石油钻井液.幻灯片

1、 油气钻井液油气钻井液是指油气钻井 过程中以其多种功能满足钻 井工作需要的各种循环流体 的总称。钻井液又称做钻井 泥浆，或简称为泥浆。 油气井钻井液是石油工程 中最先与油气层相接触的工 作液，其类型和性能的好坏 直接关系到对油气层损害的 程度。作为钻井液的一种， 油气钻井液主要侧重对储层 油气的保护。 携带、悬浮岩屑 控制压力 形成泥饼 破岩、清岩 保护油气层 传递水功率 悬排钻渣；平衡地压；悬排钻渣；平衡地压； 冷却润滑；防止垮塌；冷却润滑；防止垮塌； 传递信息；取芯取样；传递信息；取芯取样； 传递动力；承受重量。传递动力；承受重量。 钻井液的主要作用钻井液的主要作用 二、油气钻井液的特点二

2、、油气钻井液的特点 钻井液对油气层的损害：钻井液对油气层的损害： 钻井与完井的最终目的在于钻开储层并形成油气流动钻井与完井的最终目的在于钻开储层并形成油气流动 的通道，建立油气井良好的生产条件。任何阻碍流体从井的通道，建立油气井良好的生产条件。任何阻碍流体从井 眼周围流入井底的现象均称为油气层的损害，严重的油气眼周围流入井底的现象均称为油气层的损害，严重的油气 层损害将极大的影响油气的产能。层损害将极大的影响油气的产能。 油气层损害的主要形式为油气层油气层损害的主要形式为油气层渗透率渗透率的降低。渗透的降低。渗透 率降低越多，油气层损害越严重。率降低越多，油气层损害越严重。 在储层油气流入井底

3、的过程中，在储层油气流入井底的过程中，压力的损失压力的损失主要集中主要集中 在井底附近发的近井壁带。该区域的污染程度对油气井的在井底附近发的近井壁带。该区域的污染程度对油气井的 产能影响很大。产能影响很大。 因此保护油气层、加快勘探速度、提高油气采收率显因此保护油气层、加快勘探速度、提高油气采收率显 得尤为重要。得尤为重要。 油气层对钻井液的要求油气层对钻井液的要求 1 1、必须与油气层、必须与油气层岩石岩石相匹配相匹配 对于对于水敏性水敏性地层，应选用不引起粘土水化膨胀的强抑制性钻井液地层，应选用不引起粘土水化膨胀的强抑制性钻井液 对于对于盐敏性盐敏性地层，应选用不小于临界矿化度的钻井液地层

4、，应选用不小于临界矿化度的钻井液 对于对于碱敏性碱敏性地层，应选用不超过临界地层，应选用不超过临界PHPH值的钻井液值的钻井液 对于对于酸敏性酸敏性地层，最好不选用酸溶性暂堵剂地层，最好不选用酸溶性暂堵剂 2 2、必须与油气层、必须与油气层流体流体相匹配相匹配 主要是针对钻井液滤液而言的。设计钻井液配方时必须考虑以下因主要是针对钻井液滤液而言的。设计钻井液配方时必须考虑以下因 素：素： 滤液组分不与地层流体之间发生滤液组分不与地层流体之间发生沉淀沉淀反应，以防止发生结垢等损害反应，以防止发生结垢等损害 滤液组分不与地层流体之间发生滤液组分不与地层流体之间发生乳化乳化反应反应 滤液的表面张力不宜

5、过高，以防止滤液的表面张力不宜过高，以防止水锁水锁损害损害 滤液中有可能含有的细菌不会在油气层所处的环境中生长滤液中有可能含有的细菌不会在油气层所处的环境中生长 3、尽量降低固相含量、尽量降低固相含量 为防止因固颗粒堵塞造成的油气层的损害，钻井液中除保持维护为防止因固颗粒堵塞造成的油气层的损害，钻井液中除保持维护 其性能所必须的膨润土和加重材料外，应尽可能降低其它无用固其性能所必须的膨润土和加重材料外，应尽可能降低其它无用固 相含量。相含量。 膨润土以够用为度，防止超量。膨润土以够用为度，防止超量。 对渗透率较高的油气层，应尽可能采用无固相或无粘土相钻井液。对渗透率较高的油气层，应尽可能采用无

