腐蚀井下设备、生成沉淀微粒造成堵塞。凝析气藏

当开采压差过大，或气藏压力衰竭时，凝析液会在井筒附近聚集，使气相渗透率大大降低，形成油相圈闭堵塞。

储层损害机理储层外因引起的储层损害外因作用下引起的油气层损害根据储层损害机理分类：外界流体进入油气层引起的损害

1）流体中固相颗粒堵塞油气层造成的损害2）外来流体与岩石不配伍造成的损害3）外来流体与地层流体不配伍造成的损害4）外来流体进入油气层影响油水分布造成的损害工程因素和油气层环境条件发生变化造成的地层损害

储层损害机理1）流体中固相颗粒堵塞油气层

造成的损害颗粒来源钻井完井液中的固相颗粒，如加重剂（重晶石、铁矿粉等）、粘土、桥堵剂等；岩屑与其它杂质（如处理剂中的杂质、腐蚀产物等）。固相颗粒堵塞损害机理在井筒液柱压力大于地层压力时，固相颗粒随液相侵入地层，最终沉积在地层孔隙中，降低油气层喉道半径甚至堵塞地层喉道，从而造成地层损害。储层损害机理影响损害程度的因素颗粒浓度：在一定条件下，侵入流体颗粒浓度越大，损害越大，但颗粒侵入深度越小；颗粒大小（中值直径）：在颗粒中值直径小于地层孔隙直径时，颗粒越大，造成的堵塞越严重，但颗粒侵入深度越小；作业工况（压差、剪切速率、作业时间等）：压差越大/作业时间越长/剪切速率越大，颗粒侵入深度越大，损害程度就越大。

1、流体中固相颗粒堵塞油气层

造成的损害储层损害机理损害特点颗粒一般在近井地带造成较严重的损害，储层渗透率越大，固相颗粒堵塞造成的损害越大；颗粒粒径小于孔径的十分之一，且浓度较低时，虽然颗粒侵入深度大，但是损害程度可能较低；但此种损害程度会随时间的增加而增加；对中、高渗透率的砂岩油气层来说，尤其是裂缝性油气层（纤维状颗粒对其裂缝的损害最大），外来固相颗粒侵入油气层的深度和所造成的损害程度相对较大，颗粒侵入深度越大，其渗透率恢复越困难，恢复率越低，危害越严重。1）流体中固相颗粒堵塞油气层

造成的损害储层损害机理2）外来流体与岩石不配伍

造成的损害外来流体与岩石不配伍是指外来流体侵入储层后，造成储层岩石物理化学变化，从而造成地层渗透率下降的现象。外来流体种类：钻井完井液酸化压裂液修井液、洗井液、射孔液、压井液注入水储层损害机理2）外来流体与岩石不配伍

造成的损害损害机理类型：水敏性损害碱敏性损害酸敏性损害润湿反转储层损害机理水敏性损害特点：

*水敏性矿物含量越多，水敏性损害程度越大；

*高渗油气层水敏性损害较低渗油气层的低；

*外来流体矿化度越低，可能引起的水敏性损害大。水敏性损害的主要作业：

注水、压井、洗井、水基压裂、修井等。储层损害机理油气层水敏性损害的规律1）当油气层物性相似时，油气层中水敏性矿物含量越高，水敏性损害程度越大；2）油气层中常见的粘土矿物对油气层水敏性损害强弱影响顺序为：蒙皂石>伊/蒙间层矿物>伊利石>高岭石、绿泥石；3）当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗透油气层的水敏性损害比低渗油气层的水敏性损害要低些；4）工作液的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强；工作液的矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强。5）工作液矿化度相同的情况下，含高价阳离子的成分越多，引起油气层水敏性损害的程度越弱。储层损害机理碱敏性损害机理：高pH的工作液侵入油气层时，与其中的碱敏性矿物发生反应造成粘土微结构失稳、分散/脱落、或生成新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，导致油气层渗透率下降，这就是油气层碱敏性损害碱敏性损害的主要作业：固井、钻井。pH值越大，碱敏性损害程度越大；碱敏性矿物含量越大，碱敏损害越严重；一般而言，碱敏损害程度较水敏损害程度等弱。特点：储层损害机理油气层产生碱敏损害的原因1）粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下，使边面的负电荷增多，导致晶体间斥力增加，促进分散；2）隐晶质石英和蛋白石等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH范围内形成凝胶而堵塞流道。影响碱敏性损害的因素：碱敏性矿物的含量工作液pH值侵入量其中pH值起着重要作用，pH值越大，造成的碱敏性损害越大储层损害机理特点：损害原因复杂，影响因素多；储层富铁矿物含量越多，酸敏性损害程度越大；油气层酸化处理后，释放大量微粒，矿物溶解释放出的离子还可能再次生成沉淀，这些微粒和沉淀将堵塞油气层的流道，轻者可削弱酸化效果，重者导致酸化失败。酸化后导致油气层渗透率降低的现象就是酸敏性损害。酸敏性损害的主要作业：酸化、洗井等。酸敏性损害储层损害机理酸敏原因及影响因素造成酸敏性损害的无机沉淀和凝胶体有：Fe（OH）3、Fe（OH）2、CaF2、MgF2、氟硅酸盐、氟铝酸盐沉淀以及硅酸凝胶等沉淀和凝胶的形成与酸的浓度有关，其中大部分在酸的浓度很低时才形成沉淀控制酸敏性损害的因素有：酸液类型和组成、酸敏性矿物含量、酸化后返排酸的时间等。储层损害机理润湿反转机理：岩石由水润湿变成油润湿后，油由原来占据孔隙中间部分变成占据小孔隙角隅或吸附颗粒表面，大大地减少了油的流道；使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力。影响因素与特点：润湿反转会使油相相对渗透率下降15-85%；影响因素主要有：pH值、聚合物、无机阳离子和温度。主要作业：注液开采、修井增产等。

