1、鉆井液性能對(duì)鉆井的影響一、鉆井曲勺穩(wěn)定性鉆井液是一種分散體鄂粘土分散在水占井液中的粘土顆粒多數(shù)在懸浮 體范圍0.10.2仕m 數(shù)在溶液范國(guó).如 伽洲,所以鉆井液是溶膠與懸浮 體的混合物。鉆井液中膠體顆粒含量的大小，對(duì)鉆井液的穩(wěn)定性影響很大。膠體含量的大小 主要取決于粘土在鉆井液中的分散狀態(tài)分散、絮凝和聚結(jié)。粘土的造漿率高，顆粒分散得細(xì)，鉆井液相對(duì)來講就穩(wěn)定；若泥土造漿率低， 顆粒分散得粗鉆井液相對(duì)來講就不穩(wěn)爰呈絮凝或聚結(jié)狀翻此,鉆井液穩(wěn) 定的首要條件是鉆井液中粘土顆粒響粘土在水中的穩(wěn)定角度來我得 越細(xì)越妞膠體含量越高越好以種穩(wěn)定性稱為沉降穩(wěn)定蝶而，即使很細(xì)的 顆粒,因它具有極大的表面積和很高的

2、表觥表面能自發(fā)減少的原理發(fā) 展趨勢(shì)必然是小顆粒自行聚結(jié)噸下沉由于某種原因分散相顆粒具有對(duì)抗 小顆粒自行粘結(jié)變大所具有的性質(zhì)稱為聚結(jié)穩(wěn)定性。沉降穩(wěn)定性和聚結(jié)穩(wěn)定性是互相聯(lián)系的。只有保持聚結(jié)穩(wěn)定性，使小顆粒不聚 結(jié)為大顆粒鉆井液才能有沉降穩(wěn)定，困不至于因聚結(jié)而下海以，聚結(jié)穩(wěn)定 性是矛盾的主要方面。二、鉆井液幾個(gè)重要的流變參數(shù)動(dòng)切應(yīng)福服值。動(dòng)切力3 ）反映鉆井液在層流流態(tài)粘土顆粒之間及高 聚物分子之間的相互作用逝成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)之力影響動(dòng)切應(yīng)力的因素有鉆 井業(yè)的固相含丘固體分散度粘土的水化程度粘土吸附處理劑的情況及聚合物 的使用等。表觀粘度又稱有效粘度或視粘磨的定義是在某一速度梯度用流速梯度去除相應(yīng)的

3、切應(yīng)力所得的街面粘度不僅與流體本身性質(zhì)礴受測(cè)定儀器的 幾何形狀和尺寸、速度梯度的變化及測(cè)量方法的影響。塑性粘質(zhì)塑性粘度是指鉆井液在層流郵液中的固體顆粒與固體顆粒之間, 固體顆粒與液體分子之間,液體分子與液體分子之間三種內(nèi)摩擦力的總和。 觸變性鉆井液的觸變性是指攪拌后觀力降低）靜置后變稠切力升高） 的特性。或者說，鉆井液的切力是隨攪拌后靜置時(shí)間的增長(zhǎng)而增大的特性。由于鉆井液有觸變性，靜止時(shí)間不同，則切力不同。通常測(cè)兩個(gè)靜止時(shí)間的切力 值。高速攪拌的鉆井液靜血俯測(cè)得的切力為初切力，靜omirif測(cè)得的切 力為終切力初切力與終切力的差彳即表示觸變性的大/撕值越大則觸變性 越大。剪切稀釋特，壁觀粘度隨

4、著速度梯度的增大而降低的轍境切稀釋特性。即當(dāng)鉆井液從睡眼噴出時(shí)有較低的啊，于鉆頭破碎演襦洗井底而在環(huán)形空間又具有較高粘度，有利攜帶巖屑，該特性對(duì)于提高鉆速有利。油氣層的損害與保護(hù)一、油氣層的損害在鉆開油氣、注水層、射孔試油、酸化與壓裂、采油、注水、修井等施工過 程中都會(huì)不同程度的破壞油氣層原有的物鞘衡狀態(tài)都可能給油氣層帶來 損害。1、鉆井過程中的損害1）鉆井液固相的損害。鉆井液中所含各種懸浮物質(zhì)（粘土、眼斜、加重材料 和堵漏劑等都有可能對(duì)儲(chǔ)層造成損害他們進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)便可能逐步充填油氣藏巖石孔峪隨后進(jìn)行生產(chǎn)或注入建些物質(zhì)很可能橋堵在孔隙喉道德進(jìn)快出嚴(yán)重的降低井眼附近地帶的滲 M殳清況下此類損害僅限

