【正文】 .............................................................................................54 潿州 693 和潿州 691 井所用鉆井液體系研究 .......................................58 所用鉆井液體系介紹 ...............................................................................58 鉆井液損害評價研究 ...............................................................................60 鉆井液損害原因研究 ...............................................................................61第 5 章 結論與建議 ....................................................................................................64 結論 ...................................................................................................................64 建議 ...................................................................................................................64后 記 ............................................................................................................................66參考文獻 ......................................................................................................................67410 前言鉆井過程中防止油氣層損害是保護油氣層系統(tǒng)工程的第一個重要工程環(huán)節(jié)。油氣層損害具有累加性，鉆井中對油氣層的損害不僅影響油氣層的發(fā)現(xiàn)和油氣井的初期產量，還會對今后各項作業(yè)損害油氣層的程度以及作業(yè)效果帶來影響。根據(jù)鉆井過程中造成油氣層損害的原因分析，鉆井液與油氣儲層配伍性差是引起儲層損害的重要原因。近年來，隨著人們對保護油氣層工作重視程度的提高，鉆井過程中使用的鉆井液與所鉆油氣層是否真正配伍倍受關注。因此，非常有必要開展鉆井液與儲層配伍評價技術研究。該技術主要利用各種靜態(tài)濾失實驗裝置測定鉆井液濾入巖心前后滲透率的變化，以此評價鉆井液與油氣層配伍性的好壞并優(yōu)選鉆井液配方。動態(tài)模擬技術，由于鉆井液處于循環(huán)或攪拌狀態(tài)，因此可以更真實地模擬井下的實際工況條件，為優(yōu)選損害最小的鉆井液和最優(yōu)的鉆井施工工藝參數(shù)提供科學依據(jù)；多點滲透率測定技則可以更準確地確定鉆井液的侵入深度和對油氣層造成的損害程度。近年來，由于人們對保護油氣層工作重視程度的提高，加之國內研制的配伍性靜、動態(tài)模擬實驗裝置已投放市場。目前陸上油田均已建立起了相應的評價技術，并取得了很好的效果。開展鉆井液與儲層配伍性實驗研究，可以為有限公司勘探開發(fā)部門優(yōu)選鉆井液配方、優(yōu)化鉆井施工工藝參數(shù)和開展更廣泛的儲層保護工作提供科學依2據(jù)和技術支持。在該嚴峻形勢下，我國能否盡可能最大限度地開發(fā)油氣資源，是保證國民經濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，建設和諧、穩(wěn)定社會目標的重要保證。因此，油氣層保護技術在當今世界石油工業(yè)中處于重要的戰(zhàn)略地位。鉆井液是鉆井工程的“血液” ，鉆井液性能的好壞不僅關系到能否實現(xiàn)安全、優(yōu)質、高效鉆井，而且直接影響油氣井產能。 油氣層損害概念鉆井與完井的最終目的在于鉆開儲層并建立油氣流動的通道，建立油氣盡量好的生產條件。實踐證明，石油與天然氣工業(yè)從它一誕生開始就客觀上存在著儲層損害的問題。