鉆井與完井工程教材第九章儲(chǔ)層保護(hù).doc

第九章 儲(chǔ)層保護(hù)鉆井完井的目的是為油氣建立一條安全暢通的通道。在鉆井、完井井下作業(yè)及油氣田開(kāi)采全過(guò)程中，造成儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象通稱為儲(chǔ)層損害。而認(rèn)識(shí)和診斷儲(chǔ)層損害原因及損害過(guò)程的各種手段、防止和解除儲(chǔ)層損害的各種技術(shù)措施則通稱為儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)。為什么儲(chǔ)層會(huì)發(fā)生損害呢？在儲(chǔ)層被鉆開(kāi)之前，它的巖石、礦物和流體是在一定物理化學(xué)環(huán)境下處于一種物理化學(xué)的平衡狀態(tài)。在被鉆開(kāi)后，鉆井、完井、修井、注水和增產(chǎn)等作業(yè)或生產(chǎn)過(guò)程都可能改變?cè)瓉?lái)的環(huán)境條件，使平衡狀態(tài)發(fā)生改變，從而造成儲(chǔ)層滲透率的下降，油氣井產(chǎn)能降低，導(dǎo)致儲(chǔ)層損害（圖9-1）。未損害區(qū) 損害區(qū) 井筒 損害區(qū) 未損害區(qū) K Kd Kd K 未損害 KdK K-未損害區(qū)儲(chǔ)層滲透率；Kd-損害區(qū)儲(chǔ)層滲透率。圖9-1 井筒附近儲(chǔ)層損害示意圖所以，儲(chǔ)層損害是在外界條件影響下儲(chǔ)層內(nèi)部性質(zhì)發(fā)生變化造成的，凡是受外界條件影響而導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透性降低的儲(chǔ)層內(nèi)在因素，均屬儲(chǔ)層潛在損害因素（內(nèi)因）。它包括儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，敏感性礦物、巖石表面性質(zhì)和地層流體性質(zhì)等。在施工作業(yè)時(shí)，任何能夠引起儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)或流體原始狀態(tài)發(fā)生改變，并使油氣井產(chǎn)能降低的外部作業(yè)條件，均為儲(chǔ)層損害的外因。它包括入井流體性質(zhì)、壓差、溫度和作業(yè)時(shí)間等可控因素。儲(chǔ)層保護(hù)的核心是有針對(duì)性地控制各種外因，使儲(chǔ)層的內(nèi)因不發(fā)生改變或改變小，從而達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多專業(yè)、多部門(mén)并貫穿整個(gè)油氣生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)工程，是石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要技術(shù)措施之一。保護(hù)儲(chǔ)層工作的好壞直接關(guān)系到能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)新的儲(chǔ)層、油氣田和對(duì)儲(chǔ)量的正確評(píng)價(jià)，直接關(guān)系到油氣井的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)，對(duì)油氣田的經(jīng)濟(jì)效益有舉足輕重的影響。因此，在油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的每一項(xiàng)作業(yè)中，尤其是鉆井完井過(guò)程中，必須認(rèn)真做好儲(chǔ)層保護(hù)工作。第一節(jié) 儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)是借助于各種儀器設(shè)備測(cè)定儲(chǔ)層巖石與外來(lái)工作液作用前后滲透率的變化，或者測(cè)定儲(chǔ)層物化環(huán)境發(fā)生變化前后滲透率的改變，來(lái)認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)儲(chǔ)層損害的一種重要手段。它是儲(chǔ)層巖心分析的一部分，其目的是弄清儲(chǔ)層潛在的損害因素和損害程度，并為損害機(jī)理分析提供依據(jù)，或者在施工之前比較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害，這對(duì)于優(yōu)化后繼的各類作業(yè)措施和設(shè)計(jì)保護(hù)儲(chǔ)層系統(tǒng)工程技術(shù)方案，具有非常重要的意義。儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容；（1）儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)；（2）工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害評(píng)價(jià)。為了正確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層損害，不能簡(jiǎn)單地任選巖心來(lái)做實(shí)驗(yàn)。用于實(shí)驗(yàn)的巖心性質(zhì)必須能代表所要評(píng)價(jià)的儲(chǔ)層的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)巖心的正確選擇要經(jīng)過(guò)以下兩個(gè)環(huán)節(jié)；（1）巖樣的準(zhǔn)備。從井場(chǎng)取回的巖心，須先進(jìn)行如下幾步準(zhǔn)備工作；對(duì)井場(chǎng)或庫(kù)房中保存的巖心進(jìn)行選??；實(shí)驗(yàn)室?guī)r樣的接交；巖心檢測(cè)；巖樣鉆取；巖樣的清洗（洗油、洗鹽）；巖樣烘干；測(cè)定各個(gè)巖樣的孔隙度f(wàn)和氣體滲透率k，并求出每塊巖心的克氏滲透率K。（2）巖樣的選取。對(duì)已測(cè)K、f的各個(gè)巖樣作K-f關(guān)系圖，畫(huà)出回歸曲線，在曲線上找出要用的巖心樣品號(hào)碼。再根據(jù)測(cè)井和試井求出的K、f值，選出具有代表性的巖心備用，登記好每塊巖心的出處（油田、區(qū)塊、層位、井深）、號(hào)碼、長(zhǎng)度、直徑、干重及K、f值。儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)流程框圖如圖9-2。儲(chǔ)層巖心分析巖樣的準(zhǔn)備和選取儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害評(píng)價(jià)速敏評(píng)價(jià)水敏評(píng)價(jià)鹽敏評(píng)價(jià)堿敏評(píng)價(jià)酸敏評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)各類工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度優(yōu)化設(shè)計(jì)儲(chǔ)層保護(hù)的技術(shù)方案和作業(yè)措施圖9-2 儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)流程框圖1儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)包括速敏、水敏、鹽敏、堿敏、酸敏等五敏實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方法基本按“砂巖儲(chǔ)層巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)程序”部頒標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其目的在于找出儲(chǔ)層發(fā)生敏感的條件和由敏感引起的儲(chǔ)層損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)、儲(chǔ)層損害機(jī)理分析和制定系統(tǒng)的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)方案提供科學(xué)依據(jù)。