5、于井眼周6cnrt，但最終的滲透率降低值卻90%2）鉆井液濾液的損害占井液是最先接觸油氣層的外來流隔定的壓差下，鉆井液濾液會(huì)滲入地層，特別是在濾餅形成之前，濾液的滲入是不可避 免的。如果鉆井液的濾失量太大，將會(huì)攜帶大量的固相顆粒進(jìn)入儲(chǔ)層，產(chǎn)生 堵塞而造成損害；同時(shí)，進(jìn)入儲(chǔ)層的濾液若與儲(chǔ)層不配伍，則會(huì)引起粘土水 化膨脹、水鎖，形成化學(xué)沉淀和膠體乳化等，而導(dǎo)致油氣層的損害。3）影響鉆井液損害的因素。壓差。壓差是指井筒內(nèi)液柱壓力與地層孔隙壓力之差。壓差越大，鉆井液 濾液及固相顆粒越易進(jìn)入地層，影響越大。浸泡時(shí)間。鉆井液浸泡地層的時(shí)間越長(zhǎng)，濾液的侵入量越多，損害程度也 越大。鉆井液循環(huán)時(shí)的剪切速率。鉆

6、井液在環(huán)空循環(huán)時(shí)的剪切速率過大，會(huì)嚴(yán)重 地沖蝕井壁，破壞濾餅，從而使濾液及固相顆粒易于進(jìn)入儲(chǔ)層。此外，剪切 速率過大還會(huì)造成井徑擴(kuò)大，影響固井質(zhì)量。起下鉆速度。快速起鉆的抽吸作用會(huì)降低鉆井液液柱壓力，破壞濾餅及已 形成的橋堵；而快速下鉆的錘擊效應(yīng)則使鉆井液液柱壓力增大，從而增大壓 差，促使鉆井液侵入地層，加重對(duì)儲(chǔ)層的損害。鉆具對(duì)井壁的刮削作用。井眼不規(guī)則或鉆具彎曲，鉆具就可能對(duì)井壁產(chǎn)生 刮削作用，破壞井壁上已形成的濾餅或橋堵物，使鉆井液易于侵入地層。此 夕卜，鉆具對(duì)井壁的涂抹作用，則會(huì)使濾餅中的固相顆粒嵌入地層孔隙或裂縫中，造成滲透率下降。總之，鉆井過程中的油氣層損害主要是由于鉆井液濾液及固相

7、侵入引起 的。只有盡可能地減少兩者的侵入最，并使鉆井液濾液在物理、化學(xué)性質(zhì)上 與地層礦物及流體相配伍，才能將損害減少到最低限度。2注水泥過程中造成的損害水泥漿的損害。注水泥過程中水泥漿對(duì)油氣層的損害往往來自兩個(gè)方面： 一方面是水泥漿濾液侵入地層；另一方面是水泥固體顆粒侵入地層。在正常情況下，由于井壁泥餅對(duì)地層的保護(hù)作用及水泥中的固相顆粒直徑 較大,所以水泥中固相顆粒侵入地層不是損害的重要因素。但水泥漿一般濾 失量較大，注水泥時(shí)的壓差又很大，其濾液能透過濾餅，進(jìn)入儲(chǔ)層一定的深 度。進(jìn)入儲(chǔ)層的濾液可能有以下幾方面原因造成損害。 濾液與地層礦物不配伍，造成粘土膨脹分散。 水泥的水化作用使氫氧化物過飽

8、和而重結(jié)晶，沉淀在空襲中。 濾液中的氫氧化物與地層中的硅起反應(yīng)，生成硅質(zhì)熟石灰成為粘結(jié)性化臺(tái) 物。 濾液與富含鈣的原生水相接觸，易生成碳酸鈣或硅酸鈣水合物沉淀。 水泥漿濾液有性對(duì)高白4pH值，它進(jìn)一步促進(jìn)地層中的粘土礦物發(fā)生水 化膨脹。固井過程中水泥漿對(duì)儲(chǔ)層的損害一般小于鉆井液對(duì)儲(chǔ)層地?fù)鞩面是由于在水泥漿進(jìn)入地層之前，鉆井液濾液已進(jìn)去了一部分，從而使水泥漿 濾液不像鉆井液濾液那樣容易進(jìn)入；另一方面是由于水泥漿凝固前在井下的 時(shí)間短，故與儲(chǔ)層的接觸時(shí)間也是有限的。清洗液與隔離液的損害。在固井注水泥前，需使用清洗液和隔離液將環(huán)空 中的鉆井液全部排除，在此過程中濾餅可能部分地被破壞。在紊流注入的高

