水平井储层保护技术

水平井储层保护技术四、水平井钻井液技术二、水平井钻井技术三、储层伤害因素分析提纲国际定义：井的水平位移与垂深之比大于2，且航行角大于60o的定向井。国内定义：垂直井深2000米以上，垂直井深与平位移之比为1：2以上的井为大位移井1、大位移井的定义大位移钻井和完井技术是钻井领域发展最快的一项技术。它集中了包括水平井和深井在内的所有技术难点，英文名为：ExtendedReachDrilling，即采用定向井技术向某个或多个指定目标点延伸，使其达到勘探开发的目的。

1、开发海上油气田：节省建造人工岛或固定平台等的投资。

2、开发近海油田：距海岸10km左右的油田，可从陆地开发。

3、用大位移井代替海底井：不用海底设备，从而节省投资。

4、开发不同类型的油气田，提高经济效益：小断块或几个不相连的小断块油气田，可钻1口或2口大位移井开发；若几个油气田或油气层不在同一深度、方位，可钻多目标三维大位移井开发，节省投资，便于管理。

5、开发老油气田：利用原有基础设施钻大位移井，可加速油田探边和开发，缩短产油周期，扩大泄油半径，提高单井产量，增加井的寿命，提高最终采收率。

6、保护环境：在环保要求比较高的地区钻大位移井，可满足环保要求。1、钻大位移井的目的和意义2、多分支井定义

多(底)分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼(二级井眼)，甚至再从二级井眼中钻出三级子井眼。主井眼可以是直井、定向斜井，也可以是水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波浪式分支井眼。分支井——各分支井眼可为直井、定向井、水平井等多底井——各分支井眼为水平井、大斜度井分支井包括多底井，但国际上一致认为：用多底井统称。2、多分支井定义2、分支井特点与普通定向井、水平井相比——多分支井的优点井眼结构不同——存在多个分支井眼连接处增大油藏的裸露面积，提高泄油效率改善油流动态剖面，降低锥进效应，提高重力泄油效果纵向调整油藏的开采可以应用于多种油气藏的经济开采。油藏工程减少无效井段，减少钻井设备的搬迁；节约套管、泥浆费用；充分利用海上平台井口槽，降低了平台建造费用钻井由于地面井口的减少，相应的土地使用面积、地面管汇建设、油井管理等费用也大大降低，增加了经济效益地面与普通定向井、水平井相比——分支多分支井的缺点

完井风险，可能丢失分支井眼，沟通不了油藏；增加泥浆对油层的浸泡时间，可能造成油藏伤害；在分支井眼洗井作业时，因各分支井眼不同的要求，可能牵涉到的过程较复杂；操作费开支由于风险因素的存在而无法完全确定。2、分支井特点3、导向钻井技术上世纪90年代起，海上钻井进入了以导向技术为标志的超大水平位移钻井的新时期，并以前所未有的速度向更新技术方向迈进！导向钻井技术集中体现了二十世纪末钻井科技发展最新成果！旋转导向技术井眼轨迹井下闭环控制技术近钻头测井技术3、地质导向与其它几种技术的区别地质导向：用近钻头地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储层并取得最佳位置。几何导向：对钻井井眼负责，使实钻轨道尽量靠近设计轨道，以保证准确钻入设计靶区（由于地质不确定性带来误差，原设计的靶区不一定是储层）旋转导向：以井下旋转工作方式的闭环自控执行工具为导向工具，以MWD或LWD为传输通道和地面信息处理软件系统组成的钻井工具系统，可带动钻头旋转，井眼轨迹光滑。滑动定向：钻头滑动前行，不产生扭矩，可增斜也可降斜。3、旋转导向钻井系统突出的优点井下闭环带来高质量的井眼轨迹，可消除滑移模式，打出更平滑的井眼。避免螺旋状井眼和井眼弯曲（HoleSpiraling&Wellbore

Tortuosity）旋转导向避免滑动钻进,降低磨阻,净化井眼。可防止岩屑堆积与轴向震动（CuttingBuildup&AxialShock）特殊钻井需要，如高难度大位移井、设计师井等具有复杂结构的特殊井。井深超过1万米，扩大勘探开发面积，节省平台和投资油藏导航“ReservoirNavigation”，即在复杂油藏中导向钻井。调整工具面不耗费时间，钻速是滑动导向的一倍。依靠小的空间尺度调整依靠小的时间尺度调整运用近钻头的测量技术井眼光滑避免弯曲的原理Pointbit旋转导向系统Pushbit旋转导向系统一、水平井发展概况及现状四、水平井钻井液技术二、水平井钻井技术三、储层伤害因素分析提纲油气层损害概念

油气层损害是指油井完井及生产阶段，在储层中造成的减少油气藏产能或降低注气、注液效果的各种阻碍。油气层渗流空间-概念

储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占据的空间称为渗流空间或孔隙空间，渗流空间由孔隙和喉道构成。孔隙：骨架颗粒包围着的较大空间