（1）速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)1）速敏概念和實(shí)驗(yàn)?zāi)康膬?chǔ)層的速敏性是指在鉆井、測(cè)試、試油、采油、增產(chǎn)作業(yè)、注水等作業(yè)或生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)時(shí)，引起儲(chǔ)層中微粒運(yùn)移并堵塞喉道造成儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。對(duì)于特定的儲(chǔ)層，由儲(chǔ)層中微粒運(yùn)移造成的損害主要與儲(chǔ)層中流體的流動(dòng)速度有關(guān)，因此速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)之目的在于：找出由于流速作用導(dǎo)致微粒運(yùn)移從而發(fā)生損害的臨界流速，以及找出由速度敏感引起的儲(chǔ)層損害程度；為以下的水敏、鹽敏、堿敏、酸敏四種實(shí)驗(yàn)及其它的各種損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)確定合理的實(shí)驗(yàn)流速提供依據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，由速敏實(shí)驗(yàn)求出臨界流速后，可將其它各類評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)流速定為0.8倍臨界流速，因此速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)必須要先于其它實(shí)驗(yàn)；為確定合理的注采速度提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用見(jiàn)表9-4，因此，速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)是非常重要的。2）原理及作法以不同的注入速度向巖心中注入實(shí)驗(yàn)流體（煤油或地層水），并測(cè)定各個(gè)注入速度下巖心的滲透率，從注入速度與滲透率的變化關(guān)系上，判斷儲(chǔ)層巖心對(duì)流速的敏感性，并找出滲透率明顯下降的臨界流速。如果流量Qi-1對(duì)應(yīng)的滲透率Ki-1與流量Qi對(duì)應(yīng)的滲透率Ki滿足式9-1： （9-1）說(shuō)明已發(fā)生速度敏感，流量Qi-1即為臨界流量。速敏程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表9-1。表9-1 敏感程度評(píng)價(jià)指標(biāo)損害程度30%3070%70%敏感程度弱中等強(qiáng)損害程度的計(jì)算見(jiàn)式9-4： 損害程度= （9-2）式中：Kmax滲透率變化曲線中各滲透率點(diǎn)中的最大值，mm2； Kmin滲透率變化曲線中各滲透率點(diǎn)中的最小值，mm2。實(shí)驗(yàn)中要注意的是；對(duì)于采油井，要用煤油作為實(shí)驗(yàn)流體，并要求將煤油先用白土除去其中的極性物質(zhì)，然后用G5砂心漏斗過(guò)濾。對(duì)于注水井，應(yīng)使用經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理的地層水（或模擬地層水）作為實(shí)驗(yàn)流體。（2）水敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)1）水敏概念及實(shí)驗(yàn)?zāi)康膬?chǔ)層中的粘土礦物在原始的地層條件下處在一定礦化度的環(huán)境中，當(dāng)?shù)M(jìn)入地層時(shí)，某些粘土礦物就會(huì)發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移，從而減小或堵塞地層孔隙和喉道，造成滲透率的降低。儲(chǔ)層的這種遇淡水后滲透率降低的現(xiàn)象，稱為水敏。水敏實(shí)驗(yàn)的目的是了解粘土礦物遇淡水后的膨脹、分散、運(yùn)移過(guò)程，找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的儲(chǔ)層損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用見(jiàn)表9-4。2）原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)首先用地層水測(cè)定巖心的滲透率Kf，然后再用次地層水測(cè)定巖心的滲透率，最后用淡水測(cè)定巖心的滲透率Kw，從而確定淡水引起巖心中粘土礦物的水化膨脹及造成的損害程度。評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表9-2。表9-2 水敏程度評(píng)價(jià)指標(biāo)Kw/Kf0.30.30.70.7水敏程度強(qiáng)中等弱（3）鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)1）鹽敏概念及實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑阢@井、完井及其它作業(yè)中，各種工作液具有不同的礦化度，有的低于地層水礦化度，有的高于地層水礦化度。當(dāng)高于地層水礦化度的工作液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層后，將可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落，當(dāng)?shù)陀诘貙铀V化度的工作液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層后，則可能引起粘土的膨脹和分散。這些都將導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙空間和喉道的縮小及堵塞，引起滲透率的下降從而損害儲(chǔ)層。因此，鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的目的是找出鹽敏發(fā)生的條件，以及由鹽敏引起的儲(chǔ)層損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用歸納在表9-4中。2）原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)向巖心注入不同礦化度等級(jí)的鹽水（按地層水的化學(xué)組成配制）并測(cè)定各礦化度下巖心對(duì)鹽水的滲透率，根據(jù)滲透率隨礦化度的變化來(lái)評(píng)價(jià)鹽敏損害程度，找出鹽敏損害發(fā)生的條件。根據(jù)實(shí)際情況 ，一般要作升高礦化度和降低礦化度兩種鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于升高礦化度的鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。第一級(jí)鹽水為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級(jí)升高礦化度，直至找出臨界礦化度Cc2或達(dá)到工作液的最高礦化度為止。對(duì)于降低礦化度的鹽敏評(píng)價(jià)試驗(yàn)，第一級(jí)鹽水仍為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級(jí)降低礦化度，直至注入液的礦化度接近零為止，求出的臨界礦化度為Cc1。如果礦化度 Ci-1對(duì)應(yīng)的滲透率Ki-1與礦化度Ci對(duì)應(yīng)的滲透率Ki之間滿足下述關(guān)系： （9-3）說(shuō)明已發(fā)生鹽敏，并且礦化度Ci-1即為臨界礦化度Cc。按此標(biāo)準(zhǔn)，在升高礦化度實(shí)驗(yàn)時(shí)可以確定臨界礦化度Cc2，而在降低礦化度實(shí)驗(yàn)時(shí)可以確定臨界礦化度Cc1。損害程度的計(jì)算方法同式9-2，評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表9-1。