9、壓差作用下，清洗液和隔離液的濾液對(duì)地層的侵入量會(huì)顯著增加。此外，如 果水泥漿與隔離液之間的交界面發(fā)生破壞，會(huì)增加對(duì)儲(chǔ)層的損害。擠水泥過程中的損害。采用高壓擠水泥被認(rèn)為是使水泥漿侵入地層的重要 原因之一。若使用的壓力過高，特別容易對(duì)非膠結(jié)的高滲透性砂巖造成較嚴(yán) 重的損害。固井質(zhì)量的影響。如果固井質(zhì)量不好，則后繼工作液會(huì)沿水泥環(huán)滲漏入地 層，造成十分嚴(yán)重的地層損害。因此，固井質(zhì)量的好壞是影響儲(chǔ)層損害程度 的一個(gè)很重要的因素。為保護(hù)油氣層，要盡可能使用低密度水泥漿，降低水泥漿以及隔離液、清 洗液的濾失量，并保證固井質(zhì)量。3）射孔試油過程中的損害一般說來，在鉆井、固井過程中油氣井周圍所形成的損害帶，通

10、過射孔施 工可將損害部分解除。但在射孔、試油過程中造成的損害，則難以彌補(bǔ)。壓實(shí)帶的形成。在孔眼周圍形成壓實(shí)致密區(qū)，原始滲透性能被破壞，其滲 透率僅為原是值7%20%固相堵塞。固相顆粒和射孔產(chǎn)生的碎片在正壓差作用下壓入地層，導(dǎo)致孔 眼的導(dǎo)流能力降低。射井液或壓井液與儲(chǔ)層不配伍。如施工中使用清水，造成地層的粘土水化 膨脹，導(dǎo)致儲(chǔ)層損害。局壓差、大排量試油。 引起儲(chǔ)層內(nèi)的微粒運(yùn)移，導(dǎo)致滲流通道堵塞。 在井眼周圍形成壓力虧損帶，當(dāng)進(jìn)行二次壓井時(shí)，易引起滲漏，造成儲(chǔ)層 損害。 井眼周圍壓力迅速下降，使得原油很易脫氣、結(jié)蠟而堵塞滲流通道。 產(chǎn)生壓實(shí)作用，造成損害。在射孔試油過程中保護(hù)油氣層要注意: 所用液

11、體要與儲(chǔ)層配伍。 盡可能采用負(fù)壓射孔。 射孔深度要足夠。 控制室黨的試油壓差。 盡可能縮短壓井液的浸泡時(shí)間。4）酸化作業(yè)中的損害酸化作業(yè)是目前用于油層解堵或增產(chǎn)的常用措施。但是，如果酸化作業(yè)不 當(dāng)會(huì)給地層帶來新的損害，酸化可能引起的儲(chǔ)層損害有：酸液與地層礦物反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。當(dāng)?shù)貙又泻幸恍┧崦粜缘V物時(shí)，用不配 伍的酸液處理地層可產(chǎn)生絮狀或膠狀沉淀物質(zhì)而堵塞致媵透率降低。外來固相堵塞。若作業(yè)管線部清潔，則酸液可將鐵、污泥等物溶解帶入地 層，弓I起堵塞。增加地層顆粒。酸液溶解掉部分巖石骨架及其膠結(jié)物（如碳酸鹽類）后， 會(huì)釋放出許多不溶于酸的固體顆粒。這些顆粒的增加，使地層中微粒運(yùn)移現(xiàn) 象加劇。與原油