储层损害机理润湿性反转岩石由水润湿变成油润湿后，造成不利的后果。原油从占据孔隙中央部分变成占据小孔隙角隅或吸附在颗粒表面，大大地减少了油的有效流道；使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力这样不但使采收率下降，而且大大地降低油气有效渗透率；油气层由水润湿转变为油润湿后，可使油相渗透率降低15%~85%。对润湿性改变起主要作用的是表面活性剂，影响润湿性反转的因素有：pH值、聚合物处理剂、无机阳离子和温度等。储层损害机理3）外来流体与地层流体不配伍

造成的损害当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时，将会在油气层中引起沉积、乳化、或促进细菌繁殖等，最终影响储层渗透性。主要类型：结垢（无机垢、有机垢）乳化堵塞细菌堵塞外来流体影响油水分布造成的损害储层损害机理影响无机垢沉淀的因素1）外界液体和油气层液体中盐类的组成及浓度。一般说，当这两种液体中含有高价阳离子（如Ca2+、Ba2+、Sr2+等）和高价阴离子（如SO42-、CO32-等），且其浓度达到或超过形成沉淀的溶度积时，就可能形成无机沉淀。2）液体的pH值，当外来液体的pH值较高时，可使HCO3-转化成CO32-离子，引起碳酸盐沉淀，同时，还可能引起Ca（OH）2等氢氧化物沉淀形成。无机垢种类：CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等。主要作业：开采、修井、增产等。储层损害机理形成无机垢的化学式有机垢外来流体与油气层原油不配伍,可生成有机沉淀。有机沉淀主要指石蜡、沥青质及胶质在井眼附近的油气层中沉积，这样不仅可以堵塞油气层的孔道，而且还可能使油气层的润湿性发生反转，从而导致油气层渗透率下降。种类：石蜡、沥青质及胶质等。影响因素与特点：高pH值的液体可使沥青絮凝、沉积；温度的降低可使原油中有机质析出；气体和低表面张力的流体侵入可促使有机垢的生成。主要作业：注水、开采、增产等。

储层损害机理影响形成有机垢的因素1）外来液体引起原油pH值改变而导致沉淀，高pH值的液体可促使沥青絮凝、沉积，一些含沥青的原油与酸反应形成沥青质、树脂、蜡的胶状污泥；2）气体和低表面张力的流体侵入油气层，可促使有机垢的生成；3）注入流体的冷却效应，如冬季注水、压裂酸化排量过高可能引起石蜡、沥青沉积等。储层损害机理乳化堵塞机理：外来流体中常含有许多化学添加剂，其进入油气层后，可能改变油气水界面性能，使外来流体与地层流体混合，在渗流剪切力的作用下形成油或水作分散相的乳化液。乳状液造成的油气层损害有两方面：一方面是比孔喉尺寸大的乳状液滴堵塞孔喉；一方面是提高流体的粘度，增加流动阻力。储层损害机理乳化堵塞：影响因素与特点：表面活性剂的性能与浓度；渗流剪切力的大小；微粒的存在；油气层的润湿性；乳化现象常与润湿反转相伴发生，对油气层危害较大。主要作业：油井转注、注水、开采、增产等。储层损害机理细菌堵塞（生物作用）*种类

油田中常见的细菌有：硫酸盐还原菌（SRB)、腐生菌（TGB）和铁细菌（IB）等多种微生物。*对储层的损害1）它们繁殖很快，常以体积较大的菌落存在，这些菌落可堵塞孔道；2）腐生菌和铁细菌都能产生聚合物粘液，这些生物聚合物粘液易于吸附并堵塞油气层；3）细菌代谢产生CO2、H2S、S2-、OH-等，与井下和地面金属设备表面作用，可引起FeS2、CaCO3、Fe（OH）2等无机沉淀和设备腐蚀。储层损害机理细菌堵塞影响因素与特点：环境条件（温度、压力、矿化度、pH值等）；营养物。油气层原有的细菌或者随着外来流体一起进入的细菌，在作业过程中，当油气层的环境变成适宜它们生长时，它们会很快繁殖。油气井处于关井状态或注水作业中细菌繁殖最快，对油气层的损害以物理堵塞为主。主要作业：注水、开采、增产等。储层损害机理机理：外来流体侵入油气层后，会增加油气层含水饱和度，降低原油饱和度，增加油流阻力，导致油相渗透率下降类型：水锁损害和贾敏损害影响因素：外来流体侵入量；油气层物性和孔喉特征；油气层岩石表面性质。4）外来流体影响油水分布造成的损害储层损害机理水锁损害和贾敏损害根据产生毛管阻力的方式，可分为水锁损害和贾敏损害水锁损害是由于非润湿相驱替润湿相而造成的毛管阻力，从而导致油相渗透率降低。贾敏损害是由于非润湿液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，而导致油相渗透率降低。对低渗油层和致密气层来说，由于初始含水饱和度经常低于束缚水饱和度，且储层毛管压力大，水锁损害应引起高度重视。储层损害机理液锁损害液锁与不利的毛管压力和相对渗透率效应有密切关系液锁的基本表现是，由于某一相流体（气、油、水）饱和度暂时或永久性地增加而造成我们所希望产出或注入流体相对渗透率的下降。液锁发生条件：当油基工作液进入气层、或者含油污水注入到地层中可形成油锁；凝析气藏开发一段时间后，当井底压力低于气藏露点压力时，凝析液在井眼附近聚集形成油锁；黑油油藏若在低于泡点压力下开采，溶解气的溢出使气相饱和度增加，可出现气锁；水基工作液滤液进入油气层后，会增加水相的饱和度，降低油或气的饱和度，增加油气流阻力，导致油气相渗透率降低。储层损害机理工程因素和油气层环境条件发生变化造成的地层损害