與部頒標(biāo)準(zhǔn)相比，該評(píng)價(jià)方法增加了升高礦化度的鹽敏評(píng)價(jià)過(guò)程，但對(duì)地層水礦化度較高的儲(chǔ)層，由于工作液的礦化度一般不會(huì)超過(guò)地層水的礦化度，因此可以不評(píng)價(jià)礦化度升高產(chǎn)生的鹽敏問(wèn)題。（4）堿敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)1）堿敏概念及實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡貙铀畃H值一般呈中性或弱堿性，而大多數(shù)鉆井液的pH值在812之間，三次采油中的堿水驅(qū)也有較高的pH值。當(dāng)高pH值流體進(jìn)入儲(chǔ)層后，將造成儲(chǔ)層中粘土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)的結(jié)構(gòu)破壞（主要是粘土礦物解理和膠結(jié)物溶解后釋放微粒），從而造成儲(chǔ)層的堵塞損害；此外，大量的氫氧根與某些二價(jià)陽(yáng)離子結(jié)合會(huì)生成不溶物，造成儲(chǔ)層的堵塞損害。因此，堿敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)之目的是找出堿敏發(fā)生的條件，主要是臨界pH值，以及由堿敏引起的儲(chǔ)層損害程度，為各類工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2）原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)注入不同pH值的地層水并測(cè)定其滲透率，根據(jù)滲透率的變化來(lái)評(píng)價(jià)堿敏損害程度，找出堿敏損害發(fā)生的條件。a.不同pH值鹽水的制備，根據(jù)實(shí)際情況，一般要從地層水的pH值開(kāi)始，逐級(jí)升高pH值，最后一級(jí)鹽水的pH值可定為12。b.將選好的巖心抽真空飽和第一級(jí)鹽水，并浸泡2024小時(shí)，在低于臨界流速的條件下，用第一級(jí)鹽水測(cè)出巖心穩(wěn)定的滲透率K1。c.注入第二級(jí)鹽水，浸泡2024小時(shí)，在低于臨界流速的條件下，用第二級(jí)鹽水測(cè)出巖心穩(wěn)定的滲透率K2。d.改變注入鹽水的級(jí)別，重復(fù)第c步，直到測(cè)出最后一級(jí)鹽水處理后的巖心的穩(wěn)定滲透率Kn。如果pHi-1鹽水的滲透率Ki-1，與pHi鹽水的滲透率Ki之間滿足式（9-3）的條件，說(shuō)明已發(fā)生堿敏，則pHi-1即為臨界pH值。損害程度的計(jì)算方法與式9-4相同，評(píng)價(jià)指標(biāo)同表9-1。（5）酸敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)1）酸敏概念及實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃峄怯吞飶V泛采用的解堵和增產(chǎn)措施，酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后，一方面可改善儲(chǔ)層的滲透率，另一方面又與儲(chǔ)層中的礦物及地層流體反應(yīng)產(chǎn)生沉淀并堵塞儲(chǔ)層的孔喉。儲(chǔ)層的酸敏性是指儲(chǔ)層與酸作用后引起滲透率降低的現(xiàn)象。因此，酸敏實(shí)驗(yàn)的目的是研究各種酸液的酸敏程度，其本質(zhì)是研究酸液與儲(chǔ)層的配伍性，為儲(chǔ)層基質(zhì)酸化和酸化解堵設(shè)計(jì)提供依據(jù)，見(jiàn)表9-4。2）原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)酸敏實(shí)驗(yàn)包括鮮酸（一定濃度的鹽酸、氫氟酸、土酸）和殘酸（可用鮮酸與另一塊巖心反應(yīng)后制備）的敏感實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)行部頒標(biāo)準(zhǔn)的具體作法是：用地層水測(cè)基礎(chǔ)滲透率K1（正向）；反向注入0.51.0倍孔隙體積的酸液，關(guān)閉閥門(mén)反應(yīng)13小時(shí)；用地層水正向測(cè)出恢復(fù)滲透率K2。經(jīng)過(guò)幾年的工作后，我們建議將這種作法改為：用地層水測(cè)基礎(chǔ)滲透率，再用煤油測(cè)出酸作用前的滲透率K1（正向）；反向注入0.51.0倍孔隙體積的酸液；用煤油正向測(cè)出恢復(fù)滲透率K2。用實(shí)驗(yàn)所 測(cè)的兩個(gè)滲透率K1和K2，計(jì)算K2/K1的比值來(lái)評(píng)價(jià)酸敏程度，見(jiàn)表9-3。表9-3 酸敏程度評(píng)價(jià)指標(biāo)K2/K10.30.30.70.7酸敏程度強(qiáng)中等弱綜上所述，五敏實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)和診斷儲(chǔ)層損害的最重要的手段之一。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)每一個(gè)區(qū)塊，都應(yīng)做五敏實(shí)驗(yàn)，再參照表9-4進(jìn)行保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)方案的制定，并指導(dǎo)生產(chǎn)。表9-4 五敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用項(xiàng)目在保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)方面的應(yīng)用速敏實(shí)驗(yàn)（包括油速敏和水速敏）1確定其它幾種敏感性實(shí)驗(yàn)（水敏，鹽敏，酸敏，堿敏）的實(shí)驗(yàn)流速。2確定油井不發(fā)生速敏損害的臨界流量。3確定注水井不發(fā)生速敏損害的臨界注入速率，如果臨界注入速太小，不能滿足配注要求，應(yīng)考慮增注措施。水敏實(shí)驗(yàn)1如無(wú)水敏，進(jìn)入地層的工作液的礦化度只要小于地層水礦化度即可，不作嚴(yán)格要求。2如果有水敏，則必須控制工作液的礦化度大于Ccl。3如果水敏性較強(qiáng)，在工作液中要考慮使用粘土穩(wěn)定劑。鹽敏實(shí)驗(yàn)（升高礦化度和降低礦化度的實(shí)驗(yàn)）1對(duì)于進(jìn)入地層的各類工作液都必須控制其礦化度在兩個(gè)臨界礦化度之間，即Cc1工作液礦化度Cc2。2如果是注水開(kāi)發(fā)的油田，當(dāng)注入水的礦化度比Cc1要小時(shí)，為了避免發(fā)生水敏損害，一定要在注入水中加入合適的粘土穩(wěn)定劑，或?qū)ψ⑺M(jìn)行周期性的粘土穩(wěn)定劑處理。堿敏實(shí)驗(yàn)1對(duì)于進(jìn)入地層的各類工作液都必須控制其pH值在臨界pH值以下。2如果是強(qiáng)堿敏地層，由于無(wú)法控制水泥漿的pH值在臨界pH值之下，為了防止儲(chǔ)層損害，建議采用屏蔽式暫堵技術(shù)。3對(duì)于存在堿敏性的地層，在今后的三次采油作業(yè)中，要避免使用強(qiáng)堿性的驅(qū)油流體（如堿水驅(qū)油）。酸敏實(shí)驗(yàn)1為基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。2為確定合理的解堵方法和增產(chǎn)措施提供依據(jù)。2工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害評(píng)價(jià)本節(jié)所述的工作液，包括鉆井液、水泥漿、完井液、壓井液、洗井液、修井液、射孔液和壓裂液等。主要是借助于各種儀器設(shè)備，預(yù)先在室內(nèi)評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度，達(dá)到優(yōu)選工作液配方和施工工藝參數(shù)的目的。（1）工作液的靜態(tài)損害評(píng)價(jià)該法主要利用各種靜濾失實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定工作液濾入巖心前后滲透率的變化，來(lái)評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害程度并優(yōu)選工作液配方。