12、中的瀝青質(zhì)形成膠狀沉淀。但酸液與富含瀝青質(zhì)的原油相接觸時(shí)，酸與瀝青質(zhì)容易發(fā)生反應(yīng)生成膠狀殘?jiān)．?dāng)有表面？tew成時(shí)，殘 渣更易生成。5）壓裂過程中的損害壓裂是低滲油氣藏增產(chǎn)的有效措施之一，但若不注意對(duì)油氣層的保護(hù)，仍 然可造成對(duì)油氣層的損害，使增產(chǎn)作業(yè)的效果不理想，甚至還可能降低原有 的生產(chǎn)能力。壓裂液引起的損害。壓裂液與儲(chǔ)層不配伍，引起地層中的粘土膨脹、原油 的乳化等損害。對(duì)于低滲透油氣藏，還可能產(chǎn)生水鎖想象，損害油氣層。 壓裂液殘?jiān)斐傻膿p害。6）采油過程中的損害采油速度過高。造成原來松散地依附在孔壁上的一些礦物微粒發(fā)生運(yùn)移， 從而對(duì)孔隙喉道產(chǎn)堵塞，降低滲透率。結(jié)垢與結(jié)蠟。生產(chǎn)過程中，由于

13、儲(chǔ)層的孔隙壓力降低以及有時(shí)氣體膨脹引 起的冷卻作用，均使某些無機(jī)鹽溶解度降低而生成無機(jī)垢沉淀。通常的鹽垢 為碳酸鈣和硫酸鈣，有時(shí)還有單體硫以及還有氯化鈉的沉積，如果油氣井從 正常生產(chǎn)層竄槽或從套管泄漏處出水，則沉積的鹽垢將堵塞井筒、射孔孔眼 與地層孔隙。對(duì)于富含瀝青質(zhì)或蠟質(zhì)的原油，在流動(dòng)過程中由于溫度、壓力降低，也會(huì) 引起這些物質(zhì)在地層中形成蠟垢和有機(jī)垢。雖然孔隙壁上的瀝青質(zhì)沉積一般 不會(huì)明顯降低地層孔隙度和絕對(duì)滲透率，但在經(jīng)過這一過程后，巖石將趨向 親油，并降低油的相對(duì)滲透率。在一定條件下，若同時(shí)產(chǎn)水，還會(huì)有助于乳 狀液堵塞的形成。除蠟、除瀝青質(zhì)過程的影響。當(dāng)井內(nèi)油管結(jié)蠟或有積垢時(shí)，常用機(jī)械

14、（如 使用刮蠟片）或熱油洗井等方法將其清除。但如果在該項(xiàng)處理中，使用方法 不當(dāng)也會(huì)造成對(duì)油層的損害。比如在采油過程中，從油管上刮下的石蠟或?yàn)r 青有一部分會(huì)泵入射孔孔眼和井筒附近的地層孔隙、孔洞或裂縫中去。用熱 油洗井時(shí)，一部分蠟垢也可能堵塞地層孔隙和射孔孔眼而影響產(chǎn)能。化學(xué)處理劑的影響。如果所使用的緩蝕劑、防垢劑或防蠟劑與產(chǎn)層接觸并 且與之不配伍，也可能導(dǎo)致油相滲透率降低。7注水過程的影響損害在注水過程中不注意對(duì)油氣層的保護(hù)，將會(huì)直接影響到注水效果，降低油 氣井的產(chǎn)量和采收率。注水過程中可能造成地層損害的原因主要有注入水的 水質(zhì)（礦化度、化學(xué)成分、固相含量及粒度范圍、細(xì)菌量、游離氧含量等） 不

15、符合要求，引起地層中粘土礦物的水化膨脹及分散運(yùn)移堵塞、化學(xué)沉淀堵 塞、機(jī)械雜質(zhì)堵塞和細(xì)菌堵塞等損害；注入水的強(qiáng)度過大，引起地層中微粒 運(yùn)移而堵塞孔喉，導(dǎo)致地層滲透率下降。8）修井過程中的損害修井液與地層部配伍，造成地層中的粘土膨脹、地層水結(jié)垢、巖石潤(rùn)濕性 反轉(zhuǎn)及原油乳化等一系列損害。9）提高采收率的方法對(duì)油氣層的損害在采用蒸汽驅(qū)、堿水驅(qū)、二氧化碳驅(qū)、活性劑驅(qū)和聚合物驅(qū)等提高采收率 的方法時(shí)，可能引起儲(chǔ)層的損害。二、保護(hù)油氣層1、油層損害的類型1）水敏性損害水敏性是巖石與外來水接觸草中的粘土礦物發(fā)生水化膨脹、分散脫落、運(yùn)移，而導(dǎo)致地層滲透率降低的現(xiàn)象。水敏性損害是各種油 層損害類型中最復(fù)雜、最主