作业或生产压差引起的油气层损害微粒运移产生的速敏损害无机和有机垢造成损害应力敏感性损害压漏油气层造成损害地层出砂和地层坍塌造成损害高作业压差增大滤液与固相颗粒侵入量，加深油气层损害温度变化引起的油气层损害增加损害程度引起结垢损害生产或作业时间对油气层损害的影响储层损害机理

微粒运移产生的速敏损害微粒及微粒的产生：粘土、非晶质硅、石英、长石、云母和碳酸盐岩石等临界流速：使地层微粒开始运移的流体速度临界流速的影响因素：油气层的成岩性、胶结情况和微粒大小；孔隙的几何形状和流道表面粗糙度；岩石和微粒的润湿性；液体的离子强度和pH值；界面张力和流体粘滞力；温度影响等作业或生产压差引起的油气层损害储层损害机理地层流体的平衡状态破坏油气层流体在采出过程中，必须具有一定的生产压差，这就会引起近井地带的地层压力低于油气层的原始地层压力，从而形成无机和有机沉淀物而堵塞油气层，产生结垢损害成垢类型可能与流体不配伍时相同，但成垢机理却不相同作业或生产压差引起的油气层损害无机和有机垢造成损害储层损害机理地层压力降低造成的地层损害无机垢的形成：当地层压力降低时，地层流体中的CO2气体不断脱出，使得水相中的CO2量大大减少，下列平衡向右移动，产生CaCO3沉淀。

Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2+H2O有机垢的形成：油气层压力降低，使原油中的轻质组分和溶解气挥发，蜡在原油中的溶解度降低，促使蜡沉积，造成堵塞。储层损害机理应力敏感性损害

作业或生产压差引起的油气层损害油气层岩石在地下受到垂向应力（SV）、侧应力（SH

，Sh）和孔隙流体压力（即地层压力pR）的共同作用。上覆岩石产生的垂向应力仅与埋藏深度和岩石的密度有关，对于某点岩石而言，上覆岩石压力可以认为是恒定的。井眼形成后，由于岩石变形和应力的重新分布，井壁岩石的压缩和剪切膨胀可以产生应力损害。损害程度决定于井眼轨迹取向、岩石力学性质和原地应力场参数。储层损害机理应力敏感控制因素油气层压力则与油气井的开采压差和时间有关。随着开采的进行，油气层压力逐渐下降，这样岩石的有效应力（σ=SV-pR）就增加，使流道被压缩，尤其是裂缝—孔隙型流道更为明显，导致油气层渗透率下降而造成应力敏感性损害影响应力敏感损害的因素包括压差、油气层自身的能量和油气藏类型储层损害机理井漏引起严重的固相损害当作业的液柱压力太大时，有可能使油气层破裂，或使已有的裂缝开启，导致大量的工作液漏入油气层而产生损害。影响这种损害的主要因素是作业压差和地层的岩石力学性质。当油气层较疏松时，若生产压差太大，可能引起油气层大量出砂，进而造成油气层坍塌，产生严重的损害。一定要采取防砂措施，并控制压力开采。

作业或生产压差引起的油气层损害储层损害机理温度变化引起的油气层损害增加损害程度一般而言，油气层温度越高，各种敏感性损害程度越强，并且温度越高，工作液粘度降低，进入地层深度越深，滤失量越大，造成的损害越严重。引起结垢损害温度变化引起无机垢和有机垢的产生。当温度降低时，使放热沉淀反应生成的沉淀物（如BaSO4）的溶解度降低，析出无机沉淀，同时有可能使原油中的石蜡析出形成有机垢；当温度升高时，使吸热沉淀反应（如生成CaCO3、CaSO4的沉淀反应）更容易发生，从而有可能引起无机垢损害。储层损害机理生产或作业时间对油气层的损害增加损害程度：作业或生产时间延长，油气层损害程度增大；增加滤液或固相颗粒侵入深度：增加滤液或固相颗粒侵入深度，这对油气层危害最严重，因为损害深度若超过了射孔等完井方法消除地层损害的深度，则会严重影响油气井的生产。储层损害机理5、气层特殊损害机理前面介绍了油气层的共性损害机理，为了突出气层保护的重要性，现将近年来研究得出的气层特殊机理加以介绍。对于天然气藏、特别是凝析气藏，除了前面前面分析的油、水流动及侵入等引起的常规敏感性潜在损害外，可能还存在气体流动及气体参与的四种特殊损害：气层压力敏感性气层流速敏感性气层水侵损害气层油侵损害5、气层特殊损害机理气层压力敏感性（又称为气层应力敏感性）在开采过程中，由于上覆地层岩石压力固定，随着天然气的采出，储层的孔隙压力必然下降，上覆岩石压力与储层孔隙压力之间就产生一个更大的正压差，这一压差破坏了储层岩石的原有压力平衡，使储层岩石受到压缩，而使其空隙度减小和渗透率降低，这一现象就称之为气层压力敏感性。储层岩石的渗透率随上述压差的增加而降低得越严重，则认为储层的压力敏感性就越强，引起气层渗透率大幅度降低的压差称为临界压差。

储层损害机理5、气层特殊损害机理气层流速敏感性在气田的开采过程中，气体流动与液体流动一样，在流速过大的情况下，由于气体流动对储层岩石的冲蚀，也会使储层中的微粒发生运移，微粒运移到孔喉处也可能产生堵塞，造成储层渗透率降低，而引起气层的流速敏感性。对于比较疏松、出砂可能性较大的气层，尤其要注意控制天然气的产量，尽量避免发生流速敏感性损害。否则，损害发生后，要解除损害是非常困难的。

