本布图油田保护油层钻井液技术研究.pdf

山东大学 硕士学位论文 本布图油田保护油层钻井液技术研究 姓名李中玲 申请学位级别硕士 专业油田化学 指导教师徐健;吕开河 20070920 山东人学硕十学侮论文 摘要 本论文主要介绍了本布图油田油层保护技术。本布图油田1 9 9 6 年投入勘 探开发，到目前开发油水井3 8 口，已具备一定的开发规模，但主力产油区主 要集中于西北部，而东南部由于受构造位置和储层物性的影响，只部署了8 口井，储量动用程度较低。 本文以本布图油田保护油层钻井液技术难点入手，主要对本布图油田储 层特征及潜在储层损害因素进行分析研究。本布图油田东南部为低孔特低渗 储层，存在物性差、敏感性程度强、非均质严重，煤层较发育等复杂的地层 特点，钻井过程中易发生水敏、水锁、地层堵塞等地层伤害、泥岩水化膨胀、 微裂缝段井浆漏失、煤层跨塌等事故，对新并的优质钻进及后期开发造成不 利影响，因此钻井过程中必须开展油层保护技术。 通过研究建立了一套新的油层保护技术思路，开展超低渗透钻井液、防 塌润滑钻井液技术研究，建立研究与地层配伍性强、具有强抑制，强封堵、 优良造壁性作用的新型钻井液体系，较好的解决了钻井过程中的水敏、水锁、 地层堵塞等地层伤害，避免了由于泥岩水化膨胀、微裂缝段井浆漏失和煤层 跨塌等事故，达到了良好的油层保护效果，并进行了成功的现场试验，满足 了该区块的钻井工艺和油层保护要求，达到防止井壁垮塌、防漏堵漏、保护 储层的目的。 【关键词】 本布图油田保护油层钻井液技术储层敏感性超低渗透钻井液。 山东人学硕十学位论文 s u c c e s s f u l l yp e r f o r m e d ．I tm e e t st h er e q u i r e m e n t so fd r i l l i n gt e c h n i q u e a n do i lb e dp r o t e c t i o n ，a n dr e a c h e dt h eg o a lo fw e l lw a l lp r e v e n s i o n ， l e a kp r e V e n s i o na n ds t o p p i n g ． 【K e y _ o r d s 】 B e n B u T uO i l f i e l d O i l b e dP r o t e c t i o n ；D r i l l i n gF l u i dT e c h n o l o g y R e s e r v o i rB e dS e n s i t i v i t y U 1 t r a l o wP e n a t r a t eD r i l l i n gF 1 u i d ． 山东大学硕士学位论文 本布图油田保护油层钻井液技术研究 第一章前言 1 ．1 引言 本布图油田位于新疆巴州博湖县本布图乡，1 9 9 6 年投入勘探开发，到目 前开发油水井3 8 口，已具备一定的开发规模，但主力产油区主要集中于西北 部，而东南部由于受构造位置和储层物性的影响，只部署了8 口井，储量动用 程度较低。 本布图油田东南部为低孔特低渗储层，存在物性差、敏感性程度强、非 均质严重，煤层较发育等复杂的地层特点，钻井过程中易发生水敏、水锁、 地层堵塞等地层伤害、泥岩水化膨胀、微裂缝段井浆漏失、煤层跨塌等事故， 对新井的优质钻进及后期开发造成不利影响，因此钻井过程中必须开展油层 保护技术。 1 ．2 文献综述 1 ．2 ．