石油鉆井液.幻燈片

1、 油氣鉆井液油氣鉆井液是指油氣鉆井 過程中以其多種功能滿足鉆 井工作需要的各種循環(huán)流體 的總稱。鉆井液又稱做鉆井 泥漿，或簡稱為泥漿。 油氣井鉆井液是石油工程 中最先與油氣層相接觸的工 作液，其類型和性能的好壞 直接關(guān)系到對油氣層損害的 程度。作為鉆井液的一種， 油氣鉆井液主要側(cè)重對儲層 油氣的保護(hù)。 攜帶、懸浮巖屑 控制壓力 形成泥餅 破巖、清巖 保護(hù)油氣層 傳遞水功率 懸排鉆渣；平衡地壓；懸排鉆渣；平衡地壓； 冷卻潤滑；防止垮塌；冷卻潤滑；防止垮塌； 傳遞信息；取芯取樣；傳遞信息；取芯取樣； 傳遞動力；承受重量。傳遞動力；承受重量。 鉆井液的主要作用鉆井液的主要作用 二、油氣鉆井液的特點(diǎn)二

2、、油氣鉆井液的特點(diǎn) 鉆井液對油氣層的損害：鉆井液對油氣層的損害： 鉆井與完井的最終目的在于鉆開儲層并形成油氣流動鉆井與完井的最終目的在于鉆開儲層并形成油氣流動 的通道，建立油氣井良好的生產(chǎn)條件。任何阻礙流體從井的通道，建立油氣井良好的生產(chǎn)條件。任何阻礙流體從井 眼周圍流入井底的現(xiàn)象均稱為油氣層的損害，嚴(yán)重的油氣眼周圍流入井底的現(xiàn)象均稱為油氣層的損害，嚴(yán)重的油氣 層損害將極大的影響油氣的產(chǎn)能。層損害將極大的影響油氣的產(chǎn)能。 油氣層損害的主要形式為油氣層油氣層損害的主要形式為油氣層滲透率滲透率的降低。滲透的降低。滲透 率降低越多，油氣層損害越嚴(yán)重。率降低越多，油氣層損害越嚴(yán)重。 在儲層油氣流入井底

3、的過程中，在儲層油氣流入井底的過程中，壓力的損失壓力的損失主要集中主要集中 在井底附近發(fā)的近井壁帶。該區(qū)域的污染程度對油氣井的在井底附近發(fā)的近井壁帶。該區(qū)域的污染程度對油氣井的 產(chǎn)能影響很大。產(chǎn)能影響很大。 因此保護(hù)油氣層、加快勘探速度、提高油氣采收率顯因此保護(hù)油氣層、加快勘探速度、提高油氣采收率顯 得尤為重要。得尤為重要。 油氣層對鉆井液的要求油氣層對鉆井液的要求 1 1、必須與油氣層、必須與油氣層巖石巖石相匹配相匹配 對于對于水敏性水敏性地層，應(yīng)選用不引起粘土水化膨脹的強(qiáng)抑制性鉆井液地層，應(yīng)選用不引起粘土水化膨脹的強(qiáng)抑制性鉆井液 對于對于鹽敏性鹽敏性地層，應(yīng)選用不小于臨界礦化度的鉆井液地層

4、，應(yīng)選用不小于臨界礦化度的鉆井液 對于對于堿敏性堿敏性地層，應(yīng)選用不超過臨界地層，應(yīng)選用不超過臨界PHPH值的鉆井液值的鉆井液 對于對于酸敏性酸敏性地層，最好不選用酸溶性暫堵劑地層，最好不選用酸溶性暫堵劑 2 2、必須與油氣層、必須與油氣層流體流體相匹配相匹配 主要是針對鉆井液濾液而言的。設(shè)計(jì)鉆井液配方時必須考慮以下因主要是針對鉆井液濾液而言的。設(shè)計(jì)鉆井液配方時必須考慮以下因 素：素： 濾液組分不與地層流體之間發(fā)生濾液組分不與地層流體之間發(fā)生沉淀沉淀反應(yīng)，以防止發(fā)生結(jié)垢等損害反應(yīng)，以防止發(fā)生結(jié)垢等損害 濾液組分不與地層流體之間發(fā)生濾液組分不與地層流體之間發(fā)生乳化乳化反應(yīng)反應(yīng) 濾液的表面張力不宜