實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡可能模擬地層的溫度和壓力條件。用式9-4來(lái)計(jì)算工作液的損害程度。 （9-4）式中：Rs損害程度，百分?jǐn)?shù)； Kop損害后巖心的油相有效滲透率，mm2； Ko損害前巖心的油相有效滲透率，mm2。 Rs值越大，損害越嚴(yán)重，評(píng)價(jià)指標(biāo)同表9-10。（2）工作液的動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)在盡量模擬地層實(shí)際工況條件下，評(píng)價(jià)工作液對(duì)儲(chǔ)層的綜合損害（包括液相和固相及添加劑對(duì) 儲(chǔ)層的損害），為優(yōu)選損害最小的工作液和最優(yōu)施工工藝參數(shù)提供科學(xué)的依據(jù)。動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)與靜態(tài)損害評(píng)價(jià)相比能更真實(shí)地模擬井下實(shí)際工況條件下工作液對(duì)儲(chǔ)層的損害過(guò)程，兩者的最大差別在于工作液損害巖心時(shí)狀態(tài)不同，靜態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，工作液為靜止的，而動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，工作液處于循環(huán)或攪動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，顯然后者的損害過(guò)程更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)更具有指導(dǎo)意義。動(dòng)態(tài)情況下，計(jì)算損害程度Rs仍然用式9-3，評(píng)價(jià)指標(biāo)也同樣用表9-1。（3）用多點(diǎn)滲透率儀測(cè)量損害深度和損害程度上述動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的結(jié)果，反映了沿整個(gè)巖心長(zhǎng)度上的平均損害程度，但滲透率的降低并不一定在整個(gè)巖心長(zhǎng)度上，也許只在前面某一段。因此，準(zhǔn)確地測(cè)出工作液侵入巖心的真實(shí)損害深度，對(duì)于指導(dǎo)今后的生產(chǎn)具有非常重要的意義。目前，國(guó)外廣泛采用多點(diǎn)滲透率儀來(lái)測(cè)量工作液侵入巖心的損害深度和損害程度，它的工作原理如圖9-3所示。液體進(jìn)入壓力傳感器引線液體流出L6Y7L5L4L3L2L1Y6Y5Y4Y3Y2Y1濾液出口長(zhǎng)巖心（200500mm）將數(shù)塊巖心裝入多點(diǎn)滲透率儀的夾持器內(nèi)組成長(zhǎng)巖心，測(cè)量損害前的基線滲透率曲線，然后用工作液損害巖心，再測(cè)量損害后的恢復(fù)滲透率曲線，利用損害前后滲透率曲線對(duì)比求損害深度和分段損害程度，如圖9-4所示。 圍壓 圍壓圖9-3 多點(diǎn)滲透率儀示意圖巖心長(zhǎng)度滲透率L6L5L4L3L2L1KopiKoi圖9-4 利用損害前后滲透率曲線對(duì)比求損害深度Koi損害前基線滲透率曲線； Kopi損害后恢復(fù)滲透率曲線損害深度=分段污染程度式中i=1,2,6。利用此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與試井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)比，可以更準(zhǔn)確地確定儲(chǔ)層損害深度和損害程度。（4）其它評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介本段將簡(jiǎn)單介紹體積流量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、系列流體評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、離心法測(cè)毛管壓力快速評(píng)價(jià)工作液及正反向流動(dòng)實(shí)驗(yàn)、潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)、相對(duì)滲透率曲線等實(shí)驗(yàn)。各實(shí)驗(yàn)的目的及用途見(jiàn)表9-5。表9-5 儲(chǔ)層損害的其它評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)?zāi)康募坝猛菊聪蛄鲃?dòng)實(shí)驗(yàn)觀察巖心中微粒受流體流動(dòng)方向的影響及運(yùn)移產(chǎn)生的滲透率損害情況體積流量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)在低于臨界流速的情況下，用大量的工作液流過(guò)巖心，考察巖心膠結(jié)的穩(wěn)定性；用注入水作實(shí)驗(yàn)可評(píng)價(jià)油層巖心對(duì)注入水量的敏感性系列流體評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)了解儲(chǔ)層巖心按實(shí)際工程施工順序與各種外來(lái)工作液接觸后所造成的總的損害及其程度酸液評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)按酸化施工注液工序向巖心注入酸液，在室內(nèi)預(yù)先評(píng)價(jià)和篩選保護(hù)儲(chǔ)層的酸液配方潤(rùn)濕性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定注入工作液前后儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性，觀察工作液對(duì)儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性的改變情況相對(duì)滲透率曲線評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)測(cè)定儲(chǔ)層巖石的相對(duì)滲透率曲線，觀察水鎖損害的程度；測(cè)定注入工作液前后儲(chǔ)層巖石的相對(duì)滲透率曲線，觀察工作液對(duì)儲(chǔ)層巖石相對(duì)滲透率的改變及由此發(fā)生的損害程度膨脹率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)測(cè)定工作液進(jìn)入巖心后的膨脹率，評(píng)價(jià)工作液與儲(chǔ)層巖石（特別是粘土礦物）的配伍性離心法測(cè)毛管壓力快速評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)用離心法測(cè)定工作液進(jìn)入儲(chǔ)層巖心前后毛管壓力的變化情況，快速評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的損害綜上所述，儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果可以為各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)方案的制定提供依據(jù)。也就是說(shuō)，從打開(kāi)儲(chǔ)層開(kāi)始到油田開(kāi)發(fā)全過(guò)程中的每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)方案的確定都要利用室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，儲(chǔ)層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)也在向前發(fā)展，目前已形成了如下幾個(gè)發(fā)展方向：1）全模擬實(shí)驗(yàn)，模擬井下實(shí)際工況，如溫度、壓力（回壓、地層壓力）、剪切條件下的儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)；2）多點(diǎn)滲透率儀的應(yīng)用，由短巖心向長(zhǎng)巖心發(fā)展；3）小尺寸巖心向大尺寸巖心發(fā)展；4）實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化，廣泛引入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集；5）計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模擬與室內(nèi)物理模擬的結(jié)合。