完井液與射孔液

1、完 井 工 程,完井液與射孔液,1,主要內(nèi)容,2,完井液體系,完井液的基本要求,1、控制地層壓力，保證正常鉆井；2、具有滿足鉆井工程必須的流變性；3、穩(wěn)定井壁；4、改善造壁性能，提高泥餅質(zhì)量，防止壓差卡鉆；5、防止對(duì)所鉆油氣層的傷害。,3,完井液體系,油氣層傷害的一般規(guī)律,1、鉆井液中的固相含量及固相粒子的級(jí)配。在鉆開油氣層時(shí)，使用鉆井液必然對(duì)油氣層造成一定程度的固相粒子堵塞，鉆井液中固相含量愈高，對(duì)油氣層傷害愈大。,2、鉆井液

2、對(duì)粘土水化作用的抑制能力。油層中粘土的水化膨脹、分散、運(yùn)移是油層水敏傷害的根本原因，鉆井液對(duì)粘土水化的抑制性愈強(qiáng)，則地層水敏傷害愈小。,3、鉆井液液相與地層流體的配伍性。鉆井液液相與地層流體經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀或形成乳狀液，產(chǎn)生結(jié)垢。,4、各種鉆井液處理劑對(duì)油層的傷害。,4,完井液體系,防止對(duì)所鉆油氣層的傷害,1）、保持鉆井液完井液的液相與地層相容性 ①、與油氣層中液相的配伍性 ②、與油氣層敏感性的配伍性 ③

3、、對(duì)油氣層潤濕性的影響2）、嚴(yán)格按照儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，控制鉆井完井液中固相的含量3）、注意防止完井液對(duì)鉆具、套管的腐蝕作用4）、對(duì)環(huán)境無污染或污染可以消除 5）、成本低，應(yīng)用工藝簡單,5,完井液體系,鉆開油氣層的鉆井完井液，應(yīng)根據(jù)所鉆油層的地層壓力、巖石組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及地層流體情況等不同條件，選擇不同類型和不同組成特性的體系。,6,完井液體系,氣基類,鉆遇低壓油氣層（一般壓力系數(shù)小于1）時(shí)，為了對(duì)油氣層不產(chǎn)生過大的壓差，避免油氣層

4、傷害，不能采用常規(guī)的水基鉆井液和油基鉆井液。在地層條件允許的情況下，應(yīng)采用氣基類鉆井完井液。1）空氣：是指由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成的循環(huán)流體、 常用以鉆漏失層、地層敏感性強(qiáng)的油氣層和低壓生產(chǎn)層等； 它的使用常受到井深、地層出水、井壁不穩(wěn)定等問題的限制；2）霧：是由空氣、發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成的循環(huán)流體； 在負(fù)壓下鉆井，對(duì)生產(chǎn)層的影響很??；3）充氣鉆井液：是將空

5、氣注入鉆井液內(nèi)來降低流體液柱壓力；4）泡沫液：是鉆進(jìn)低壓產(chǎn)層常用而有效的工作液。,7,完井液體系,水基類,這是目前國內(nèi)外使用最廣泛的一大類鉆井液完井液體系，它是一種以水為分散介質(zhì)的分散體系，常用有三大類：1）無固相清潔鹽水鉆井完井液消除固相對(duì)油層的污染，工作液中完全不含固相而又能滿足保護(hù)油層及鉆井工藝的兩大要求。2）無粘土有固相鉆井完井液在鹽水中加入一些可以加重鉆井完井液又有利于形成泥餅而控制失水的固體粒子，使體系加重和失水控

6、制變的比較容易。由此形成的鉆井完井液體系（暫堵型完井液體系）。3）改性鉆井完井液,8,完井液體系,油基類,特點(diǎn)：熱穩(wěn)定性能好，密度范圍大、流變性易于調(diào)整、能抗各種鹽類污染、對(duì)泥頁巖有很強(qiáng)的抑制性、穩(wěn)定井壁、防腐等。 由于濾液為油相，避免了油層的水敏作用。對(duì)油層產(chǎn)生的傷害很低。既能滿足各種作業(yè)要求，又能保護(hù)油層?？梢詮V泛的應(yīng)用于鉆開油層、擴(kuò)眼、射孔、修井等作業(yè)，也可以用于低壓油層的礫石填充液。,9,完井液體系,油基類鉆井

7、、完井液對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理,1、使油層潤濕反轉(zhuǎn)，降低油的相對(duì)滲透率,2、與地層水形成乳狀液堵塞油層,3、親油性粒子的微粒運(yùn)移,4、完井液中固相粒子侵入油層,5、其他組分對(duì)油層的傷害,10,屏蔽式暫堵技術(shù),在實(shí)際鉆開儲(chǔ)層時(shí)，鉆井液中的高固相含量及固相粒子的多級(jí)分散，對(duì)油層的高壓差、長時(shí)間浸泡等傷害油層的因素總是無法避免的，即對(duì)油層的傷害因素總是存在的。,存在的問題：,研究適用于對(duì)油層高壓差長時(shí)間浸泡，及用高固相含量鉆井液鉆開儲(chǔ)層時(shí)對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)