储层损害机理5、气层特殊损害机理气层水侵损害气层水侵损害就是与岩石配伍的水侵入气层后引起的储层渗透率损害。对于矿化度较低的水侵入气层造成的损害可能主要由毛管压力产生的水锁所引起；而对于矿化度很高的水侵入气层后，一部分小孔道中的侵入水可能因不能被排出来，而引起储层水锁损害，对于多数大孔道中的侵入水而言，当天然气将侵入大孔道中的水吹出时，能排出一部分盐水和水分，大部分盐水因水分被蒸发排出，剩下的盐分就在储层的孔喉处以结晶形式析出，而析出的盐结晶还带有一部分的结晶水和吸附水，气体很难将其带走，因此可能大大降低储层的渗透率，造成严重的水侵损害，而且，这种损害也很难解除。所以，对于干气层来说，应严格防止高矿化度的地层水及工作液进入气层，以免造成难以补救的损害。

储层损害机理5、气层特殊损害机理气层油侵损害对于凝析气藏，在开采过程中，凝析气在流入井眼时，由于温度和压力的改变，可能会有凝析油析出；凝析油从井底上升到井口过程中，随温度和压力的降低可能还会有凝析油析出，而沿井壁下沉、倒流入气层，引起气层渗透率降低；此外，对于注气开采的气层，压缩机中的机油随注入气进入储层，并在气层中积累，也可能严重降低气层的渗透率。这种因油进入气层而引起的气层损害现象就是气层的油侵损害。

储层损害机理

储层损害机理的特点油气层损害原因的多样性储层损害机理往往是几种损害机理的集合，其损害原因也是多种多样的。油气层损害机理的相互联系性如储层产生严重的速敏损害，由此产生的大量微粒可能使储层产生较强的水敏损害。油气层损害的动态性随着生产开发的进程，油气层损害机理也是在不断变化的，如早期强水敏性地层，随着注水量的增大和储层水洗程度的增大，可能不再表现为水敏。储层损害机理6、作业过程中的气层保护技术钻井过程中的储层保护技术钻井过程中的储层损害保护储层的钻井完井液技术保护储层的钻井工艺技术保护储层的固井技术完井过程中的储层保护技术射孔完井储层保护技术试油过程中的储层保护技术开发生产中的储层保护技术增产作业中的储层保护技术开发生产的油气层保护技术储层保护技术钻井过程中的储层保护技术储层损害具有累加性，钻井中对储层的损害不仅影响储层的发现和油气井的初期产量，还会对今后各项作业损害储层的程度以及作业效果带来影响。因此，在钻井过程中搞好储层保护，对提高勘探、开发经济效益至关重要。下面介绍：钻井过程中的储层损害保护储层的钻井完井液技术保护储层的钻井工艺技术储层保护技术钻井过程中的储层损害气体欠平衡作业的机械损害在井眼中钻具偏心转动、滑动使一些微粒和钻屑被挤入地层的现象称岩粉挤入，这在定向井、水平井钻井作业中表现明显。这种机械损害在室内模拟实验研究比较困难，但通过井壁取心和全尺寸岩心分析可以说明现象的存在。天然气钻井和空气钻井易出现岩面釉化损害（钻头破岩、与岩石摩擦产生热力，在高温作用下使岩石表面熔结、光化的现象称岩面釉化），因为与水基工作液相比，气体的传热能力大大降低。增加工作液的润滑性、提高流体的携屑和清洗井眼的能力可减小岩粉挤入损害。钻井过程中的储层损害钻井液对储层的影响在钻井过程中，不同类型的钻井液对不同储层的损害程度各异。一般来说，水基钻井液的损害比油基钻井液要大，气体类型的钻井流体对储层损害最小。钻井液滤液的影响：普遍发生、损害严重，特别是与地层组成及地层流体不配伍时。滤液侵入储层引起粘土水化膨胀，粘土颗粒、矿物颗粒分散运移及微粒运移。

钻井液固相颗粒的影响：在泥饼形成以前侵入储层的能够堵塞空隙甚至自然裂缝，使储层渗透率大幅下降。钻井过程中的储层损害钻井液中分散相颗粒堵塞储层固相颗粒、乳化液滴钻井液滤液与储层岩石不配伍水敏、盐敏、碱敏、润湿反转、表面吸附钻井液滤液与储层流体不配伍结垢、水锁、乳化堵塞、细菌堵塞界面现象和相渗透率损害对于气层，喉道液锁负压剧烈变化造成的损害速敏、出砂、微粒运移、应力敏感钻井工程因素：压差、浸泡时间、环空返速高、钻井液性能钻井过程中的储层损害钻井液浸泡储层时间的影响

根据滤失原理，在恒压过滤过程中，如液体组成、性质及过滤介质不变，在恒温恒压条件下，滤失量与时间的平方根成正比。在实际钻井作业中，由于起下钻抽汲及捶击作用、以及钻具对井壁的刮削、泥抹作用，钻井液的滤失不会是严格的恒压过滤过程。但总的规律依然是，钻井液滤失到地层中的数量总是随钻井液浸泡时间的延长而增加。减少钻井液浸泡储层时间，可减轻钻井液滤液和固相对储层的损害。钻井过程中的储层损害井壁冲蚀和刮削对储层的影响钻井液对井壁的冲蚀和刮削都会破坏井壁的泥饼及桥堵物，易使钻井液大量侵入地层。若钻井液流速过大，不仅会破坏井壁的泥饼，而且会冲蚀井壁造成井眼扩大，影响固井质量和射孔质量。此外若井身质量差或钻具弯曲，钻具对井壁产生刮削作用也会破坏井壁的泥饼及桥堵物，使钻井液易于侵入地层，而钻具对井壁的泥抹作用，则会使固相严实地嵌入地层空隙，造成渗透率降低。钻井过程中的储层损害压差对储层的损害影响考虑到井筒内钻井液柱压力与地层空隙压力（地层压力）的关系，一般在设计钻井液时，力求液柱压力与地层压力相平衡，这样既可减轻储层损害又可快速钻进。若从有利于提高钻速、防止钻井液侵入地层，则希望液柱压力低于地层压力。但从安全钻井这想，一般不采用负压钻进，通常要使钻井液柱压力高于地层压力1.0~2.0MPa。钻穿储层时起下钻对储层的影响在钻井过程中，起钻时的抽汲效应及下钻时的锤击效应所引起的压力波动也会损害储层。快速起钻时的抽汲效应会降低钻井液压力，破坏泥饼或已形成的桥堵；而下钻时锤击效应则使钻井液压力增大，促使钻井液侵入地层。因此起下钻力求平稳，不要猛刹猛放。保护储层的钻井完井液技术