1 国内外油层保护技术发展概况 2 0 世纪8 0 年代国内外均对如何防止地层损害进行了大量研究工作，掌握 了产生地层损害的原因，建立了损害机理与评价地层损害方法，研究出了预防 和减轻地层损害的有效措施，从而减轻了作业过程中产生的各种地层损害。2 0 世纪9 0 年代，由于石油供过于求，油价一降再降，经济压力使各油公司需要 研究与采用新技术，以求更便宜有效地开发资源。在实践过程中人们逐渐认识 到，只有减少对油气层的损害，才有可能获取更大经济效益。2 0 世纪9 0 年代 国内外均开展了屏蔽暂堵技术的研究，近几年来，外国公司在暂堵和解堵技术 上进行了大量研究工作，研究成功可解堵的暂堵型钻井液与完井液。 1 盐粉悬浮钻井液 盐粉悬浮钻井液是一种使用有一定粒径的特制盐粒在聚合物溶液中形成 悬浮液体系。该钻井液具有理想的流变参数和强的剪切稀释性，能有效的悬浮 和携带岩屑并使井筒清洁；具有低的滤失量，能在极短时间内形成易被清除和 超低渗透率泥饼，对油层起到桥堵和封闭作用，防止钻井液固相和滤液侵入油 层；此外，这种用聚合物和盐粒组成的流体可保持液柱传递所需要的静液柱压 力，以保持井眼规则、稳定、并使冲刷造成的扩径降到最低程度。 山东大学硕士学位论文 l 、本布图油田储层特征及潜在储层损害因素分析 不同的储层具有不同的储层特征，造成损害的机理也不同。要制定一个有 针对性的防止储层损害的措施及保护方案，必须弄清储层特征及潜在地层损害 因素，以便了解在旋工作业时任何能够引起储层微观结构和／或流体原始状态 发生改变的可能性，优选有利于保持储层原始渗透率的各种外部作业条件。为 了更好地开发本布图油田储层，避免在钻并作业过程中对储层造成损害，开展 了本布图油田储层特征及潜在地层损害因素分析研究。 2 、本布图油田储层敏感性评价 ， 储层敏感性是指环境发生变化时储层渗透率相应发生变化的敏感程度。储 层环境的变化包括储层物理状况的变化、化学状况的变化、外来介质 固相的、 液相的或气相的 侵入储层孔隙，以及储层液体的不同流动方式等。 储层敏感性研究的主要目的是分析和揭示储层损害潜在的敏感因素，从而 诊断出储层在哪些方面具有产能损害的可能性。为了尽可能避免损害发生，在 一口井的钻井、测试、试油、采油，增产作业、注水等作业或生产过程中，应 该在充分考虑敏感性因素的前提下，设计出与储层岩石和流体相配伍的各种工 作流体，以提高油井产能。依照“砂岩储层敏感性评价”部颁标准，对本布图 油田的速敏、水敏、酸敏、盐敏和碱敏进行了较深入、系统的研究。 3 、直井超低渗透钻井液室内研究 根据储层特征、敏感性分析及井浆损害实验等实验数据，结合目前我国的 钻井技术水平及本布图油田的具体钻井现状 过平衡钻井、两性离子聚合物钻 井液 ，总结出了本布图油田储层保护的基本思路 4 、定向井超低渗透钻井液室内研究 钻井过程中井壁失稳和卡钻一直是影响钻井顺利进行的主要因素，特别是 在定向井、水平井和大斜度井日益增多的情况下，上述问题显得更加突出。现 场常采用同时加入防塌剂和润滑剂解决这一问题，防塌剂和润滑剂同时加入既 增加了钻井液成本，又增加了工人的劳动强度，同时使钻井液成份复杂，维护 处理难度增加。针对上述问题，在直井超低渗透钻井液的基础上，研制出一种 新型的多功能钻井液用防塌润滑剂s D 一3 0 2 ，以适应定向井钻井的需要。 1 ．3 ．3 需解决的关键问题 1 ．本布图油田存在的储层特征及潜在地层损害因素。 2 ．超低渗透剂S D N l 对砂层的封堵效果 山东大学硕士学位论文 6 3 ．