5、過高，以防止濾液的表面張力不宜過高，以防止水鎖水鎖損害損害 濾液中有可能含有的細(xì)菌不會在油氣層所處的環(huán)境中生長濾液中有可能含有的細(xì)菌不會在油氣層所處的環(huán)境中生長 3、盡量降低固相含量、盡量降低固相含量 為防止因固顆粒堵塞造成的油氣層的損害，鉆井液中除保持維護(hù)為防止因固顆粒堵塞造成的油氣層的損害，鉆井液中除保持維護(hù) 其性能所必須的膨潤土和加重材料外，應(yīng)盡可能降低其它無用固其性能所必須的膨潤土和加重材料外，應(yīng)盡可能降低其它無用固 相含量。相含量。 膨潤土以夠用為度，防止超量。膨潤土以夠用為度，防止超量。 對滲透率較高的油氣層，應(yīng)盡可能采用無固相或無粘土相鉆井液。對滲透率較高的油氣層，應(yīng)盡可能采用無

6、固相或無粘土相鉆井液。 4、密度可調(diào)，以滿足不同壓力油氣層近平衡壓力鉆井需要、密度可調(diào)，以滿足不同壓力油氣層近平衡壓力鉆井需要 我國油氣層的壓力系數(shù)范圍為我國油氣層的壓力系數(shù)范圍為0.42.87，因此使用密度可調(diào)的不，因此使用密度可調(diào)的不 同類型的鉆井液才能滿足要求。同類型的鉆井液才能滿足要求。 對于低壓、低滲、巖石堅(jiān)硬、的油氣層，需采用負(fù)壓鉆進(jìn)來減輕對于低壓、低滲、巖石堅(jiān)硬、的油氣層，需采用負(fù)壓鉆進(jìn)來減輕 對油氣層的損害。對油氣層的損害。 油氣層對鉆井液的要求油氣層對鉆井液的要求 三、工程實(shí)例 探井損害儲層，可將有希望的儲層誤判為干層或不具探井損害儲層，可將有希望的儲層誤判為干層或不具 備開

7、采價值的油層。搞好鉆井、完井對于油氣層的發(fā)現(xiàn)備開采價值的油層。搞好鉆井、完井對于油氣層的發(fā)現(xiàn) 和和正確評價油層有積極意義和和正確評價油層有積極意義 遼寧榮興油田：遼寧榮興油田：1980年之前鉆年之前鉆9口探井，均因?yàn)閮涌谔骄?，均因?yàn)閮?損害判為沒有工業(yè)價值；損害判為沒有工業(yè)價值；1989年，采用保護(hù)儲層配套技年，采用保護(hù)儲層配套技 術(shù)重新鉆探術(shù)重新鉆探17口井，均獲得工業(yè)流油，新增含油氣面積口井，均獲得工業(yè)流油，新增含油氣面積 18.5平方千米，探明原油儲量上千萬噸，天然氣幾十億平方千米，探明原油儲量上千萬噸，天然氣幾十億 立方米。立方米。 華北岔華北岔37井第井第16和和19層，鉆井導(dǎo)致

8、污染，電測解釋為水層，鉆井導(dǎo)致污染，電測解釋為水 層，射孔試油分別排除層，射孔試油分別排除59和和37立方米鉆井液濾液后，都立方米鉆井液濾液后，都 基本出純油，產(chǎn)油基本出純油，產(chǎn)油16.5t和和11.7t每天。每天。 為了達(dá)到上述對保護(hù)油氣層的鉆井液要求為了達(dá)到上述對保護(hù)油氣層的鉆井液要求 , , 減減 少對油氣層的損害少對油氣層的損害 , , 已形成多種用于鉆開油氣層的已形成多種用于鉆開油氣層的 鉆井液。鉆井液。 四、鉆開油氣層的鉆井液類型四、鉆開油氣層的鉆井液類型 水基鉆井液水基鉆井液 油基鉆井液油基鉆井液 氣體鉆井液氣體鉆井液 合成基鉆井液合成基鉆井液 分分 類類 1 1、 水基鉆井液水

9、基鉆井液 1) 1) 無固相清潔鹽水鉆井液無固相清潔鹽水鉆井液 2) 2) 水包油鉆井液水包油鉆井液 3)3)無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液 4) 4) 低膨潤土聚合物鉆井液低膨潤土聚合物鉆井液 5) 5) 改性鉆井液改性鉆井液 6) 6) 甲酸鹽鉆井液甲酸鹽鉆井液 7) 7) 聚合醇聚合醇 鉆井液鉆井液 由于水基鉆井液具有低成本、配置處理簡單、處理劑 來源廣、選擇性大、性能易控制等優(yōu)點(diǎn)，并具有較好的 保護(hù)油氣層效果，因此是國內(nèi)外鉆開油氣層的鉆井液體 系。按其組分分為以下七種： 類型：類型：油基鉆井液和油包水鉆井液。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：以油為連續(xù)相,其濾液為油,能有效地避 免油