钻井完井液技术围绕“安全、快速、优质、高效”，从单一技术向综合技术方向发展，体现低成本、增储上产，适合环保、深井、深水、高温、井壁稳定等需求。钻井完井液概念从钻开油气层到正式投产前用于井眼流体。一般把井上作业期间任何接触生产层的流体都叫完井液。

种类：钻井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、套管封隔液，砾石充填液、修井液、压裂液、酸液等。保护储层的钻井完井液技术保护储层对钻井完井液的要求：1、钻井完井液密度可调，满足不同压力储层近平衡压力钻井的需求；2、钻井完井液中固相颗粒与油气渗流通道匹配；3、钻井完井液必须与油气层岩石相配伍；4、钻井完井液滤液必须与油气层中流体相配伍；5、钻井完井液的组分与性能都能满足工程要求，保护油气层的需要。钻井液类型（我国已形成四大类）1、水基钻井液按组分与使用范围又分为9种：1）无固相清洁盐水钻井液；2）水包油钻井液；3）无膨润土暂堵型聚合物钻井液；4）低膨润土聚合物钻井液；5）改性钻井液；6)正电胶钻井液；7）甲酸盐钻井液；8）聚合醇（多聚醇）钻井液；9）屏蔽暂堵钻井液。2、油基钻井完井液3、气体类钻井液：空气、雾、泡沫流体、充气钻井液4、合成基钻井液保护储层的钻井完井液技术气体型钻井完井液技术低密度入井流体五种低密度流体泡沫和微泡沫屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术此项技术主要用来解决裸眼井段多压力层系地层保护油气层技术难题。此项技术是利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素（压差和钻井液中固相颗粒），将其转变为保护油气层的有利目的，达到减少钻井液、水泥浆、压差和浸泡时间对储层损害的目的。钻井完井液技术发展新方向低密度入井流体类型气体型钻井完井液技术五种低密度流体气体型钻井完井液技术

泡沫和微泡沫密度可调（0.5—1g/cm3

）分散相为微泡沫（10—100μm）无需特殊设备，不影响泵上水，不影响MWD测试反复使用，固控装置及钻头水眼冲刺不破坏微泡结构结构为多层膜包裹的气核，液膜是维持气泡强度的关键，需加适合的表面活性剂需要高屈服应力与剪切稀化特性的稳泡剂，XC为有效化学剂之一产生均匀气核是形成微泡的重要因素，要考虑水动力学及喷嘴气蚀状况性能气体型钻井完井液技术泡沫密度低(0.032~0.064g/cm3)，井底压力低；携屑能量强(10倍于水、4～5倍于泥浆)－泡沫强度高、粘度大液量低－含水量低于25％，水被束缚液膜中流体中无固相具有较好的封堵能力：微气泡堵塞滤饼造成滤失量降低，亦可堵塞裂缝、溶洞，可作为防漏堵漏的化学剂已在美国进行几口井现场试验

泡沫和微泡沫泡沫钻井的特点：气体型钻井完井液技术屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术此项技术主要用来解决裸眼井段多压力层系地层保护油气层技术难题。此项技术是利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素（压差和钻井液中固相颗粒），使之形成屏蔽暂堵带，将其转变为保护油气层的有利目的，达到减少钻井液、水泥浆、压差和浸泡时间对储层损害的目的。这种保护油气层的技术称屏蔽暂堵钻井液技术。易塌层高压层低压层屏蔽层屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术

屏蔽暂堵技术的技术构思前提条件:把井打成的基本要求*泥浆中固相粒子不可消除*对地层正压差不可避免*对地层的损害堵塞客观存在必须接受前提条件，必须从现实出发，保护技术才能与钻井、泥浆工艺相容，才可能有推广价值和应用前景。如何变害为利呢？

屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术

屏蔽暂堵技术的技术构思

通过研究固相微粒对储层孔喉的堵塞规律，在钻井完井液中添加适当数量与大小的固相颗粒，利用油气层被钻开时，钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差，在极短时间内，迫使钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉，在井壁附近形成致密、渗透率接近于零的屏蔽暂堵带。此带能有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续进入油气层，其厚度必须大大小于射孔弹射入深度，以便在完井投产时，通过射孔解堵。快速：在5分钟~10分钟以内有效：稳定耐压耐冲洗近井壁带：在井壁3cm~5cm以内致密：渗透率接近0

屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术

屏蔽暂堵技术思路论证屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术

固相颗粒堵塞孔喉的物理模型

—单粒架桥后，逐级填充

固相颗粒堵塞孔喉的计算机模拟

岩心流动实验

矿场取心检验

屏蔽暂堵技术的必要性不可能用调整钻井液滤液的矿化度的办法来要避免水敏或盐敏损害；钻井液处理剂无法去掉，要满足井壁稳定的要求，保证泥浆的携屑等要求，就不可避免地要使用多种处理剂，它们对地层的损害也难以避免只要使用般土泥浆就存在固相损害，特别是对储层中物性较好的储层更为严重；泥浆和水泥浆的滤液不可避免地会引起水锁损害。屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术１、利用原对油气层有害的因素---钻井液中的固相颗粒、压差。在一定的正压差作用下，在很短的时间内（＜１０分钟），在距井壁很近的距离内（＜5cm）形成有效堵塞（渗透率为零）的屏蔽环。它能阻止钻井液中大量固相和液相进一步侵入储层，同时由于它有一定的承压能力，也能在高压差下阻止水泥浆的固相和液相进入储层。最后利用射孔方式解除屏蔽环，使储层的渗透率恢复到原始水平。２、根据钻井液中各种粒子的粒径及分布情况，只需加入一定量的架桥粒子，即可将一般钻井液改造成具有优良保护效果的钻井完井液，施工简单，维护方便，成本低。３、屏蔽暂堵技术只与钻井液中固相颗粒的粒径及分布和储层孔喉大小及分布有关，而与钻井液体系和储层的矿物及各类敏感性无关。因此，可以在较复杂的储层条件下保护油层，易于大面积推广。