防塌润滑剂s D 一3 0 2 的防塌效果和润滑性能，对钻井液的影响。 4 ．超低渗透钻井液的封堵效果、保护储层效果及综合性能。 山东大学硕士学位论文 第二章本布图油田储层特征及潜在储层损害因素 不同的储层具有不同的储层特征，造成损害的机理也不同。要制定一个有 针对性的防止储层损害的措施及保护方案，必须弄清储层特征及潜在地层损害 因素，以便了解在施工作业时任何能够引起储层微观结构和／或流体原始状态 发生改变的可能性，优选有利于保持储层原始渗透率的各种外部作业条件。为 了更好地开发本布图油田储层，避免在钻井作业过程中对储层造成损害，开展 了本布图油田储层特征及潜在地层损害因素分析研究。 2 ．1 储层地质特征 本布图背斜构造带位于博湖坳陷北部凹陷的中部，南抵种马场断裂构造 带，北到本布图断裂，东西夹持于七里铺和库木布拉克两向构造带之间，呈北 西展布。自北向南分别由本布图背斜、本布图东背斜、本布图南断鼻等局部构 造组成。本布图三工河组储层是本区较好含油储层，储层段主要为洪 冲 积扇 相和水下辫状河相粗碎屑岩，砾石直径为2 ～2 0 m m 不等，一般在2 ～1 0 m m 范围 之内。主要岩性有含砾不等粒岩屑砂岩 1 9 ％ 、含砾粗砂岩 3 1 ％ 、含砾中粗粒 岩屑砂岩 7 ％ 、粗粒岩屑砂岩 1 6 ％ 、粗中粒岩屑砂岩 1 2 ％ 、中粒岩屑砂岩 1 2 ％ 、中细粒岩屑砂岩 3 ％ 。其中粗粒级以上占8 5 ％，粗粒级以下占1 5 ％，储 层岩石颗粒粒级组成类似于宝中区块。分选差～中等，圆度为次圆～棱角状。 中细砂岩和细砂岩分选中等至好，颗粒圆度次棱～次圆。颗粒粗、岩屑含量高 为其重要的岩石学特征，岩石的结构成熟度和成分成熟度均低，反映了近物源 快速沉积的特点。宝中区块更近于泥石流沉积 水下扇根 ，而本布图则可能为 水下扇中或扇端沉积环境。 本布图油藏温度9 5 ～1 0 5 ．O ℃，油藏压力2 7 ．2 l ～2 8 ．7 l 肝a ，压力系数 1 ．0 4 5 0 ～1 ．1 0 2 9 M P a ／1 0 0 m 。 2 ．2 储层岩石学特征 2 ．2 ．1 骨架颗粒矿物成分及结构特征 本布图三工河组储层岩性主要为岩屑砂岩、少量次岩屑长石砂岩和次长石 岩屑砂岩。石英含量1 0 ％～3 0 ％，长石含量5 ％～1 5 ％。岩屑成分主要为变质岩岩 屑，岩浆岩岩屑和沉积岩岩屑在碎屑岩储层中也占～定比重，大多数碎屑岩岩 屑在5 0 ％～8 0 ％之间。片状云母矿物少，黑云母和白云母均存在，平均含量0 ．8 6 ％。 7 山东大学硕士学位论文 储层段主要为洪 冲 积扇相和水下辫状河相粗碎屑岩，砾石直径为2 ～ 2 0 m m 不等，一般在2 ～1 0 舳范围之内。主要岩性有含砾不等粒岩屑砂岩 1 9 ％ 、 含砾粗砂岩 3 1 ％ 、含砾中粗粒岩屑砂岩 7 ％ 、粗粒岩屑砂岩 1 6 ％ 、粗中粒岩 屑砂岩 1 2 ％ 、中粒岩屑砂岩 1 2 ％ 、中细粒岩屑砂岩 3 ％ 。其岩石结构以砾状、 砾质、含砾不等粒、中一粗粒砂状结构为主，其次为中一细粒结构，岩性粗细 变化频繁。分选差一中，次园一次棱角状，胶结类型以孔隙式胶结为主，可见基 底式，颗粒之间以线接触和凹凸接触为主，少量点接触。 2 ．2 ．2 填隙物特征 本布图三工河组储层填隙物总量为6 ％～1 9 ％，包括杂基和胶结物两部分， 杂基主要为泥质，胶结物主要为粘土矿物、碳酸盐胶结物、硅质、铁质胶结物。 本布图储层粘土矿物总量在5 ％～1 8 ％，平均8 ％。