8、，就成為當(dāng)今國內(nèi)外保護(hù)儲(chǔ)層完井技術(shù)的重要途徑，改性鉆井液的屏蔽式暫堵技術(shù)就是一種能夠解決這個(gè)問題行之有效的技術(shù)。,解決的思路：,11,屏蔽式暫堵技術(shù),以油藏物性為基礎(chǔ)，在充分認(rèn)識(shí)油藏巖石的礦物組成，敏感性礦物的組分、含量。沉積狀態(tài)以及油層的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙度、滲透率、溫度、地層水成分等之后，提出的一項(xiàng)對(duì)鉆井作業(yè)和鉆井液無特殊要求的保護(hù)油層技術(shù)。,技術(shù)要點(diǎn)：,利用鉆井液中已有固相粒子對(duì)油層的堵塞規(guī)律，人為地在鉆井液中加入一些與油層孔喉的堵塞

9、機(jī)理相匹配的架橋粒子、填充粒子和可變形的封堵粒子，使這些粒子能快速在井壁周圍10cm以內(nèi)形成有效地、滲透率幾乎為零的屏蔽環(huán)，阻止鉆井液中的固相和液相進(jìn)一步侵入油層。,12,屏蔽式暫堵技術(shù),☆ 適用于各類砂巖油氣藏，成本低、工藝簡單，對(duì)鉆井液 和鉆井工藝無任何特殊要求，易于推廣；,☆ 消除了固井時(shí)水泥漿對(duì)油氣層的傷害，提高了固井質(zhì)量。,☆ 反排時(shí)油層滲透率的恢復(fù)值高，可達(dá)到80％；,☆ 把鉆井時(shí)造成油氣層傷害的正壓差這個(gè)不利條件轉(zhuǎn)化

10、為 有利于油氣層保護(hù)；,13,屏蔽式暫堵技術(shù),改性鉆井液的屏蔽式暫堵技術(shù)理論基礎(chǔ),1、鉆井過程中防止地層傷害的主要途徑,1)、在鉆井工程方面，如有可能盡量采用近平衡鉆井技術(shù)，最大限度地減少壓差△P;,2)、使用專門的完井液鉆開地層;①、不含固相或盡量減少鉆井液中的固相含量，特別是高分散度的粘土含量，或所含固相在后期作業(yè)能被清除。②、液相與油層配伍。a、與油層流體（油、氣、水）的配伍。b、提高液相與地層巖石的配伍性。包括

11、不發(fā)生水敏、鹽敏、堿敏和與油層孔隙表面特性的配伍性等。③、制止鉆井液進(jìn)入地層。,14,屏蔽式暫堵技術(shù),2、屏蔽式暫堵技術(shù)的機(jī)理,（1）、微粒運(yùn)移過程中的沉積堵塞（橋堵）,☆ 、地層孔隙中隨流體流動(dòng)而運(yùn)移的固相顆粒在孔隙中可能被捕獲而停止運(yùn)動(dòng)。,☆ 、屏蔽式暫堵技術(shù)利用后者的發(fā)生起橋堵作用，此項(xiàng)技術(shù)稱為橋塞式橋堵。,☆ 、兩種類型：一種是沉積，多發(fā)生在孔隙的大直徑處；另一種是喉道堵塞，發(fā)生在喉道處。,15,屏蔽式暫堵技術(shù),（2）、單粒逐

12、一堵塞模型,☆、鉆開地層，鉆井液與地層接觸，在壓差△P作用下，鉆井液開始向地層濾失，大小與形狀和喉道（直徑與類型）相當(dāng)?shù)牧Ｗ?“卡死”在喉道 。☆、橋堵粒子對(duì)喉道的橋堵形成直徑更小的喉道。 ☆、在此行喉道處，固相微粒發(fā)生沉積、穿過，卡住的微粒粒徑都比第一次大為減少，其中直徑大小與形狀與新喉道相當(dāng)?shù)奈⒘Ｓ謱ⅰ翱ā痹谛潞淼郎?，這種粒子稱為“填充粒子” 。 ☆、要加變形粒子進(jìn)一步堵塞喉道，盡可能將喉道堵死。,16,屏蔽式暫堵技術(shù),單粒逐

13、漸堵塞模型,17,屏蔽式暫堵技術(shù),（3）、雙粒（多粒）橋架堵塞模型,☆、當(dāng)固相粒子濃度較高，液相通過喉道任何時(shí)刻的喉道橫截面上，同時(shí)有兩個(gè)或多個(gè)固相顆粒存在。兩個(gè)或多個(gè)粒子以橋架方式在喉道處橋堵或填充，這樣的喉道堵塞過程，稱為微粒的雙粒（多粒）橋架堵塞模型。,18,屏蔽式暫堵技術(shù),雙粒（多粒）橋架堵塞模型,19,屏蔽式暫堵技術(shù),保護(hù)油層的屏蔽式暫堵技術(shù)方案,1)、測定油層的孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑；2)、用粒度計(jì)或沉降分析等方法測