16、要的一種。產(chǎn)生水敏性損害的原因，一方面是由 于膨脹性粘土遇水膨脹，減少了油層的孔隙通道；另一方面是一些非膨脹性 粘土遇水產(chǎn)生分散脫落，釋放微粒，并且微粒隨流體運(yùn)移而堵塞孔隙通道。2酸敏性損害。酸敏性是指巖石與酸液接觸后，發(fā)生有害反應(yīng)生成沉淀或巖 石解體產(chǎn)生地層微粒，而引起油層滲透率降低的現(xiàn)象。3）微粒運(yùn)移損害微粒運(yùn)移是指由于流體流速較高或壓差波動(dòng)!&諫|! 中固有的顆粒脫整隨流體發(fā)生移動(dòng)獲孔隙通道中形堵”或“帚狀” 堆積而阻擋流體流動(dòng)。4）結(jié)垢損害地層結(jié)構(gòu)泛指在地層孔隙內(nèi)形成的各種沉典括無機(jī)垢和有機(jī)垢兩大類。形成結(jié)垢是由于地層巖石和流體的內(nèi)在原因與外界物理化 學(xué)因素引起的。5）水鎖損害

17、水鎖一般只有雨水進(jìn)入油層后引起的液體鑿暴了種物理原因的損害。一方面，由于外來水的滲入，改變了油層中的油水分布，汗水 飽和度增大而含有飽和度降低，必然導(dǎo)致油相滲透率減少。另一方面，由于 水的滲入，油層孔道中呈兩項(xiàng)共同流體狀態(tài)，不連續(xù)相則形成液珠。液珠在 流動(dòng)過程中將產(chǎn)生阻礙流動(dòng)的各種毛細(xì)管力效應(yīng)，這種毛細(xì)管力效應(yīng)便成為 不可忽視的流動(dòng)阻力。6Y同濕性改變損害。不同油層巖石表面具有不同的電性及潤(rùn)濕性，一般可分 為親油巖石和親水巖石兩大類。這里所說的潤(rùn)濕性改變損害是指由于巖石吸 附化學(xué)劑改變巖石表面潤(rùn)濕性而造成油層相滲透率下降的損害。這種類型的 損害與巖石成分有關(guān)。7間相顆粒侵入損害固相顆粒侵入是指

18、入井流體直接將固相顆粒帶入地層， 堵塞孔隙通道而損害油層滲透率。固相顆粒包括無機(jī)固相顆粒和有機(jī)固相顆 粒。固相顆粒侵入油層是在濾餅形成之前發(fā)生的。8)出砂損害。當(dāng)油層巖石屬于弱膠結(jié)或未膠結(jié)型時(shí)，在高速采油的情況下， 巖石結(jié)構(gòu)的完整性遭到破壞，發(fā)生解體，形成松散的砂粒或微粒物質(zhì)。其中 較大的顆粒隨油流流向井筒，造成油井出砂，堵塞生產(chǎn)層段，甚至引起地層 滑移而損害套管迫使油井停產(chǎn)另外，在施工作業(yè)中如工作液使用不當(dāng)，造成膠結(jié)物中粘土礦物分散或其他礦物的溶解，破壞了巖石的膠結(jié)狀況，也 會(huì)導(dǎo)致或加劇油井出砂帶來的油層損害。2、保護(hù)油氣層的鉆井液完井液在鉆井過程中鉆井液完井液是指鉆開油氣層時(shí)首先接觸的利敬

19、，油氣層造成損害。由于鉆開油氣層改變了原有的環(huán)境狀態(tài)，鉆井液完井液中 的固相、液相侵入油氣層內(nèi)與油氣層中的固相、液相或氣相發(fā)生物理化學(xué)反 應(yīng)，使油氣層的有效滲透率受到不同程度的損害油氣層一旦受到損害，欲恢 復(fù)到原有水平是相當(dāng)困難的。目前，保護(hù)油氣層鉆井液完井液大致可分為三 大類。1) 水基鉆井液完井液無固相飽和鹽水鉆井液完井液已形成系列,這個(gè)系列的鉆井液完井液有很 多品種，分別含有氯化鉉氯化鈉、氯化鉀氯化鈣碳酸鈉、漠化鈉、漠化鈣、漠 化鋅，或者同時(shí)含有它們中的若干種，密度107光.3/cm,基本可以滿 足不同壓力系數(shù)油氣井鉆井、完井施工的需要。這種鉆井液完井液增福濾失是比較困難白需要加入增粘齊降濾失劑。還需要加入防腐齊PH值調(diào)節(jié)劑、