第二節(jié) 鉆井過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)鉆井過(guò)程中防止儲(chǔ)層損害是保護(hù)儲(chǔ)層系統(tǒng)工程的第一個(gè)工程環(huán)節(jié)。其目的是交給試油或采油部門(mén)一口無(wú)損害或低損害、固井質(zhì)量?jī)?yōu)良的油氣井。儲(chǔ)層損害具有累加性，鉆井中對(duì)儲(chǔ)層的損害不僅影響儲(chǔ)層的發(fā)現(xiàn)和油氣井的初期產(chǎn)量，還會(huì)對(duì)今后各項(xiàng)作業(yè)損害儲(chǔ)層的程度以及作業(yè)效果帶來(lái)影響。因此搞好鉆井過(guò)程中的保護(hù)儲(chǔ)層工作，對(duì)提高勘探、開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，必須把好這一關(guān)。一、鉆井過(guò)程中造成儲(chǔ)層損害原因分析1鉆井過(guò)程中儲(chǔ)層損害原因鉆開(kāi)儲(chǔ)層時(shí)，在正壓差的作用下，鉆井液的固相進(jìn)入儲(chǔ)層造成孔喉堵塞，其液相進(jìn)入儲(chǔ)層與儲(chǔ)層巖石和流體作用，破壞儲(chǔ)層原有的平衡，從而誘發(fā)儲(chǔ)層潛在損害因素，造成滲透率下降。鉆井過(guò)程中儲(chǔ)層損害原因可以歸納為以下五個(gè)方面。（1）鉆井液中固相顆粒堵塞儲(chǔ)層鉆井液中存在多種固相顆粒，如膨潤(rùn)土、加重劑、堵漏劑、暫堵劑、鉆屑和處理劑的不溶物等。鉆井液中小于儲(chǔ)層孔喉直徑或裂縫寬度的固相顆粒，在鉆井液有效液柱壓力與地層孔隙壓力的壓差作用下，進(jìn)入儲(chǔ)層孔喉和裂縫中形成堵塞，造成儲(chǔ)層損害。損害的嚴(yán)重程度隨鉆井液中固相含量的增加而加劇，特別是分散得十分細(xì)的膨潤(rùn)土的含量影響最大。（2）鉆井液濾液與儲(chǔ)層巖石不配伍引起的損害鉆井液濾液與儲(chǔ)層巖石不配伍誘發(fā)以下五方面的儲(chǔ)層潛在損害因素。1）水敏低抑制性鉆井液濾液進(jìn)入水敏儲(chǔ)層，引起粘土礦物水化、膨脹、分散，而產(chǎn)生微粒運(yùn)移的損害源。2）鹽敏濾液礦化度低于鹽敏的低限臨界礦化度，引起粘土礦物水化、膨脹、分散和運(yùn)移。如濾液礦化度高于鹽敏的高限臨界礦化度，亦有可能引起粘土礦物去水化收縮破裂，造成微粒堵塞。3）堿敏高PH值濾液進(jìn)入堿敏儲(chǔ)層，引起堿敏礦物分散、運(yùn)移堵塞及溶蝕結(jié)垢。4）潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)當(dāng)濾液含有表面活性劑時(shí)，這些表面活性劑就有可能被親水巖石表面吸附，引起儲(chǔ)層孔喉表面潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，造成儲(chǔ)層油相滲透率降低。5）表面吸附濾液中所含的部分處理劑被儲(chǔ)層孔隙或裂縫表面吸附，縮小孔喉或孔隙尺寸。（3）鉆井液濾液與儲(chǔ)層流體不配伍引起的損害鉆井液濾液與儲(chǔ)層流體不配伍可誘發(fā)儲(chǔ)層潛在損害因素，產(chǎn)生以下五種損害：1）無(wú)機(jī)鹽沉淀濾液中所含無(wú)機(jī)離子與地層水中無(wú)機(jī)離子作用形成不溶于水的鹽類，例如含有大量碳酸根、碳酸氫根的濾液遇到高含鈣離子的地層水時(shí)，形成碳酸鈣沉淀。2）形成處理劑不溶物當(dāng)?shù)貙铀牡V化度和鈣、鎂離子濃度超過(guò)濾液中處理劑的抗鹽和抗鈣鎂能力時(shí)，處理劑就會(huì)鹽析而產(chǎn)生沉淀。例如腐植酸鈉遇到地層水中鈣離子，就會(huì)形成腐植酸鈣沉淀。3）發(fā)生水鎖效應(yīng)特別是在低孔低滲氣層中最為嚴(yán)重。4）形成乳化堵塞特別是使用油基鉆井液、油包水鉆井液、水包油鉆井液時(shí)，含有多種乳化劑的濾液與地層中原油或水發(fā)生乳化，可造成孔道堵塞。5）細(xì)菌堵塞濾液中所含的細(xì)菌進(jìn)入儲(chǔ)層，如儲(chǔ)層環(huán)境適合其繁殖生長(zhǎng)，就有可能造成喉道堵塞。（4）油相滲透率變化引起的損害鉆井液濾液進(jìn)入儲(chǔ)層，改變了井壁附近地帶的油氣水分布，導(dǎo)致油相滲透率下降，增加油流阻力。（5）負(fù)壓差急劇變化造成的儲(chǔ)層損害中途測(cè)試或負(fù)壓差鉆井時(shí)，如選用的負(fù)壓差過(guò)大，可誘發(fā)儲(chǔ)層速敏，引起儲(chǔ)層出砂及微粒運(yùn)移。此外，還會(huì)誘發(fā)地層中原油組分形成有機(jī)垢和產(chǎn)生應(yīng)力敏感損害。2鉆井過(guò)程中影響儲(chǔ)層損害程度的工程因素鉆井過(guò)程損害儲(chǔ)層的嚴(yán)重程度不僅與鉆井液類型和組分有關(guān)，而且隨鉆井液固相和液相與巖石、地層流體的作用時(shí)間和侵入深度的增加而加劇。影響作用時(shí)間和侵入深度主要是工程因素，這些因素可歸納為以下四個(gè)方面。（1）壓差壓差是造成儲(chǔ)層損害的主要因素之一。通常鉆井液的濾失量隨壓差的增大而增加，因而鉆井液進(jìn)入儲(chǔ)層的深度和損害儲(chǔ)層的嚴(yán)重程度均隨正壓差的增加而增大。此外，當(dāng)鉆井液有效液柱壓力超過(guò)地層破裂壓力或鉆井液在儲(chǔ)層裂縫中的流動(dòng)阻力時(shí)，鉆井液就有可能漏失至儲(chǔ)層深部，加劇對(duì)儲(chǔ)層的損害。（2）浸泡時(shí)間當(dāng)儲(chǔ)層被鉆開(kāi)時(shí)，鉆井液固相或?yàn)V液在壓差作用下進(jìn)入儲(chǔ)層，其進(jìn)入數(shù)量和深度及對(duì)儲(chǔ)層損害的程度均隨鉆井液浸泡儲(chǔ)層時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，浸泡時(shí)間對(duì)儲(chǔ)層損害程度的影響不可忽視。（3）環(huán)空返速環(huán)空返速越大，鉆井液對(duì)井壁泥餅的沖蝕越嚴(yán)重，因此，鉆井液的動(dòng)濾失量隨環(huán)空返速的增高而增加，鉆井液固相和濾液對(duì)儲(chǔ)層侵入深度及損害程度亦隨之增加。此外，鉆井液當(dāng)量密度隨環(huán)空返速增高而增加，因而鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的壓差亦隨之增高，損害加劇。（4）鉆井液性能鉆井液性能好壞與儲(chǔ)層損害程度高低緊密相關(guān)。因?yàn)殂@井液固相和液相進(jìn)入儲(chǔ)層的深度及損害程度均隨鉆井液靜濾失量、動(dòng)濾失量、HTHP濾失量的增大和泥餅質(zhì)量變差而增加。鉆井過(guò)程中起下鉆、開(kāi)泵所產(chǎn)生的激動(dòng)壓力隨鉆井液的塑性粘度和動(dòng)切力增大而增加。此外，井壁坍塌壓力隨鉆井液抑制能力的減弱而增加，維持井壁穩(wěn)定所需鉆井液密度隨之增高，若坍塌層與儲(chǔ)層同在一個(gè)裸眼井段，且坍塌壓力又高于儲(chǔ)層壓力，則鉆井液液柱壓力與儲(chǔ)層壓力之差隨之增高，就有可能使損害加重。二、保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液技術(shù)鉆井液是石油工程中最先與儲(chǔ)層相接觸的工作液，其類型和性能好壞直接關(guān)系到對(duì)儲(chǔ)層的損害程度，因而保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液技術(shù)是搞好保護(hù)儲(chǔ)層工作的首要技術(shù)環(huán)節(jié)。1保護(hù)儲(chǔ)層對(duì)鉆井液的要求鉆開(kāi)儲(chǔ)層鉆井液不僅要滿足安全、快速、優(yōu)質(zhì)、高效的鉆井工程施工需要，而且要滿足保護(hù)儲(chǔ)層的技術(shù)要求。（1）鉆井液密度可調(diào)，滿足不同壓力儲(chǔ)層近平衡壓力鉆井的需要我國(guó)儲(chǔ)層壓力系數(shù)從0.4到2.87，部分低壓、低滲、巖石堅(jiān)固的儲(chǔ)層，需采用負(fù)壓差鉆進(jìn)來(lái)減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，因而必須研究出從空氣到密度為3.0g/cm3的不同類型鉆井液才能滿足各種需要。