粘土矿物中高岭石含量大 部分在6 0 ％～8 0 ％，平均6 7 ％；伊利石含量大部分在1 5 ％～2 5 ％，平均1 8 ％；绿泥 石含量大部分在1 0 ％～2 5 ％，平均1 1 ％；伊／蒙混层矿物含量在3 ％～6 ％，平均3 ％。 2 ．2 ．3 储层物性特征 储层渗透率分布在l ～l O l O 。p m 2 的在3 6 ％～7 7 ．2 ％，1 0 1 0 1 pm 2 以上占 6 ．7 ％～2 0 ．9 ％。孔隙度分布在1 0 ％～1 5 ％的占8 1 ％～8 5 ．3 ％，小于1 0 ％占6 ．7 ％～ 1 0 ．3 ％。本布图三工河组储层属于低孔～特低孔、低渗～特低渗储层。储层孔 隙度主要受成岩作用控制，而渗透率主要受粒度和孔隙度控制，其次也与岩石 中填隙物含量有关系。渗透率随孔隙度的增大而增大。深度增加，孔隙度渗透 率减小。 2 ．2 。4 孔隙类型及特征 本布图三工河组储层岩石的面孔率测定平均值在8 ．8 7 ％一1 0 ．3 5 ％。储层岩 石的孔隙大小分布范围在l O ～1 6 0 0pm ，孔隙大小的平均值在2 2 0 ～3 0 6 um 与宝中区块相同，小孔隙多为粒间孔，其在储层中所占比例较小，且粒间孔大 多在1 0 0 微米以下，孔隙中没有充填物质，但它们的量较小，对渗透率的贡献 也不大。大孔隙多为各类溶蚀孔隙，孔隙内充填有高岭石、杂基和细粒残余岩 屑。大孔隙内有各种微孔隙，这些微孔隙包括高岭石晶间孔、杂基溶孔、岩屑 溶孔，长石溶孔和方解石晶间孔等，它们在储层中占8 7 ％左右。这些微孔的喉 道极为细小，对渗透率的贡献较小。不管是大孔隙还是小孔隙，连通它们的喉 道都很细小，喉道和裂隙的宽度大都小于ll lm 。储层属于细喉中孔或者细喉 大孔，由于大孔隙中充填物质过多，微孔发育，因此储层岩石的渗透率较低。 S 山东大学硕士学位论文 2 ．2 ．5 孔喉分布特征 本布图储层主要为I I 类储层和ⅡI 类储层。其毛管压力曲线特征具Ⅱ、Ⅲ类 储层特征，即Ⅱ类储层P d O ．1 5 ～0 ．2 5 M P a ，Ⅲ类储层P d O ．2 5 M P a ；最大连通 孔喉半径Ⅱ类储层3 ～5 I Im ，Ⅲ类储层r ⋯ O ．7 0 3 ．4 ．4 碱敏性评价 碱敏性评价实验结果见表3 8 。 表3 8 碱敏性评价实验结果 p H 碱敏 层位8 91 0l l 1 21 3I B 程度 不同p H 值下测的岩心渗透率K 1 0 4 “岔 T 4 3 0 7 井 2 5 2 4 ．7 7 m 1 2 1 1 1 21 0 39 68 06 9 O ．4 3中等 T 4 3 0 7 井 2 5 0 1 ．9 8 m 2 01 7 1 7 1 31 31 0O ．5 0 中等 从表3 ．8 可以看出，储层存在中等程度的碱敏损害。 3 ．5 酸敏性评价 3 ．5 ．1 实验的耳的和原理 酸敏评价实验的目的就是要了解不同酸液是否对储层产生伤害及程度的 大小，以便选择适合于储层的酸液进行施工，以达到最佳的酸化效果和保护储 层目的。 在完井过程中，井眼附近的地层受到了堵塞伤害，或者地层渗透率降低， 影响了油井的产能，这时就需要酸化作业以改善地层的孔隙结构和连通状况， 以达到增产的目的。酸化作业一方面酸液对地层的孔喉有一定的溶蚀扩大作 用，能够使地层渗透率增大，另一方面，酸液与地层中某些矿物发生后生成沉 淀也将会造成地层的堵塞，这种堵塞就是地层的酸敏性。 