10、層的水敏作用,對油氣層損害程度低,但成 本高,對環(huán)境易產(chǎn)生污染。 使用范圍：使用范圍：水敏性和低壓油層。 2 2、 油基鉆井液油基鉆井液 對于低壓裂縫油氣田、稠油油田、低壓強(qiáng)水敏或易發(fā)生嚴(yán)重對于低壓裂縫油氣田、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井漏的油氣田及枯竭油氣田 , , 其油氣層壓力系數(shù)往往低于其油氣層壓力系數(shù)往往低于 0.8, 0.8, 為了降低壓差的損害為了降低壓差的損害 , , 需實(shí)現(xiàn)近需實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井或負(fù)壓差鉆井平衡壓力鉆井或負(fù)壓差鉆井。 3 3、 氣體類流體氣體類流體 ( ( 或鉆井液或鉆井液 ) ) 氣體類流體以氣體為主要組分來實(shí)現(xiàn)低密度。該類流體

11、可分為四種氣體類流體以氣體為主要組分來實(shí)現(xiàn)低密度。該類流體可分為四種 1 1）空氣：）空氣：由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成 2) 2) 霧：霧：由空氣、由空氣、發(fā)泡劑發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成、防腐劑和少量水混合組成 3) 3) 泡沫流體：泡沫流體：由空氣由空氣 ( ( 或氮?dú)饣蛱烊粴獾然虻獨(dú)饣蛱烊粴獾?) )、淡水或咸水、淡水或咸水、發(fā)泡劑和發(fā)泡劑和 穩(wěn)泡劑等組成的密集細(xì)小氣泡穩(wěn)泡劑等組成的密集細(xì)小氣泡. . 4) 4) 充氣鉆井液：充氣鉆井液：氣體為分散相氣體為分散相, ,液相為連續(xù)相液相為連續(xù)相, ,并加入穩(wěn)定劑使之成為并加入穩(wěn)定劑使之成為

12、氣液混合均勻而穩(wěn)定的體系氣液混合均勻而穩(wěn)定的體系 4 4、 合成基鉆井液合成基鉆井液 合成基鉆井液合成基鉆井液具有油基鉆井液許多優(yōu)點(diǎn)具有油基鉆井液許多優(yōu)點(diǎn), , 潤滑性潤滑性 好好 , , 摩阻力小摩阻力小; ;攜屑能力強(qiáng)攜屑能力強(qiáng), ,井眼清潔井眼清潔; ;抑制性強(qiáng)抑制性強(qiáng), ,鉆鉆 屑不易分散屑不易分散 , , 井眼規(guī)則井眼規(guī)則, ,不易卡鉆不易卡鉆, ,有利于井壁穩(wěn)定有利于井壁穩(wěn)定; ; 對油氣層損害程度低對油氣層損害程度低 , , 不含熒光物質(zhì)不含熒光物質(zhì), ,解決了測井和解決了測井和 試油資料解釋等問題。此類鉆井液已用來鉆水平井和試油資料解釋等問題。此類鉆井液已用來鉆水平井和 大位移

13、井等大位移井等, ,但但成本高成本高。保持了油基鉆井液的各種優(yōu)保持了油基鉆井液的各種優(yōu) 良特性，同時又能大大減輕鉆井液排放時對環(huán)境造成良特性，同時又能大大減輕鉆井液排放時對環(huán)境造成 的不良影響，尤其適用于海上鉆井。的不良影響，尤其適用于海上鉆井。 優(yōu)點(diǎn)多、成本高優(yōu)點(diǎn)多、成本高 五、油氣鉆進(jìn)完井護(hù)壁五、油氣鉆進(jìn)完井護(hù)壁 對完井的要求對完井的要求 （1 1）最大限度保護(hù)儲集層，防止對儲層傷害）最大限度保護(hù)儲集層，防止對儲層傷害 （2 2）減小油氣流入井筒內(nèi)的流動阻力）減小油氣流入井筒內(nèi)的流動阻力 （3 3）有效封隔油氣水層，防止各層間干擾）有效封隔油氣水層，防止各層間干擾 （4 4）克服井塌或出砂

14、，保障長期穩(wěn)產(chǎn)，延長壽命）克服井塌或出砂，保障長期穩(wěn)產(chǎn)，延長壽命 （5 5）可以實(shí)施注水、壓裂、酸化等增產(chǎn)措施）可以實(shí)施注水、壓裂、酸化等增產(chǎn)措施 （6 6）工藝簡單、成本低）工藝簡單、成本低 完井的井底結(jié)構(gòu)可分為四類：完井的井底結(jié)構(gòu)可分為四類： 1 1）封閉式井底）封閉式井底鉆開后下油套或尾管固井，射孔；鉆開后下油套或尾管固井，射孔； 2 2）敞開式井底）敞開式井底鉆開后產(chǎn)層裸露，或下篩管不固井；鉆開后產(chǎn)層裸露，或下篩管不固井； 3 3）混合式井底）混合式井底產(chǎn)層下部裸露，上部套管固井射孔；產(chǎn)層下部裸露，上部套管固井射孔； 4 4）防砂完井）防砂完井礫石充填，篩管。礫石充填，篩管。 （1 1