孔隙大小反映储集能力喉道：两个较大空间的收缩部分喉道大小和形状控制渗透能力渗流空间反映了储层的储集性和渗透性孔隙喉道胶结物骨架颗粒

内因+外因有效渗透率下降

内因：油气层潜在损害因素

油气藏类型油气层敏感性矿物油气层储渗空间特性油气层岩石表面性质油气层流体性质油气层损害实质外因：引起油气层损害的条件

工作液的性质生产或作业压差温度生产或作业时间环空返速有效渗透率下降：

渗流空间缩小绝对渗透率降低流动阻力增加相对渗透率降低油气层损害实质1.缩小或堵塞渗流空间的损害

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外界固相颗粒侵入堵塞(固相损害)

★储层微粒水化膨胀/分散(水敏损害)

★微粒运移(速敏损害)

★出砂

★无机沉淀(包括二次沉淀)

★有机沉淀

★应力敏感压缩岩石

★细菌堵塞

★射孔压实

油气层损害类型2.增加流动阻力的损害

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水锁效应

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贾敏效应

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乳化堵塞

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高粘液体损害

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润湿性反转

毛细管力引起油气层损害类型油气藏类型-与储层损害关系（1)高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害，不易发生水锁损害原因：流动通道较大，固相颗粒可侵入很深，液相侵入易于返排（2)稠油油藏和高渗透油藏易产生出砂损害原因：这两类油藏一般胶结不好，受流体流动冲击易散架（3)低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害，不会发生严重的固相堵塞损害原因：这两类油气藏一般孔喉小，泥质含量高，固相不易进入，液相进入难以返排和易引起粘土膨胀(4)低渗透的气藏比低渗透的油藏水锁损害更严重

原因：水取代气比水取代油更容易，水可进入更小的气藏孔道，返排过程中气又难以驱走小孔道中的水(5)高粘油藏易发生有机沉淀堵塞损害 原因：高粘原油含较高的蜡质、胶质和沥青质，温度、压力变化易析出这些物质(6)多数砂岩油藏都存在程度不同的速敏和水敏损害 原因：几乎所有砂岩油藏都含有一定的地层微粒和水敏粘土矿物油气藏类型-与储层损害关系油气层损害特点普遍存在性：存在于各个生产和作业环节存在于油井的整个寿命周期原因多样性：

同一生产或作业过程,存在多种损害相互联系性：

一种损害可加重或引起另一种损害具有动态性：一种损害发生后会引起内因变化随生产的进行,内因不断变化

内因变化,损害机理变化不可逆性：油气层发生损害后,要完全解除损害很难一、水平井发展概况及现状四、水平井钻井液技术二、水平井钻井技术三、储层伤害因素分析提纲井壁稳定井径规则润滑性好携岩能力强岩屑与钻井液中的有用固相相互不掺杂保护储层与石油品质水平井钻井液特殊要求钻井新技术对钻井液的要求安全保护储层/环境/石油品质快速随钻检测经济新认识基本性质——分散/抑制适宜的化学环境——优化钻井液的必要保证钻井液的化学动力学——井壁稳定化学/力学耦合——井壁稳定例：传统水基+KCl防塌仅在单纯蒙脱石地层效果显著可以用在伊/蒙或高/蒙混层中+

KCl

井壁失稳慎用！单纯高岭土+

KCl

井壁失稳不能用!分析：

膨胀性粘土：蒙脱石粘土

膨胀性粘土：伊利石、高岭石1、蒙脱石：幻灯片45

晶层两面全部由氧组成，晶层间通过分子力作用，联接松散，水易进入；存在大量晶格取代，在晶体表面结合大量可交换阳离子，水进入后，这些阳离子容易水解，形成扩散双电层，使粘土带负电而相互排斥，表现出粘土膨胀，与水接触后容易引起页岩的膨胀和分散。加入KCl后，K+能中和粘土负电使粘土片仅仅连在一起，起到抑制页岩膨胀的作用。2、伊利石：幻灯片45

结构同蒙脱石，但晶格取代主要发生在硅氧四面体中，晶格取代后，在晶体表面为平衡电价而结合的可交换阳离子主要为钾离子。由于钾离子直径与硅氧四面体中的六方网格结构内切圆直径相近，使它易进入六方网格结构中而不易被释放，所以晶格结构结合紧密，水不易进入其中，属于非膨胀性粘土，与水接触后可引起粘土剥落，引起地层不稳。3、高岭石：幻灯片45晶层一面全部由氧组成，另一面全部由羟基组成，晶格间通过氢键紧密连接，水不易进入；存在很少的晶格取代，表面有很少的可交换阳离子,不易形成扩散双电子层，属于非膨胀性粘土，与水接触后可引起粘土剥落，引起地层不稳；加入KCl，起不到抑制作用。粘土矿物的膨胀性对比保护油气层钻井完井液类型

一、水基钻井液体系1、改性钻井完井液2、低膨润土聚合物钻井完井液3、无膨润土聚合物暂堵型钻井完井液4、水包油型钻井完井液5、无固相清洁盐水钻井完井液6、阳离子聚合物钻井完井液7、屏蔽暂堵型钻井完井液二、油基钻井完井液1、纯油基钻井完井液2、油包水