对于酸化，H F 与地层反应产生不溶性物质有N a 2 S i F 6 ，N a 3 A l F 6 ，c a F 2 等矿物；H c l 主要与地层中的含铁矿物的生成F e O H 3 沉淀。这些不溶性的化 合物在多数都是胶状体，它们占据了大量的储层孔隙间，并牢牢地粘附在岩石 表面上，造成地层的堵塞损害。 山东大学硕士学位论文 储层酸敏损害程度取决于地层中各种酸敏矿物的成分、含量、形态以及酸 液配方和酸化施工；酸敏试验用的酸液是采用1 2 ％H c l 和3 ％H F 实验。 3 ．5 ．2 酸敏实验结果及分析 酸敏实验结果见表3 ．9 。 表3 9 酸敏试验结果 K 酸化前 K 酸化后伤害程度 井号酸液 1 0 。3 u 皿2％ x 1 0 。3 u m 2 1 2 ％} I c l7 6 ．5 6 8 ．3 1 0 ．7 T 4 3 0 7 井 1 2 ％H C l6 9 ．8 6 1 ．41 2 ．0 2 5 2 4 ．8 9 m 3 ％H F6 4 ．25 8 ．19 ．5 T 4 3 0 7 并 1 2 ％I I c l3 0 ．72 7 ．79 ．8 2 5 0 1 ．5 3 m 3 ％H F2 7 ．6 2 5 ．09 ．4 试验结果表明对盐酸和氢氟酸酸敏程度均为弱。 3 ．6 应力敏感性评价 3 ．6 ．1 实验的目 应力敏感评价是为保护裂缝性油气层而设计的一种评价方法。其基本考虑 为由于裂缝两个表面之间只有少量的岩石骨架支撑，在钻井没打开裂缝时， 它处于原始状态。如果在钻井过程中，垂直于裂缝表面的地应力增加 如油层 中夹有泥页，泥页岩的水化应力 。可能使这种处于原始开启状态的裂缝闭合 或变小，另一方面，在开采裂缝性油气层时，如果孔隙给裂缝的供油气速度低， 也可能使裂缝中流体压力下降，从而使裂缝趋于闭合。那么，闭合的程度如何 以及渗透率下降的程度，都可以通过研究裂缝岩心的应力敏感得到。很显然， 裂缝性储层的应力敏感与储层岩石的力学性质和裂缝特征有很大关系。 3 ．6 ．2 应力敏感评价程序 1 选取岩心。‘ 2 根据井深和压力梯度选择测量用的净应力值。我们选择的净应力值为 4 、6 、8 、1 0 、1 2 M P a ，共选取了5 个点。 3 测定不同净应力下岩心的渗透率变化值。 3 ．6 ．2 实验结果和分析 应力敏感实验结果见表3 1 0 。 2 l 山东大学硕士学位论文 表3 一1 0 储层应力敏感实验结果 不同净应力下的渗透率。x l O ‘3 姗f 岩心 468l O 1 2 M P a蚯P aⅡP aM P a M P a T 4 3 0 7 井 4 7 ．34 4 ．64 2 ．04 1 ．5 4 0 ．2 2 5 2 4 ．7 7 m 3 0 ．32 8 ．82 7 ．22 6 ．12 5 ．7 T 4 3 0 7 井 2 4 ，O2 2 02 0 ．62 0 ．11 9 ．8 2 5 0 1 ．4 1 m 1 9 ．8 1 8 ．2 1 6 ．91 6 ．41 6 ．1 由表3 1 0 可以看到，随着应力的增加，岩心渗透率下降，说明具有一定 的应力敏感性，但在实验范围内伤害率均小于2 0 ％。 通过以上敏感性试验可以看出，本布图油田储层存在着较弱的速敏、中 等的水敏、中等的盐敏、中等的碱敏、弱的酸敏和一定程度的应力敏感等潜在 损害因素。因此在设计防止损害的钻井完井液时应避免以上损害的发生，工作 液中应加入抑制剂抑制粘土的水化膨胀，尽量降低钻井液滤失量，同时使用较 低P H 值的完井液。 山东大学硕士学位论文 第四章直井超低渗透钻井液室内研究 4 ．