（2）降低鉆井液中固相顆粒對(duì)儲(chǔ)層的損害鉆井液中除保持必需的膨潤(rùn)土、加重劑、暫堵劑等外，應(yīng)盡可能降低鉆井液中膨潤(rùn)土和無(wú)用固相的含量。依據(jù)所鉆儲(chǔ)層的孔喉直徑，選擇匹配的固相顆粒尺寸大小、級(jí)配和數(shù)量，盡可能減少固相侵入儲(chǔ)層的數(shù)量與深度。此外，還可以根據(jù)儲(chǔ)層特性選用暫堵劑，在油井投產(chǎn)時(shí)再進(jìn)行解堵。對(duì)于固相顆粒堵塞會(huì)造成儲(chǔ)層嚴(yán)重?fù)p害且不易解堵的井，鉆開(kāi)儲(chǔ)層時(shí)，應(yīng)盡可能采用無(wú)固相或無(wú)膨潤(rùn)土相鉆井液。（3）鉆井液必須與儲(chǔ)層巖石相配伍對(duì)于中、強(qiáng)水敏性儲(chǔ)層應(yīng)采用不引起粘土水化膨脹的強(qiáng)抑制性鉆井液。例如氯化鉀鉆井液、鉀胺基聚合物鉆井液、兩性離子聚合物鉆井液、陽(yáng)離子聚合物鉆井液、正電膠鉆井液、油基鉆井液和油包水鉆井液等。對(duì)于鹽敏性儲(chǔ)層，鉆井液的礦化度應(yīng)控制在兩個(gè)臨界礦化度之間。對(duì)于堿敏性儲(chǔ)層，鉆井液的PH值應(yīng)盡可能控制在78；如需調(diào)控PH值，最好不用燒堿作為堿度控制劑，可用其它種類的、對(duì)儲(chǔ)層損害程度低的堿度控制劑。對(duì)于非酸敏儲(chǔ)層，可選用酸溶處理劑或暫堵劑。對(duì)于速敏性儲(chǔ)層，應(yīng)盡量降低壓差和嚴(yán)防井漏。采用油基或油包水鉆井液、水包油鉆井液時(shí)，最好選用非離子型乳化劑，以免發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)等。（4）鉆井液濾液組分必須與儲(chǔ)層中流體相配伍確定鉆井液配方時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：濾液中所含的無(wú)機(jī)離子和處理劑不與地層中流體發(fā)生沉淀反應(yīng)；濾液與地層中流體不發(fā)生乳化堵塞作用；濾液表面張力低，以防發(fā)生水鎖作用；濾液中所含細(xì)菌在儲(chǔ)層所處環(huán)境中不會(huì)繁殖生長(zhǎng)。（5）鉆井液的組分與性能都能滿足保護(hù)儲(chǔ)層的需要所用各種處理劑對(duì)儲(chǔ)層滲透率影響小。盡可能降低鉆井液在各種狀況下的濾失量及泥餅滲透性，改善流變性，降低當(dāng)量鉆井液密度和起下管柱或開(kāi)泵時(shí)的激動(dòng)壓力。此外，鉆井液的組分還必須有效地控制處于多套壓力層系裸眼井段中的儲(chǔ)層可能發(fā)生的損害。2鉆開(kāi)儲(chǔ)層的鉆井液類型為了達(dá)到上述對(duì)保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液要求，減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。通過(guò)多年努力，我國(guó)已形成三大類十一種用于鉆開(kāi)儲(chǔ)層的鉆井液。（1）水基鉆井液由于水基鉆井液具有成本低，配置處理維護(hù)較簡(jiǎn)單、處理劑來(lái)源廣、可供選擇的類型多、性能容易控制等優(yōu)點(diǎn)，并具有較好的保護(hù)儲(chǔ)層效果，因此是國(guó)內(nèi)外鉆開(kāi)儲(chǔ)層的常用鉆井液體系。按其組分與使用范圍又可分為如下六種。1）無(wú)固相清潔鹽水鉆井液此種鉆井液不含膨潤(rùn)土和其它人為加入的固相，其密度靠加入不同數(shù)量和不同種類的可溶性鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)，其密度可在1.02.30g/cm3范圍內(nèi)（表9-1）；加入對(duì)儲(chǔ)層無(wú)損害（或低損害）的聚合物來(lái)控制其濾失量和粘度；為了防腐，應(yīng)加入對(duì)儲(chǔ)層不發(fā)生損害或損害程度低的緩蝕劑。表9-1 各類鹽水液所能達(dá)到的最大密度鹽水液鹽的濃度（重量百分比）在21C時(shí)的密度g/cm3KCl261.07NaCl261.17KBr391.20CaCl2381.37NaBr451.39NaCl/NaBr1.49CaCl2/CaBr2601.50CaBr2621.81ZnBr2/CaBr21.82CaCl2/CaBr2/ZnBr2772.30無(wú)固相清潔鹽水鉆井液可以大大降低固相堵塞損害和水敏損害，但僅適用于套管下至儲(chǔ)層頂部，儲(chǔ)層為單一壓力體系的裂縫性油層或強(qiáng)水敏油層。此種鉆井液具有成本高、工藝復(fù)雜、對(duì)處理劑要求苛刻、固控設(shè)備要求嚴(yán)格、腐蝕較嚴(yán)重和易發(fā)生漏失等問(wèn)題，故很少用作鉆井液，只在射孔液與壓井液中較為廣泛使用。2）水包油鉆井液水包油鉆井液是將一定量油分散于水或不同礦化度鹽水中，形成以水為連續(xù)相，油為分散相的無(wú)固相水包油鉆井液。其組分除油和水外，還有水相增粘劑，主、輔乳化劑。其密度可通過(guò)調(diào)節(jié)油水比和加入不同數(shù)量和不同種類的可溶性鹽來(lái)調(diào)節(jié)，最低密度可達(dá)0.89g/cm3。水包油鉆井液的濾失量和流變性能可通過(guò)在油相或水相中加入種種低損害的處理劑來(lái)調(diào)節(jié)。此種鉆井液特別適用于技術(shù)套管下至儲(chǔ)層頂部的低壓、裂縫發(fā)育、易發(fā)生 漏失的儲(chǔ)層。3）無(wú)膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液此種鉆井液由水相、聚合物和暫堵劑固相粒子組成。其密度依據(jù)儲(chǔ)層孔隙壓力，采用不同種類和加量的可溶性鹽來(lái)調(diào)節(jié)（但需注意不要誘發(fā)鹽敏）。其流變性能通過(guò)加入低損害聚合物和高價(jià)金屬離子來(lái)調(diào)控，濾失量可通過(guò)加入各種與儲(chǔ)層孔喉直徑相匹配的暫堵劑來(lái)控制，這些暫堵劑在儲(chǔ)層中形成內(nèi)泥餅，阻止鉆井液中固相或?yàn)V液繼續(xù)侵入。此種鉆井液在使用過(guò)程中必須加強(qiáng)固控工作，減少無(wú)用固相的含量。我國(guó)現(xiàn)有的暫堵劑按其可溶性和作用原理可分為四類。a. 酸溶性暫堵劑：常用的有細(xì)目或超細(xì)目碳酸鈣、碳酸鐵等能溶于酸的固相顆粒。油井投產(chǎn)時(shí)，可通過(guò)酸化消除儲(chǔ)層井壁內(nèi)、外泥餅而解除這種固相堵塞。此類暫堵劑不宜用于酸敏儲(chǔ)層。b. 水溶性暫堵劑：常用的有細(xì)目或超細(xì)目氯化鈉和硼酸鹽等。它僅適用于加有鹽抑制劑與緩蝕劑的飽和鹽水體系。所用飽和鹽水要根據(jù)所配體系的密度大小加以選擇。例如，低密度體系用硼酸鹽飽和鹽水或其它低密度鹽水作基液，體系密度為1.031.20g/cm3。氯化鈉鹽粒加入到密度1.20g/cm3飽和鹽水中，其密度范圍為1.21.56g/cm3。選用高密度體系時(shí)，需選用氯化鈣、溴化鈣和溴化鋅飽和鹽水，然后再加入氯化鈣鹽粒，密度可達(dá)1.52.3g/cm3。此類暫堵劑可在油井投產(chǎn)時(shí)，用低礦化度水溶解各種鹽粒解堵。c. 油溶性暫堵劑：常用的為油溶性樹(shù)脂，按其作用可分為兩類：一類是脆性油溶性樹(shù)脂，它主要用作架橋粒子。這類樹(shù)脂有油溶性聚苯乙烯，在鄰位或?qū)ξ簧嫌型榛〈姆尤?shù)脂、二聚松香酸等。另一類是可塑性油溶性樹(shù)脂，它的微粒在壓差下可以變形，在使用中作為填充粒子。這類油溶性樹(shù)脂有乙烯醋酸乙烯樹(shù)脂，乙烯-丙烯酸脂等。此類暫堵劑可由地層中產(chǎn)出的原油或凝析油溶解而解堵，也可注入柴油或親油的表面活性劑加以溶解而解堵。d. 單向壓力暫堵劑：常用有改性纖維素或各種粉碎為極細(xì)的改性果殼、改性木屑等。此類暫堵劑在壓差作用下進(jìn)入儲(chǔ)層，以其與儲(chǔ)層孔喉直徑相匹配的顆粒堵塞孔喉。當(dāng)油氣井投產(chǎn)時(shí)，儲(chǔ)層壓力大于井內(nèi)液柱壓力，在反方向壓差作用下，將單向壓力暫堵劑從孔喉中推出，實(shí)現(xiàn)解堵。上述各類暫堵劑依據(jù)儲(chǔ)層特性可以單獨(dú)使用，亦可聯(lián)合使用。無(wú)膨潤(rùn)土?xí)憾滦豌@井液通常只宜使用在技術(shù)套管下至儲(chǔ)層頂部，而且儲(chǔ)層為單一壓力系統(tǒng)的井。