屏蔽暂堵技术的特点

屏蔽暂堵实现的条件屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术*正压差：压差越大屏蔽效果越好*一般油藏：压差应大于3.5MPa*时间：10分钟内形成屏蔽环，延长时间无影响*温度：温度的影响取决于变形粒子的软化点*屏蔽环可防止水泥浆对产层的损害*屏蔽环的反排解堵可达到70％以上

形成渗透率接近零的屏蔽暂堵带的技术要点屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术（1）测定油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径；（2）按1/2~2/3

孔喉直径选择架桥粒子（如超细碳酸钙、单向压力暂堵剂）的颗粒尺寸，使其在钻井液中含量大于3%（可用粒度计检测钻井液中固相的颗粒分布和含量）；（3）按颗粒直径小于架桥粒子（约1/4孔喉直径）选用充填粒子，其加量大于1.5%；（4）加入可变形的粒子，如璜化沥青、氧化沥青、石蜡、树脂等，加量一般为1%~2%，粒径与充填粒子相当。变形粒子的软化点应与油气层温度相适应。屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术1/2~2/3桥架离子>3%1/4充填离子>1.5%可变形离子=1~2%

屏蔽暂堵技术要点（1）准确掌握油气层孔喉和固相颗粒的尺寸及其分布屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术（2）确定架桥、填充和变形粒子的种类、尺寸和加量（3）专用暂堵剂调整钻井液中固相颗粒尺寸及含量（4）评价屏蔽环的有效性、强度、深度和反排效果（5）选择合理的正压差和上返速度（6）必须采用优化射孔技术与之配套●适用于各类孔隙性油气藏和各种钻井液●工艺简单，使用方便，成本低廉●正压差和钻井液固相是技术实施的必要条件●将不利因素转化为有利因素，解决了钻井工程和油气层保护要求难以调和的矛盾●可消除浸泡时间和水泥浆对油气层损害的影响屏蔽暂堵技术的适用性及特点多套压力系统地层保护技术调整井保护油气井钻井技术深井高温井保护技术水平井保护技术欠平衡钻井保护技术气体钻井技术保护储层钻井工艺技术储层保护技术（1）建立四个压力剖面，为井身结构和钻井液密度设计提供科学根据孔隙压力、破裂压力、地应力和坍塌压力，它们是钻井工程设计和施工的基础参数。（2）确定合理的井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证保护储层钻井工艺技术（3）实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于安全的最低值。为了尽可能将压差降至安全的最低值，对一般井来说，钻进时努力改善钻井液流变性和优选环空返速，降低环空流动阻力与钻屑浓度；起下钻时，调整钻井液触变性，控制起钻速度，降低抽吸压力。对于地层空隙压力系数小于0.8的低压油气层，可依据实际的地层空隙压力，分别选用充气钻井、泡沫流体钻井、雾流体或空气钻井，降低压差，甚至可采用负压差钻井，以减少对油气层的损害。保护储层钻井工艺技术平衡压力钻井：P=Pd-Pp=0（此时钻井液损害最小）

Pd=Pm+Pa+Pw=PpPp——地层空隙压力，MPa；Pd——钻井液柱有效压力，MPa；

Pm——钻井液静液柱压力，MPa

；

Pa——钻井液环空流动阻力，MPa

；

Pw——钻井液所含固相增加的压力值，MPa保护储层钻井工艺技术起钻时，若不调整钻井液密度，则：

Pd=Pm-Ps<0（当钻井液柱有效压力大大小于地层空隙压力时，就可能发生井喷和井塌等恶性事故。)

Pd——井内钻井液柱有效压力，MPa；

Pm——钻井液静液柱压力，MPa

；

Ps——抽吸压力，MPa

。近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压力略高于孔隙压力Pm=S·Pp=H/100S——附加压力系数；

H——井深，m；

——钻井液密度，g/cm3

钻油气层时S=0.05~0.10

钻气层时S=0.07~0.15（4）降低浸泡时间采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴，提高机械钻速采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防喷、漏、卡、塌发生提高测井一次成功率，缩短完井时间加强管理，降低机修、组停、辅助工作和其它非生产时间（5）搞好中途测试选用优质钻井液确定合理的负压差防止微粒运移防止地层坍塌（6）搞好井控，防止井喷井漏