在鉆井、完井、采油、增產及修井等各個施工過程中，均可能由于物理的、化學的、生物的或其復合作用而破壞原有的平衡狀態(tài)。儲層損害一詞來源于國際上英文通用詞“Formation Damage”。儲層損害的原因是十分復雜的，不同類型儲層有不同的損害規(guī)律和特征。迄今為止，人們尚未對儲層損害的科學定義取得共識。下定義的依據(jù)是：石油工程的理論和實踐已證明，在儲層油氣流入井底的過程中，壓力損失集中在井底附近的近井壁帶。所謂油氣層保護，實際上是防止或避免近井壁帶的儲層在各個作業(yè)環(huán)節(jié)中受到不應有的損害。當鉆井液、完井液和修井液等外來流體中的固相和液相侵入生產層以后，地層的巖石結構、表面性質和流體相態(tài)等均會發(fā)生不同程度的改變，從而增加了油氣流向井底的阻力，降低其有效滲透率。當它們被強迫進入儲層時，便可能逐步地充填油氣藏巖石孔隙。一般情況下，此類損害僅限于井眼周圍 3in（約 ）內，但最終的滲透率降低值卻可高達 90%。在一定壓差下，鉆井液濾液會滲入地層，特別在泥餅形成之前，濾液的滲入是不可避免的。3）影響鉆井液損害程度的因素①壓差井筒內液柱壓力和地層孔隙壓力之差稱為壓差。②浸泡時間對于非暫堵性鉆井液，所形成內泥餅的質量一般較差。室內研究發(fā)現(xiàn)，縮短動態(tài)情況下的浸泡時間對保護油氣層尤為重要。室內研究表明，剪切速率越大，動濾失速率的恒定值越高，對巖心滲透率損害越嚴重。鉆具對井壁的刮削作用，會破壞已形成的泥餅或橋堵物，使鉆井液易于侵入地層。 油氣層地質、油藏特征分析認識油氣層損害機理：油氣層損害的產生原因和伴隨損害發(fā)生的物理、化學變化過程。滲流空間的改變包括：外來固相侵入、水敏性損害、酸敏性損害、堿敏性損害、微粒運移、結垢、細菌堵塞和應力敏感性損害。 在油氣層被鉆開之前，它的巖石、礦物和流體是在一定物理化學環(huán)境下處于一種物理化學的平衡狀態(tài)；在被鉆開之后，鉆井、完井、修井、注水和增產等作業(yè)或生產過程都可能改變原來的環(huán)境條件，使平衡狀態(tài)發(fā)生改變，這就可能使油氣井產能下降，導致油氣層損害。內因：凡是受外界條件影響而導致油氣層滲透率降低的油氣層內在因素，均屬油氣層潛在損害因素，即內因。 （1） 研究油氣藏類型和油氣層剖面，在巖相學、巖類學方面搞清油氣層潛在損害因素；（2） 用巖心做巖礦分析測定、油氣層敏感性實驗，巖心靜態(tài)和動態(tài)流動實驗和一些模擬實驗、單項實驗，以及對比評價實驗；（3）通過對各種生產作業(yè)的現(xiàn)場資料進行調查研究、綜合統(tǒng)計和分類整理得出經驗性、規(guī)律性的認識；通過實驗的手段對：儲滲空間、敏感性礦物、巖石表面性質、油氣層流體的性質進行認識?？紫丁羌茴w粒包圍著的較大的空間。喉道的大小、分布，以及它們的幾何形態(tài)是影響油氣層儲集能力、滲透特性的主要因素?？紫督Y構是從微觀角度來描述油氣層的儲滲特性，而孔隙度和滲透率則是從宏觀角度來描述油氣層的儲滲特性。儲層中常以前三種為主，裂隙可與其它任何孔隙共生。以這類孔隙為主的砂巖儲集層孔隙大、喉道粗、連通性好。因此，這類儲層具有較好的儲集性與滲透性。具有這類溶孔的砂巖儲層的儲滲性質變化很大，取決于溶蝕孔隙的大小及孔隙間的連通性。如果溶蝕孔隙彼此連通性很好，則滲透性較好。 D. 裂隙：裂隙是由于構造應力作用而形成。裂隙孔隙度最多提供百分之幾的儲集空間，但可大大提高儲集巖的滲透能力。主要喉道的形狀和大小控制著孔隙的儲集性和滲透性，也是易受損害的敏感部位。：這種儲集空間通常是以粒間孔隙、粒內孔、晶間孔、溶模、溶孔、溶洞等溶解孔隙為主構成。：這種儲集空間主要為數(shù)量不等的構造裂縫，而孔隙、溶洞則占次要地位。－裂縫型：這種類型的儲滲空間較為常見，油氣主要存在于孔洞、孔隙中，而裂縫為主要運移通道。通過分析、比較孔隙結構參數(shù)，可以判斷油氣層受損害的可能性大小。以上參數(shù)越大，說明孔喉越大，在其它條件相同的情況下，不匹配的固相顆粒侵入的深度就越大，造成的固相損害程度可能就越大，但濾液造成的水鎖效應、賈敏效應等損害的可能性就越小。 華北油田對滲透率值在(10~100)10 3 ?m2范圍內的結構系數(shù)進行如下分6類： F 平直型喉道 F 較平直喉道 F1 彎曲喉道。 ① 最小未飽和孔隙體積百分數(shù) Smin：Smin 越小連通程度越好，Smin 可從毛管壓力曲線獲得。③ 孔喉配位數(shù)：孔喉配位數(shù)即與一個孔隙連通的喉道數(shù)，可由孔隙鑄體薄片統(tǒng)計計算求得。一般來說，孔隙連通性越差，越易受到損害?？紫抖仍酱螅瑑臻g及儲集能力越大。 其中與油氣層損害關系比較密切的是滲透率，因為它是孔喉的大小、均勻性和連通性三者的共同體現(xiàn)。