1 储层保护的基本思路 根据储层特征、敏感性分析及井浆损害实验等实验数据，结合目前我国的 钻井技术水平及本布图油田的具体钻井现状 过平衡钻井 井筒内泥浆液柱压 力大于地层压力 、两性离子聚合物钻井液 A m p h o t e r i cp o l y m e r 是在水溶液 中能够同时离解正电和负电基团的高分子聚合物及聚电解质。如F A 3 6 7 和 X Y 2 7 为主聚物的两性离子聚合物钻井液体系 ，总结出了本布图油田储层 保护的基本思路。 1 实施有效的屏蔽暂堵钻井液技术 目前，国内外解决钻井正压差作业与固相、液相侵入矛盾的方法，是实施 有效的屏蔽暂堵技术，尽量防止和减少固相和液相的侵入；同时要尽量采用低 滤失量的工作液，进一步减少在屏蔽暂堵作用下液相侵入地层的数量和深度， 使损害程度和损害深度尽量小，以便在射孔作业及投产反排下实现解堵，减少 污染。 无论是传统的屏蔽暂堵技术还是改进的广谱屏蔽暂堵技术，均采用架桥充 填原理来实现屏蔽暂堵作用，都要求暂堵剂粒子尺寸与地层孔喉尺寸严格匹 配，准确获取地层孔隙尺寸及分布状况是成功实施屏蔽暂堵技术的前提和关键 所在。由于受取芯次数及地层岩石非均质性的限制，往往很难准确获取施工井 的孔隙尺寸数据，导致屏蔽暂堵效果不理想，甚至会加大对油气层的损害，且 屏蔽暂堵后往往需要后续的解堵作业，增加了生产成本。 近年来，国外出现了无渗透屏蔽暂堵保护油气层技术，取得了很好的使用 效果。无渗透屏蔽暂堵技术通过在钻井液中引入特殊的无渗透剂来实现屏蔽暂 堵作用。在压差的作用下，无渗透剂在井壁岩石表面浓集而形成活性剂胶束， 胶束可依靠其界面吸力及其可变形性，自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉， 在井壁岩石表面形成致密的封堵薄层，有效封堵不同渗透性地层。无渗透剂屏 蔽暂堵技术摆脱了传统的架桥充填理论的束缚，克服了屏蔽暂堵技术对地层孔 隙尺寸的依赖。自适应广谱屏蔽暂堵技术的封堵层薄、形成速度快，且位于岩 石表面，没有渗入到岩石深处，所以只要消除过平衡压力，封堵膜的作用就将 消弱，只要有反向流动，封堵膜就会被清除，不会产生永久堵塞、损害储层， 出东大学硕士学位论文 不需额外的解堵作业，节省成本。 无渗透剂屏蔽暂堵技术能够对较宽孔径分布的地层有很好的暂堵作用， 即能够同时封堵不同孔喉直径的地层，可以在不知地层孔喉直径和地层温度分 布的情况下，达到有效封堵油气层的目的，是一种新型的高效保护油气层、稳 定井壁的新技术。这项技术可使屏蔽暂堵保护油气层技术水平提高到一个新的 台阶，并在实际生产中给油田带来巨大经济效益。 2 从系统工程的高度考察各个入井流体之问的配伍性，以保证它们在储 层相遇时不产生污染储层的反应。 针对本布图油田储层特征及敏感性分析结果，为了更好地保护油层，对钻 井液组成和性能有如下要求 A 、要求钻井液滤液的p H 值控制在8 1 0 ，防止储层的碱敏性损害； B 、钻井液矿化度在临界值 6 0 0 0 m g ／L 以上或使用抑制性较强防塌抑制剂， 防止储层的水敏和盐敏损害； c 、钻并完并液组分应与地层流俸相配伍，避免无杌垢和有机垢的生成。 根据以上分析，针对本布图油田储层特征，选择无渗透钻井液体系。 4 ．2 超低渗透钻井液体系 4 ．2 ．1 超低渗透钻井液体系 超低渗透钻井液体系是一种利用独特界面化学超低渗透封闭机理，实现了 集多种优良性能于一体的钻井液新技术，与以往传统钻井液体系相比，该体系 具有关键处理剂作用机理独特、防漏、防塌和防卡以及保护油气层性能优越、 环境友好且地层适应性较广泛的显著特点。 