14、定鉆井液中固相粒子的粒級(jí)分配，并同時(shí)測出各級(jí)固相粒子含量及總的固相含量。3)、確保鉆井液中粒徑中值等于（1/2～1/3）喉道直徑的粒子占鉆井液的2%～3%（質(zhì)量百分比）。4)、鉆井液中小于橋塞粒子的各級(jí)粒子含量為1%～2%（質(zhì)量百分比）。5)、加入可變形微粒，如磺化度較高的磺化瀝青或可變形樹脂等，加量一般為1%（質(zhì)量百分比），所用可變形微粒的軟化點(diǎn)應(yīng)與油層溫度相適應(yīng)。6)體系評(píng)價(jià)。7)優(yōu)化射孔配套技術(shù)：,20,射 孔 液,射孔

15、液是指射孔施工過程中采用的工作液，它也可以用于完井時(shí)的作業(yè)。射孔孔眼穿入油層一定深度，有時(shí)它的不利影響甚至比鉆井液的影響更為嚴(yán)重。要保證最佳的射孔效果，必須篩選出適合于油氣層及流體性質(zhì)的優(yōu)質(zhì)鉆井液。要求：保證與油層巖石和流體配伍，防止射孔過程中和射孔后對(duì)油層的進(jìn)一步傷害，滿足射孔施工工藝要求，成本低，配置方便。,21,射 孔 液,射孔液的傷害機(jī)理,☆ 、射孔液固相顆粒的傷害 采用有固相射孔液時(shí)，固相顆粒在正壓差的作用

16、下將進(jìn)入射孔孔道或微裂隙而將孔眼堵塞甚至填滿，較小的固相顆粒還會(huì)穿過孔壁而進(jìn)入油層引起深部傷害?！?、射孔液濾失造成的傷害 1、引起粘土礦物膨脹、剝落或運(yùn)移 2、與油氣層礦物或流體不配伍，產(chǎn)生化學(xué)沉淀或結(jié)垢 3、射孔液與油層中的原油生成粘性乳狀液，增大油流阻力?！?、射孔液的速敏傷害 在正壓差較大且油層滲透率較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致射孔液的濾失速度增大，由于油層中固相顆?；蛏淇滓簬?/p>

17、入的外來固相顆粒在高濾失速度下可能產(chǎn)生顆粒間的強(qiáng)烈干擾并行成橋拱而堵塞孔喉，在速敏嚴(yán)重的油層，必須控制壓差或提高射孔液粘度。,22,射 孔 液,常用射孔液體系及其選擇和使用,☆ 、無固相清潔鹽水射孔液☆ 、聚合物射孔液☆ 、油基射孔液☆ 、酸基射孔液☆ 、乳化液射孔液,23,射 孔 液,無固相清潔鹽水射孔液,由各種鹽類及清潔淡水加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┡渲贫?。保護(hù)油氣層機(jī)理：☆ 、利用體系中各種無機(jī)鹽及其礦化度匹配，液體中的無機(jī)鹽

18、改變了體系中的離子環(huán)境，降低了離子活性，減少了粘土的吸附能力。在濾液浸入油層后，油層中的粘土顆粒仍然保持穩(wěn)定，不易發(fā)生膨脹運(yùn)移，盡可能地避免油層中敏感性粘土礦物產(chǎn)生變化?！?、射孔液中無固相顆粒，不會(huì)發(fā)生外來固相侵入油層孔道的問題。特點(diǎn)：成本低、配制方便，使用安全；對(duì)于裂縫性地層、滲透率較高且速敏效應(yīng)嚴(yán)重的油層不宜使用。,24,射 孔 液,聚合物射孔液,主要應(yīng)用于可能產(chǎn)生嚴(yán)重漏失（裂縫）或?yàn)V失（高滲透）以及射孔壓差較大、速敏較嚴(yán)重的

19、油層。它是在無固相鹽水射孔液的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要添加不同性能的高分子聚合物配置而成。加聚合物的主要目的時(shí)調(diào)整流變特性和控制濾失量。聚合物類型和濃度的選擇主要是根據(jù)濾失量和濾液損害率來確定，總的要求是濾失量小，對(duì)油層的傷害小。,25,射 孔 液,油基射孔液,采用原油或柴油加入一定量的添加劑作為射孔液；油基射孔液的濾液為油相，避免了油層的水敏作用。,26,射 孔 液,酸基射孔液,由醋酸或稀鹽酸加入適合不同要求的添加劑配置而成。

20、 醋酸或稀鹽酸本身具備一定的溶解巖石礦物或雜質(zhì)的能力，可使射孔后孔眼中以及孔壁附近壓實(shí)帶物質(zhì)得到一定的溶解，從而預(yù)防射孔后壓實(shí)帶滲透率降低及殘留顆粒堵塞孔道。一般采用10％左右的醋酸溶液或5％左右的鹽酸溶液對(duì)油層進(jìn)行處理。,注意的問題：1、防止酸與巖石或油層流體反應(yīng)生成沉淀和堵塞；2、要考慮設(shè)備和管線的防腐問題。,27,射 孔 液,乳化液射孔液,采用表面活性劑將水包油形成乳狀液密度約0.89 g/cm3作為射孔液，耐溫可達(dá)到