多套压力系统地层保护技术（1）油气层为低压层，其上部存在大段易坍塌高压泥岩层依据上部地层坍塌压力确定钻井液密度，保持井壁稳定下套管封隔上部地层进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液（2）裸眼井段上部为低压漏失层或破裂压力低的地层，下部为高压油气层，其孔隙压力超过上部地层的破裂压力。封堵上部地层，提高承压能力堵漏结束后进行试压，证明上部地层承压能力与下部地层相当时，再钻开油气层进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液（3）多组高坍塌压力泥岩层与多组低压易漏油气层相间提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合理钻井液密度，保持井壁稳定提高钻井液与地层的配伍性使用屏蔽暂堵钻井液保护储层钻井工艺技术调整井保护油气井钻井技术钻调整井地层特点同一井筒中形成多套压力层系，高压低压并存油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生变化压裂、注水使裂缝增加地应力场发生变化油气水分布变化调整井油气层损害因素喷漏卡塌经常发生钻井液滤失、沿裂缝漏失高压差保护储层钻井工艺技术调整井钻井保护技术搞清楚调整井区地层压力，建立孔隙压力和破裂压力曲线剖面使用低密度钻井液，实现近平衡压力钻井，加入单封和暂堵剂，防止井漏停注泄压，或控制注水量，或停注停采，或打泄压井完善井身结构，防漏治漏调整井保护油气井钻井技术保护储层钻井工艺技术深井高温井保护技术深井高温井油气层的损害温度敏感引起的损害—矿物转化，矿物溶解与沉淀—润湿性转变，乳化堵塞温度敏感与其他损害协同作用—强化粘土膨胀，微粒运移—无机垢沉积，有机垢沉积深井高温井保护技术要点合理的井身结构设计抗高温、性能稳定的钻井液抑制性好，并与储层配伍的钻井液提高机械钻速，减少事故率采取冷却措施，降低钻井液的温度保护储层钻井工艺技术水平井钻井损害机理在清除滤饼后，所有钻井液、完井液都遗留一层极细的剩余固相层，这是损害储集层的主要因素固相层一般厚50~200μm，覆盖在井壁表面钻井模拟器试验证明，污斑进入岩心深约1~4cm，使井壁表面厚约3mm地层的渗透率受到严重影响固相层的影响程度取决于储集层原始渗透率和所含流体组成、相态特征能否用压降法来消除钻井引起的储集层损害，取决于其原始渗透率，用压降法消除损害是可能的—含天然气岩心的原始渗透率不小于1×10-3μm2—含油岩心的原始渗透率不小于500×10-3μm2微粒运移、固相颗粒堵塞是主要损害方式井下工具堵塞亦不容忽视，钻具—泥饼—岩面作用相圈闭损害，对裂缝性致密气层尤为显著损害带分布形态：理想均质地层，非均质储层

水平井保护技术保护储层钻井工艺技术水平井完井液技术

通过对水平井油气层损害机理及完井液进行深入研究后，认为在水平井水平段使用无损害或损害较轻的完井液，并使滤饼溶蚀极为重要。完井液设计思路完井液必须与储集层流体及各种入井液体配伍耐井温、剪切、各种盐类污染的影响，具有一定的胶体稳定性完井液滤饼形成速度快，能稳定井壁、防漏防卡，并减轻滤液及固相侵入损害完井后内外滤饼要易除、易溶、易剥落新的完井液配方研究思路预防与解堵紧密结合，研制有效的溶蚀滤饼溶剂和研究清理井眼剩余固相的化学方法开展滤饼溶蚀、钻井液损害、清除滤饼试验

水平井保护技术保护储层钻井工艺技术欠平衡钻井：

是在设计条件下，钻井液液柱压头对井底所施加的压力低于要钻地层的压力时所进行的钻井。分为流钻（边喷边钻）和人工诱导的欠平衡两种。优点：不但能提高油气井产能，还能大幅度提高机械钻速。欠平衡钻井的核心：适当的负压差、压力变化幅度小、持续负压状态欠平衡钻井工艺主要有：

（1）泡沫钻井；（2）空气钻井；（3)雾化钻井；（4）充气钻井液钻井；（5）井下注气钻井。

欠平衡钻井保护技术保护储层钻井工艺技术

工作液密度与钻速和储层损害的关系大小高低钻速损害充气过平衡泥浆过平衡泥浆欠平衡雾化气体不稳定泡沫泡沫欠平衡泡沫近平衡充气欠平衡欠平衡钻井保护油气层的原理（1）可避免因钻井液滤失速度高造成的细颗粒运移；（2）可避免钻井液中加入的固相和地层产生的固相侵入地层；（3）在高渗层中可避免钻井液侵入；（4）可避免对水相或油相敏感的地层在与钻井液接触时产生影响地层渗透率的反应；（5）可避免粘土膨胀、化学吸附、润湿反转等一系列物理、化学反应；（6）不会产生沉淀、结垢等不利物理、化学反应；

欠平衡钻井保护技术保护储层钻井工艺技术适合欠平衡钻井的地层：（1）高渗（1×10-3μm2）、固结良好的砂岩和碳酸盐岩；（2）高渗、胶结差的地层；（3）微裂缝地层；（4）负压和枯竭地层；（5）对钻井液敏感、以及地层流体与钻井液不相容和脱水地层。

欠平衡钻井保护技术保护储层钻井工艺技术欠平衡钻井的安全和防腐：除考虑设备的安全问题外，对注入气体的氧气含量也要严格控制。一般情况下，注入气的含量不能超过5%，否则就认为是不安全的。欠平衡钻井的腐蚀问题要比近平衡钻井严重得多，腐蚀可使钻井成本上升30%左右。目前国外已研究出非化学和化学两种方法。

欠平衡钻井保护技术保护储层钻井工艺技术气体钻井技术气体钻井是指用空气、氮气、天然气等非凝析气体作为钻井循环流体的钻井。气体钻井是欠平衡钻井技术方式之一，在欠平衡钻井装备的发展和成熟后，气体钻井技术才得到广泛应用。国外应用发现，气体钻井技术较之常规钻井技术，在相同地层条件下，钻头寿命和机械钻速大幅提高；在同一地区，原先使用常规钻井液钻井见不到油气的地层，应用气体钻井发现了工业性油气流。

气体钻井保护技术保护储层钻井工艺技术气体钻井技术气体钻井主要有以下几种用途：1）提高钻井速度；2）发现和保护油气层；3）治理井漏。据不完全统计，气体钻井可以提高钻速3至10倍，并且可以避免严重的井漏和卡钻事故，延长钻头寿命，同时有利于保护油气层。

气体钻井保护技术保护储层钻井工艺技术气体钻井技术

我国对气体钻井技术的研究与应用开始于20世纪80年代末，新疆油田是最早用专用气体钻井装备开展气体钻井技术研究与应用的单位，主要是为了提高低压储层产能。四川油气田的特殊地质构造造成的钻井漏失、开采风险大、低压油气藏不易发现、常规钻井严重影响碎屑岩地层产能等问题早就引起钻井技术人员的关注。四川油气田的气体钻井技术规模化应用是随着集团公司把四川油气田列为加快勘探区块而出现的。