众所周知，当前随着油气勘探开发领域的不断扩展，钻井过程中遇到的地 层越来越复杂，如压力衰竭地层、裂缝发育地层、破碎或弱胶结性地层、低渗 储层以及深井长裸眼大段复杂泥页岩和多套压力层系等地层。在这些地层中， 钻井过程中压差卡钻、钻井液漏失和井壁垮塌等复杂问题以及地层损害问题仍 然较突出。长期研究表明，利用传统钻井液体系，往往顾此失彼，难以同时解 决以上复杂问题。为此，近年来国外学者提出并开发出超低渗透钻井液新体系。 该技术适应于高密度、高温高压条件下的水基、油基和合成基钻并液体系，使 用维护简单，环境友好。 4 。2 ．2 超低渗透钻井液主要工作原理 主要利用特殊聚合物处理剂，在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物 山东大学硕士学位论文 胶柬或胶粒界面吸力及其可变形性，能自适应封闭岩石表面较大范围的孔喉， 在井壁岩石表面形成致密超低渗透封闭层 膜 ，有效封闭不同渗透性地层和微 裂缝泥页岩地层。因此，超低渗透钻井液能较好地解决以下技术难题 I 超低渗透钻并液同一配方就能有效封闭不同渗透性地层，即具有自适 应广谱防漏和保护储层效果。然而，传统钻井液中固体颗粒桥堵作用效果却主 要取决于颗粒分布与地层孔喉大小匹配吻合度，地层适应范围窄。 2 超低渗透钻井液封闭薄层形成速度快，且位于岩石表面上，没有渗入 岩石深处，所以只要消除过平衡压力，封闭膜的作用就将削弱，只要有反向流 动，封闭膜就会被清除。因此，在完井和生产过程中，封闭层易于清除不会产 生永久堵塞，损害储层。 3 超低渗透钻井液封闭隔层承压能力强，能提高漏失压力和破裂压力梯 度，相当于扩大了安全密度窗口，能较好协同解决以往钻长裸眼多套压力层系 或压力衰竭地层时易发生的漏失、卡钻、坍塌和油层损害等共存技术难题。 4 不同于常规钻井液的泥饼，超低渗透钻井液并壁表面封闭层很薄，且 阻隔压力传递能力强，因此，能有效避免泥饼压差卡钻。 4 ．2 ．3 超低渗透钻井液油层保护作用机理 油层损害最基本的机理包括孔喉的物理堵塞／限制 固体颗粒侵入、粘土 膨胀、结垢等 和相对渗透率的改变 流体阻塞、乳化、润湿性改变等 。因此， 第一步必须把钻井液侵入降低到尽可能低的水平 如果钻井液不侵入，就不会 发生地层损害 。在过平衡压力下侵入总会发生，所以第二步是选择的钻井液 尽可能减少损害。 超低渗透钻井液能把滤失量降到很低的水平。超低渗透钻井液处理剂能与 所有普通的钻井液添加剂配伍使用，这表明在不损害低滤失性的情况下，超低 渗透钻井液能够实现第二步。 超低渗透钻井液的一个显著特点是，胶束能快速在 或非常接近 裸露的岩 石表面形成低渗透率的封闭层。这意味着固体颗粒和大多数的聚合物没有进入 孔隙，只有液体渗入岩石很短一段距离。 超低渗透钻井液处理割形成的屏蔽保护层的清除非常简单。因为屏蔽层位 于岩石表面，且胶束只有在高于聚合物临界浓度下存在，所以当接触洗井液或 完井盐水，以及采油过程中与储层流体接触时，屏蔽层易于被井内流体清除。 总之，超低渗透钻井液通过在井壁表面形成致密的超低渗透封闭薄层，有 山东大学硕士学位论文 效封闭不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，使钻 并液及其滤液被完全隔离，不会渗透到地层中，从而实现接近零滤失钻井，防 止地层内粘土颗粒的运移，且封闭薄层位于岩石表面，易于清