此種鉆井液盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但成本高，使用條件較苛刻，故在實(shí)際鉆井過(guò)程中使用不多。4）低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液膨潤(rùn)土對(duì)儲(chǔ)層會(huì)帶來(lái)危害，但它能給鉆井液提供所必需的流變性和低的濾失量，并可減少鉆井液所需處理劑加量，降低鉆井液成本。此類鉆井液的特點(diǎn)是盡可能降低了其中膨潤(rùn)土的含量，使其既能使鉆井液獲得安全鉆井所必須的性能，又能不對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生較大的損害。鉆井液與儲(chǔ)層的配伍性及所必須的流變性能與濾失性能可通過(guò)選用不同種類的聚合物和暫堵劑來(lái)達(dá)到。5）改性鉆井液我國(guó)大部分井均采用長(zhǎng)段裸眼鉆開(kāi)儲(chǔ)層，技術(shù)套管沒(méi)能封隔儲(chǔ)層以上地層。為了減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，在鉆開(kāi)儲(chǔ)層之前，對(duì)鉆井液進(jìn)行改性，使其與儲(chǔ)層特性相匹配，不誘發(fā)或少誘發(fā)儲(chǔ)層潛在損害因素。其改性途徑為：a. 降低鉆井液中膨潤(rùn)土和無(wú)用固相含量，調(diào)節(jié)固相顆粒級(jí)配。b. 按照所鉆儲(chǔ)層特性調(diào)整鉆井液配方，盡可能提高鉆井液與儲(chǔ)層巖石和流體的配伍性。c. 選用合適類型的暫堵劑及加量。d. 降低靜、動(dòng)、HTHT濾失量，改善流變性與泥餅質(zhì)量。此種鉆井液在國(guó)內(nèi)外廣泛被用作鉆開(kāi)儲(chǔ)層的鉆井液，因?yàn)樗某杀镜?，?yīng)用工藝簡(jiǎn)單，對(duì)井身結(jié)構(gòu)和鉆井工藝沒(méi)有特殊要求，對(duì)儲(chǔ)層損害程度較低。6）屏蔽暫堵鉆井液當(dāng)長(zhǎng)裸眼井段中存在多套壓力層系地層時(shí)，例如；a.上部井段存在高孔隙壓力或處于強(qiáng)地應(yīng)力作用下的易坍塌泥巖層或易發(fā)生塑性變形的鹽膏層和含鹽膏泥巖層，下部為低壓儲(chǔ)層；b.多套低壓儲(chǔ)層之間間互高孔隙壓力的易坍塌泥巖互層；c.老油區(qū)因采油或注水而形成的多壓力層系地層等，采用以上闡述過(guò)的各類鉆井液均難以解決鉆井液與儲(chǔ)層間形成的過(guò)高壓差而引起的儲(chǔ)層損害。因?yàn)橥谝粋€(gè)裸眼井段中，為了順利鉆井，鉆井液密度必須按裸眼井段中所存在的最高孔隙壓力來(lái)確定，否則就會(huì)發(fā)生井塌等井下復(fù)雜情況，輕則增加鉆井時(shí)間，重則報(bào)廢井，而這樣做的結(jié)果又必然對(duì)低壓儲(chǔ)層形成過(guò)高壓差。為了解決此技術(shù)難題，近年來(lái)研究成功了屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)。（2）油基鉆井液油基鉆井液包括油包水鉆井液。該類鉆井液以油為連續(xù)相，其濾液為油，能有效地避免油層的水敏作用，對(duì)儲(chǔ)層損害程度低，并具備鉆井工程對(duì)鉆井液所要求的各項(xiàng)性能，是一種較好的鉆井液。但由于其成本高，對(duì)環(huán)境易發(fā)生污染，容易發(fā)生火災(zāi)等原因，使其在我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)使用受到限制。油基鉆井液對(duì)儲(chǔ)層仍然可能發(fā)生以下幾方面損害；使油層潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，降低油相滲透率；與地層水形成乳狀液堵塞油層；儲(chǔ)層中固相顆粒運(yùn)移和油基鉆井液中固相顆粒侵入等。因而在使用油基鉆井液時(shí)，應(yīng)通過(guò)優(yōu)選組分來(lái)降低上述損害。（3）氣體類流體（或鉆井液）對(duì)于低壓裂縫油氣田、稠油油田、低壓強(qiáng)水敏或易發(fā)生嚴(yán)重井漏的油氣田及枯竭油氣田，其儲(chǔ)層壓力系數(shù)往往低于0.8，為了降低壓差的損害，需實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井或負(fù)壓差鉆井。但上述兩大類鉆井液密度均難以滿足要求。氣體類流體以氣體為主要組分來(lái)實(shí)現(xiàn)低密度。該類流體可分為四種。1）空氣空氣流體是由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成的循環(huán)流體。由于空氣密度最低，常用來(lái)鉆已下過(guò)技術(shù)套管的下部漏失地層，強(qiáng)敏感性儲(chǔ)層和低壓儲(chǔ)層。此種流體密度低、無(wú)固相和液相，從而減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。使用空氣鉆井，機(jī)械鉆速高，并通過(guò)有效預(yù)防井漏對(duì)儲(chǔ)層的損害。但該類流體的使用，受到井壁不穩(wěn)定，地層出水、井深等問(wèn)題的限制。2）霧霧是由空氣、發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成的流體，是空氣鉆井中的一種過(guò)渡性工藝。即當(dāng)鉆遇地層流體進(jìn)入井中（其流量小于23.85m3/h）而不能再繼續(xù)采用空氣作為循環(huán)流體鉆進(jìn)時(shí)，可向井內(nèi)注入少量發(fā)泡液，使返出巖屑、空氣和液體呈霧狀，其壓力低，對(duì)儲(chǔ)層損害程度低。但它亦與空氣一樣，使用范圍受限制。3）泡沫流體泡沫流體是由空氣（或氮?dú)饣蛱烊粴獾龋?、淡水或咸水、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑等組成的密集細(xì)小氣泡，氣泡外表為強(qiáng)度較大的液膜包圍而成的一種氣水型分散體系。它在較低速度梯度下有較高的表觀粘度，因而具有較好攜屑能力。使用泡沫流體鉆井，機(jī)械鉆速高，儲(chǔ)層浸泡時(shí)間短，泡沫流體無(wú)固相，密度低（常壓下為0.0320.065g/cm3），因而對(duì)儲(chǔ)層損害程度低。適用于低壓易發(fā)生漏失且井壁穩(wěn)定的儲(chǔ)層。4）充氣鉆井液充氣鉆井液以氣體為分散相、液相為連續(xù)相，并加入穩(wěn)定劑使之成為氣液混合均勻而穩(wěn)定的體系。充氣鉆井液密度低，最低可達(dá)0.6g/cm3，攜砂能力好，可用來(lái)鉆進(jìn)低壓易發(fā)生漏失的儲(chǔ)層，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，減少壓差對(duì)儲(chǔ)層的損害。3屏蔽暫堵保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液技術(shù)屏蔽暫堵保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液技術(shù)（簡(jiǎn)稱屏蔽暫堵技術(shù)）是一項(xiàng)新技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)主要用來(lái)解決裸眼井段多壓力層系地層保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)難題。即利用鉆進(jìn)儲(chǔ)層過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層發(fā)生損害的兩個(gè)不利因素（壓差和鉆井液中固相顆粒），將其轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)儲(chǔ)層的有利因素，達(dá)到減少鉆井液、水泥漿、壓差和浸泡時(shí)間對(duì)儲(chǔ)層損害的目的。屏蔽暫堵技術(shù)的技術(shù)構(gòu)思是利用儲(chǔ)層被鉆開(kāi)時(shí)，鉆井液液柱壓力與儲(chǔ)層壓力之間形成的壓差，在極短時(shí)間內(nèi)，迫使鉆井液中人為加入的各種類型和尺寸的固相粒子進(jìn)入儲(chǔ)層孔喉，在井壁附近形成滲透率接近于零的屏蔽暫堵帶。