15、）射孔完井法）射孔完井法 （2 2）裸眼完井法）裸眼完井法 （3 3）貫眼完井法）貫眼完井法 （4 4）襯管完井法）襯管完井法 （5 5）半封閉裸眼完井法）半封閉裸眼完井法 （6 6）半封閉襯管完井法）半封閉襯管完井法 （7 7）篩管防砂完井法）篩管防砂完井法 （8 8）裸眼礫石充填完井法）裸眼礫石充填完井法 （9 9）滲透性材料固井射孔完井法）滲透性材料固井射孔完井法 （1010）滲透性材料襯管完井法）滲透性材料襯管完井法 （1111）滲透性人工井壁完井法）滲透性人工井壁完井法 四類完井井底結(jié)構(gòu)，細(xì)分為四類完井井底結(jié)構(gòu)，細(xì)分為1111種完井方法：種完井方法： 射孔完井法是國內(nèi)外最為廣泛和最重

16、要實(shí)用的一種完井方法。射孔完井法是國內(nèi)外最為廣泛和最重要實(shí)用的一種完井方法。 包括套管射孔完井和尾管射孔完井。包括套管射孔完井和尾管射孔完井。 套管射孔完井套管射孔完井 工藝步驟：工藝步驟：鉆穿鉆穿油層至設(shè)計(jì)油層至設(shè)計(jì) 井深，下油層套管至油層底井深，下油層套管至油層底 部注水泥固井，射孔，射孔部注水泥固井，射孔，射孔 彈射穿油層套管、水泥環(huán)并彈射穿油層套管、水泥環(huán)并 穿透油層某一深度，建立起穿透油層某一深度，建立起 油流的通道。油流的通道。 油套管距井底油套管距井底1 13m3m 阻流環(huán)距產(chǎn)層底界阻流環(huán)距產(chǎn)層底界15m15m 阻流環(huán)下水泥塞高度阻流環(huán)下水泥塞高度20m20m 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 選

17、擇性射開不同壓力、物選擇性射開不同壓力、物 性油層，避免層間干擾；性油層，避免層間干擾； 避開夾層水、底水和氣頂；避開夾層水、底水和氣頂； 避開夾層坍塌；避開夾層坍塌； 具備分層注、采和選擇性具備分層注、采和選擇性 壓裂或酸化等分層作業(yè)條壓裂或酸化等分層作業(yè)條 件。件。 尾管射孔完井尾管射孔完井 工藝步驟：工藝步驟： 鉆至鉆至油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥完井；小一級鉆頭鉆穿油油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥完井；小一級鉆頭鉆穿油 層至設(shè)計(jì)井深，鉆具將尾管送下并懸掛技套上，尾管和技套重合層至設(shè)計(jì)井深，鉆具將尾管送下并懸掛技套上，尾管和技套重合 段一般小于段一般小于50m50m；尾管注水泥固井，射孔。

18、；尾管注水泥固井，射孔。 主要不足：主要不足： 打開產(chǎn)層和固井打開產(chǎn)層和固井 中，鉆井液和水中，鉆井液和水 泥漿對產(chǎn)層侵害泥漿對產(chǎn)層侵害 較嚴(yán)重。較嚴(yán)重。 油氣流入井內(nèi)阻油氣流入井內(nèi)阻 力較大。力較大。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 有利于保護(hù)油層：有利于保護(hù)油層： 鉆開油層前上部地層已被技術(shù)套管封鉆開油層前上部地層已被技術(shù)套管封 固，可采用與油層配伍的鉆井液以平固，可采用與油層配伍的鉆井液以平 衡壓力、低平衡壓力的方法鉆開油層。衡壓力、低平衡壓力的方法鉆開油層。 降低完井成本：降低完井成本： 減少套管重量和油井水泥用量減少套管重量和油井水泥用量 目前較深的油、氣井大多采用此法完目前較深的油、氣井大多采用此法完 井。井。 孔孔 眼眼 油層油層 懸掛器懸掛器 套管射孔完井套管射孔完井 尾管射孔完井尾管射孔完井 射孔完井應(yīng)用比較廣泛多數(shù)油藏都能適用，占射孔完井應(yīng)用比較廣泛多數(shù)油藏都能適用，