四川油气田应用气体钻井技术保护储层钻井工艺技术四川气体钻井形成了一套适合川渝地区不同地层、不同情况下的雾化、泡沫、充气、空气、氮气、天然气等不同介质的气体钻井配套技术，成功解决了钻遇地层出水、浅层天然气、漏失、垮塌、井斜等技术难题，取得5个方面的技术创新：在国内率先系统开展了气体钻井的必要性、可行性的评价与分析，建立了一整套气体钻井选区、选层、选井的技术方法；形成了对井身结构、气体钻井方式及参数、地面装备配置、钻井安全、环境保护等的优化设计技术，并开发了工程设计及分析软件；在国内首先通过对空气、氮气、天然气和柴油机尾气钻井攻关与试验，研究并形成了不同气体介质下进行干气、雾化、泡沫和充气钻井及其相互转化的成套工艺技术；自主研制的气体钻井用旋转控制头、不压井起下钻装置、空气钻井增压机、柴油机尾气等地面装置与气动锤、气动螺杆钻具、气体钻井用减震器等系列井下工具，形成11项国家专利；形成一套独具特色的气体钻水平井技术、气体钻井取心技术、泡沫基液循环使用技术和井下燃爆监测和控制技术。

四川油气田应用气体钻井技术保护储层钻井工艺技术气体钻井技术应用展望气体钻井技术的成功应用，为国内大面积低孔、低渗、低压、低丰度油气藏勘探开发和解决钻井工程技术难题及大幅度提高钻井速度提供了技术手段。在地质条件允许的情况下，合理利用气体钻井优点，对我国约500亿吨油当量低渗透储层石油天然气资源、煤层甲烷资源、深层油气资源、复杂油气资源勘探开发提供强有力的技术手段。

气体钻井保护技术保护储层钻井工艺技术保护储层的固井技术●固井质量与保护油气层的关系●水泥浆对油气层损害●保护油气层固井技术保护储层的固井技术固井质量与保护油气层的关系环空封固质量不佳会导致：不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，诱发损害增产、注水、热采等作业时，工作液发生窜流油气上窜至非产层，引起油气产量和资源损失易发生套管损坏和腐蚀，造成油气水互窜水泥浆对油气层损害水泥浆固相颗粒堵塞油气层粒径5~30微米的颗粒占15%左右钻井液内泥饼可以阻止水泥浆固相的侵入井漏会造成严重损害水泥浆滤液与储层不配伍水泥浆失水量往往高于钻井液滤失量无机垢沉积在有泥饼时，可使油气层渗透率下降10~20%保护储层的固井技术保护储层的固井技术提高固井质量降低水泥浆失水量采用屏蔽暂堵技术固井注水泥设计提高固井质量改善水泥浆性能，推广使用API标准水泥和优质外加剂，包括减阻、降失水、调凝、增强、抗腐蚀、防止强度衰退等外加剂合理压差固井，防止漏失采用优质冲洗液和隔离液、合理安放旋流扶正器位置，主封固段紊流接触时间不低于7~10分钟，将“死钻井液”尽量顶替干净防止水泥浆失重引起的环空窜流保护储层的固井技术降低水泥浆失水量加入降失水剂油套固井控制失水量小于250ml尾管固井控制失水量小于50ml采用屏蔽暂堵技术保护储层的固井技术固井注水泥设计在不超过破裂压力前提下合理确定水泥浆密度防漏而采取酸溶性水泥MgO水泥对水敏性储层应加粘土稳定剂滤失量保持在150～300ml/30min.7MPa（油层套管）50～150ml/30min.7MPa（尾管）水泥浆自由水析出，一般保持2.5ml，水平井析出水为零，对水敏性地层0～2.5ml稠化时间，一般井稠化时间应满足水泥浆顶替到位，再附加一时，水平井采用低屈附值直角凝固品种流态选择，多数人主张紊流顶替按井温设计水泥浆体系—井底温度低于50℃，加催凝剂—50～100℃，加低温缓凝剂—100～150℃，加中温缓凝剂，并加硅粉35%左右—135～260℃加高温缓凝剂，并加细度100目硅粉35%保护储层的固井技术射孔完井储层保护技术射孔过程对储层的损害保护储层的射孔完井技术射孔液类型射孔完井液、修井液(压井液)性能射孔完井储层保护技术射孔技术射孔技术由于完井方法不同要求也不同。对自然完井（不需人工措施就可得到产能的井，在负压差下射孔比较好，射孔密度约为每米6~13孔，射孔深度至少要射穿钻井液污染层；对措施增产井要求射孔孔眼分布有利于裂缝形成，以多位相（90°）较好，射孔密度以能满足注液要求即可，一般采用每米13孔。完井过程中的气层保护技术射孔完井储层保护技术射孔条件影响正压差下射孔比在负压差情况下射孔堵塞严重，应尽可能采用负压差条件射孔，以减轻堵塞程度。但负压差并不是愈大愈好，负压差太大可能使疏松地层出砂，使井控也发生困难，据经验气井中以7~14MPa为好。射孔液的影响不同的射孔液影响各异。射孔液固相含量高，射孔堵塞严重；射孔液进入储层也会引起射孔附近发生水锁、乳化及微粒运移等问题。完井过程中的气层保护技术射孔过程对储层的损害射孔损害主要来自射孔枪弹爆炸的碎片、岩石破碎带和压实带地层震动后，粘土矿物等微粒更易于失稳进入射孔孔眼射孔的表皮效应影响

1、地层流体进入射孔孔道时，由于流动方向的改变形成回流影响的表皮效应；

2、井筒附近地层因受损害使渗透率下降造成的表皮效应；

3、射孔道周围地层因受子弹冲击发生破碎