此帶能有效地阻止鉆井液、水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)侵入儲(chǔ)層，其厚度必須大大小于射孔彈射入深度，以便在完井投產(chǎn)時(shí)，通過(guò)射孔解堵。上述構(gòu)思是可行的，它已被室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所證實(shí)。從表9-7室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，顆粒有可能在不同滲透率的儲(chǔ)層中形成滲透率接近零的屏蔽暫堵帶。此帶滲透率隨壓差增加而下降（見(jiàn)表9-8），其厚度小于30mm，小于射孔彈射入深度。為了進(jìn)一步驗(yàn)證在實(shí)際鉆井過(guò)程中，屏蔽暫堵帶能否形成，此帶的真實(shí)厚度有多大。吐哈石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部在陵9-18井使用屏蔽暫堵鉆井液鉆開(kāi)油層，并進(jìn)行取心。通過(guò)對(duì)取出巖心的檢測(cè)（見(jiàn)表9-9），屏蔽環(huán)的滲透率均小于110-3mm2，暫堵深度均在5.8mm至20.9mm之間，當(dāng)切除巖心的屏蔽環(huán)帶后，滲透率就可以恢復(fù)。表9-7 暫堵效果及暫堵深度巖心號(hào)K10-3mm2Kw110-3mm2Kw210-3mm2截長(zhǎng)cmK切10-3mm2恢復(fù)值%5-11089.23985.3102.83982.1999.683-10316.87293.1502.51291.0999.302-878.2363.1802.6359.3893.99注：Kw1為暫堵前用地層水測(cè)得的滲透率； Kw2為暫堵后用地層水測(cè)得的滲透率； K切為被切后所剩巖心用地層水測(cè)得的滲透率。表9-8 壓差對(duì)屏蔽暫堵效果的影響壓差，MPa暫堵后滲透率Kw210-3mm2Kw2/Kw10.1051.980.0440.207.900.00670.301.190.00100.400.640.000540.500.630.00053注：巖心原始水測(cè)滲透率Kw1=1177.910-3mm2，孔隙率為34.80%，平均孔喉直徑為14.90mm。暫堵體系粒子級(jí)配：0.08.0mm。其中：橋塞粒子直徑為8.0mm，可變型軟粒子粒徑為1.52.0mm（含量1.4%），各級(jí)粒子總含量4.1%，溫度為室溫。形成滲透率接近零的薄屏蔽暫堵帶的技術(shù)要點(diǎn)：（1）測(cè)定儲(chǔ)層孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑。（2）按1/22/3孔喉直徑選擇架橋粒子（如超細(xì)碳酸鈣、單向壓力暫堵劑）的顆粒尺寸，使其在鉆井液中含量大于3%（可用粒度計(jì)檢測(cè)鉆井液中固相的顆粒粒徑分布和含量）。（3）按顆粒直徑小于架橋粒子（約1/4孔喉直徑）選用充填粒子，其加量大于1.5%。（4）加入可變形的粒子，如磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟、樹(shù)脂等，加量一般1%2%，粒徑與充填粒子相當(dāng)。變形粒子的軟化點(diǎn)應(yīng)與儲(chǔ)層溫度相適應(yīng)。屏蔽暫堵技術(shù)適用于射孔完成井，此項(xiàng)技術(shù)已在全國(guó)3000多口井上推廣應(yīng)用，油井產(chǎn)量普遍得到提高。采用此項(xiàng)技術(shù)單井投入僅需再增加15萬(wàn)元，但可在 油井投產(chǎn)后較短時(shí)間內(nèi)通過(guò)所增產(chǎn)的原油來(lái)回收。表9-9 陵10-18井巖心屏蔽環(huán)強(qiáng)度及暫堵深度試驗(yàn)巖心號(hào)層位井深,mKw210-3mm2K110-3mm2K210-3mm2K310-3mm2K410-3mm219-8S32654.742655.110.3415.9218.4218.68切長(zhǎng)，cm0.551.041.51驅(qū)替壓力MPa5.50.110.080.073損害率，%98151/19-9S32654.742655.110.1112.2816.2824.9421.73切長(zhǎng)，cm0.571.041.451.87驅(qū)替壓力MPa7.80.140.0950.0580.058損害率，%994525-15/19-10S32655.112655.430.275.505.445.19切長(zhǎng)，cm0.581.101.51驅(qū)替壓力MPa70.330.290.285損害率，%95-6-5/19-19S32655.762656.070.9829.0330.42切長(zhǎng)，cm驅(qū)替壓力MPa2.10.060.046損害率，%975/注：K1、K2、K3、K4分別為切去不同長(zhǎng)度巖心后的滲透率。三、保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井工藝技術(shù)鉆井過(guò)程中，針對(duì)鉆井工藝技術(shù)措施中影響儲(chǔ)層損害因素，可以采取降低壓差，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，減少鉆井液浸泡時(shí)間，優(yōu)選環(huán)空返速，防止井噴井漏等措施來(lái)減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。1建立四個(gè)壓力剖面，為井身結(jié)構(gòu)和鉆井液密度設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)地層孔隙壓力、破裂壓力、地應(yīng)力和坍塌壓力是鉆井工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)參數(shù)，依據(jù)上述四個(gè)壓力才有可能進(jìn)行合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定出合理的鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，從而減少壓差對(duì)儲(chǔ)層所產(chǎn)生的損害。2確定合理井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的基本保證井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則有許多條，其中最重要的一條是滿足保護(hù)儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的需要，因?yàn)槲覈?guó)大部分油氣田均屬于多壓力層系地層，只有將儲(chǔ)層上部的不同孔隙壓力或破裂壓力地層用套管封隔，才有可能采用近平衡壓力鉆進(jìn)儲(chǔ)層。如果不采用技術(shù)套管封隔，裸眼井段仍處于多壓力層系。當(dāng)下部?jī)?chǔ)層壓力大大低于上部地層孔隙壓力或坍塌壓力時(shí)，如果用依據(jù)下部?jī)?chǔ)層壓力系數(shù)確定的鉆井液密度來(lái)鉆進(jìn)上部地層，則鉆井中可能出現(xiàn)井噴、坍塌、卡鉆等井下復(fù)雜情況，使鉆井作業(yè)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行；如果依據(jù)上部裸眼段最高孔隙壓力或坍塌壓力來(lái)確定鉆井液密度，盡管上部地層鉆井工作進(jìn)展順利，但鉆至下部低壓儲(chǔ)層時(shí)，就可能因壓差過(guò)高而發(fā)生卡鉆、井漏等事故，并且因高壓差而給儲(chǔ)層造成嚴(yán)重?fù)p害。綜上所述，選用合理的井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡鉆進(jìn)儲(chǔ)層的前提。3實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，控制儲(chǔ)層的壓差處于安全的最低值平衡壓力鉆井是指鉆井時(shí)井內(nèi)鉆井液柱有效壓力pd等于所鉆地層孔隙壓力pp，即壓差Dp=pd-pp=0。此時(shí)，鉆井液對(duì)油層損害程度最小。鉆進(jìn)時(shí) （9-4）式中：pm鉆井液靜液柱壓力，Mpa; pa鉆井液環(huán)空流動(dòng)阻力，MPa; Dpw鉆井液中所含巖屑增加的壓力值，MPa。起鉆時(shí)，如果不調(diào)整鉆井液密度，則 （9-5）式中：pd井內(nèi)鉆井液柱有效壓力，MPa; ps抽吸壓力