低滲透性油氣層：它的孔喉小或連通性差，膠結物含量高，這樣它容易受到粘土水化膨脹、分散運移及水鎖和賈敏損害。而碎屑巖儲層中又以砂巖儲層較多見，并且對砂巖儲層的損害問題研究較多。 敏感性礦物油氣層孔隙空間周圍是由不同的巖石和礦物構成的，其中一部分巖石和礦物呈惰性，不易與流體發(fā)生物理和化學作用，因此它們對油氣層沒有多大損害。特點：粒徑很小(37?m)，比表面積大，且多數(shù)位于孔喉處。根據(jù)不同礦物與不同性質的流體發(fā)生反應造成的油氣層損害類型，可以將敏感性礦物分為四類：（1）速敏性礦物：是指油氣層中在高速流體流動作用下發(fā)生運移(包括分散運移和顆粒運移)，并堵塞喉道的微粒礦物。（2）水敏和鹽敏礦物：指油氣層中與礦化度不同于地層水的水相作用產生水化膨脹或去水化、破裂、脫落等，并引起油氣層滲透率下降的礦物。 （3）堿敏礦物：指油氣層中與高 pH 值的外來液體作用造成分散、脫落或產生新的硅酸鹽沉淀和硅膠，并引起滲透率下降的礦物。（4）酸敏礦物：指油氣層中與酸液作用產生化學沉淀或酸蝕后釋放出微粒，產生運移堵塞孔喉，并引起滲透率下降的礦物。前者主要有含鐵綠泥石、鐵方解石、鐵白云石、赤鐵礦、菱鐵礦和7水化黑云母；后者主要有石灰石、白云石、鈣長石、沸石和各類粘土礦物。敏感性礦物有四種產狀類型，它們與油氣層損害的關系如下：（1）薄膜式：粘土礦物平行于骨架顆粒排列，呈部分或全部包覆基質顆粒狀，這種產狀以蒙脫石和伊利石為主。（2）櫛殼式：粘土礦物葉片垂直于顆粒表面生長，表面積大，又處于流體通道部位，呈這種產狀以綠泥石為主。若被酸蝕后，形成 Fe(OH)3膠凝體和 SiO2凝膠體，堵塞孔喉。 （4）孔隙充填式：粘土充填于骨架顆粒之間的孔隙中，呈分散狀，粘土顆粒間微孔隙發(fā)育。 一般來說，敏感性礦物含量越高，由它造成的油氣層損害程度越大；在其它條件相同的情況下，油氣層滲透率越低，敏感性礦物對油氣層造成損害的可能性和損害程度就越大。 巖石表面性質與油氣層潛在損害因素有關的表面性質有巖石的比表面、潤濕性及毛細現(xiàn)象，巖石比表面是單位體積的巖石內總表面積，或單位體積巖石內總孔隙內表面積，單位為 cm2/cm3。例如，粉砂巖的比表面積最大(2300 cm2/cm3)，細砂巖次之(95~2300 cm2/cm3)，砂巖最小(小于 950cm2/cm3)。潤濕性指液體在分子力作用下在固體表面的展開能力。 油氣層巖石的潤濕性有以下作用：（1）控制孔隙中油氣水分布：對于親水性巖石，水通常吸附于顆粒表面或占據(jù)小孔隙角隅，油氣則占據(jù)孔隙中間部位；對于親油巖石，剛好出現(xiàn)相反的現(xiàn)象。當巖石表面親水時，毛管力是水驅油的動力；當巖石表面親油時，毛管力是水驅油的阻力。 油氣層流體的性質油氣層流體包括油、氣、水三種。 （1）地層水的性質 地層水的性質主要指礦化度、離子類型和含量、pH 值和水型等。 根據(jù)水中主要離子的當量比，可將水劃分為 CaClMgCl NaHCO 3和Na2SO4四種類型。（2）原油性質 原油性質主要包括粘度、含臘量、膠質、瀝青質含量、析臘點和凝固點。 鉆井液性能分析 鉆井液基本性能鉆井液作為鉆井的“血液” ，用于地面—井底—地面循環(huán)系統(tǒng)的工作流體，鉆井液主要有幾大類：水基鉆井液、油基鉆井液、合成基鉆井液、氣基鉆井液，其主要作用有：清除井底巖屑并攜帶至地面、冷卻并潤滑鉆頭和鉆柱、穩(wěn)定井壁、控制與平衡地層壓力、懸浮巖屑與加重劑，并使鉆屑在地面被清除、承受部份鉆柱和套管的重量 、提供所鉆地層的有關資料 、減少油氣層的損害 、將水功率傳給鉆頭、預防和控制鉆柱、套管和循環(huán)設備的腐蝕等作用，但鉆井液在滿足鉆井時具備的性能，可能某些性能又會對儲層造成傷害，因此必須先搞清楚鉆井液的一些基本性能，每個性能的基本意義以及在鉆井過程中的主要作用和發(fā)生作用的機理，實驗測定鉆井液基本性能的主要有見表 21。泥頁巖中含有大量的粘土礦物，其主要是含有蒙脫石、伊利石和高嶺石。為了處理方便，現(xiàn)場上把易出問題的泥巖分為“膨脹性泥頁巖”和硬脆性泥頁巖“兩種，膨脹性泥頁巖中含有大量的蒙脫石，遇水膨脹是它的主要特性，因此測定這類泥頁巖的相對線性膨脹率是評價鉆井液對該類泥頁巖抑制性能的主要方法和手段。遇水分散，剝蝕掉塊是這類泥頁巖的主要特性。（1）線性膨脹率的測定將巖樣或巖屑制成樣品芯與鉆井液接觸，樣品芯中的粘土礦物會因吸水膨脹而推動放在樣品芯上面的活塞向上運動。由該膨脹曲線可以獲得最大線性膨脹率和任意時刻的線性膨脹率等參數(shù)，實驗室通過用頁巖膨脹儀進行測定。一般情況下，回收率越大，浸泡液的抑制分散能力越強，實驗室主要用滾子爐和老化罐以及標準篩進行測定和研究。顆粒級配反映或表達群體顆粒