6、固相或无粘土相钻井液。 4、密度可调，以满足不同压力油气层近平衡压力钻井需要、密度可调，以满足不同压力油气层近平衡压力钻井需要 我国油气层的压力系数范围为我国油气层的压力系数范围为0.42.87，因此使用密度可调的不，因此使用密度可调的不 同类型的钻井液才能满足要求。同类型的钻井液才能满足要求。 对于低压、低渗、岩石坚硬、的油气层，需采用负压钻进来减轻对于低压、低渗、岩石坚硬、的油气层，需采用负压钻进来减轻 对油气层的损害。对油气层的损害。 油气层对钻井液的要求油气层对钻井液的要求 三、工程实例 探井损害储层，可将有希望的储层误判为干层或不具探井损害储层，可将有希望的储层误判为干层或不具 备开

7、采价值的油层。搞好钻井、完井对于油气层的发现备开采价值的油层。搞好钻井、完井对于油气层的发现 和和正确评价油层有积极意义和和正确评价油层有积极意义 辽宁荣兴油田：辽宁荣兴油田：1980年之前钻年之前钻9口探井，均因为储层口探井，均因为储层 损害判为没有工业价值；损害判为没有工业价值；1989年，采用保护储层配套技年，采用保护储层配套技 术重新钻探术重新钻探17口井，均获得工业流油，新增含油气面积口井，均获得工业流油，新增含油气面积 18.5平方千米，探明原油储量上千万吨，天然气几十亿平方千米，探明原油储量上千万吨，天然气几十亿 立方米。立方米。 华北岔华北岔37井第井第16和和19层，钻井导致

8、污染，电测解释为水层，钻井导致污染，电测解释为水 层，射孔试油分别排除层，射孔试油分别排除59和和37立方米钻井液滤液后，都立方米钻井液滤液后，都 基本出纯油，产油基本出纯油，产油16.5t和和11.7t每天。每天。 为了达到上述对保护油气层的钻井液要求为了达到上述对保护油气层的钻井液要求 , , 减减 少对油气层的损害少对油气层的损害 , , 已形成多种用于钻开油气层的已形成多种用于钻开油气层的 钻井液。钻井液。 四、钻开油气层的钻井液类型四、钻开油气层的钻井液类型 水基钻井液水基钻井液 油基钻井液油基钻井液 气体钻井液气体钻井液 合成基钻井液合成基钻井液 分分 类类 1 1、 水基钻井液水

9、基钻井液 1) 1) 无固相清洁盐水钻井液无固相清洁盐水钻井液 2) 2) 水包油钻井液水包油钻井液 3)3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液无膨润土暂堵型聚合物钻井液 4) 4) 低膨润土聚合物钻井液低膨润土聚合物钻井液 5) 5) 改性钻井液改性钻井液 6) 6) 甲酸盐钻井液甲酸盐钻井液 7) 7) 聚合醇聚合醇 钻井液钻井液 由于水基钻井液具有低成本、配置处理简单、处理剂 来源广、选择性大、性能易控制等优点，并具有较好的 保护油气层效果，因此是国内外钻开油气层的钻井液体 系。按其组分分为以下七种： 类型：类型：油基钻井液和油包水钻井液。 特点：特点：以油为连续相,其滤液为油,能有效地避 免油

10、层的水敏作用,对油气层损害程度低,但成 本高,对环境易产生污染。 使用范围：使用范围：水敏性和低压油层。 2 2、 油基钻井液油基钻井液 对于低压裂缝油气田、稠油油田、低压强水敏或易发生严重对于低压裂缝油气田、稠油油田、低压强水敏或易发生严重 井漏的油气田及枯竭油气田井漏的油气田及枯竭油气田 , , 其油气层压力系数往往低于其油气层压力系数往往低于 0.8, 0.8, 为了降低压差的损害为了降低压差的损害 , , 需实现近需实现近平衡压力钻井或负压差钻井平衡压力钻井或负压差钻井。 3 3、 气体类流体气体类流体 ( ( 或钻井液或钻井液 ) ) 气体类流体以气体为主要组分来实现低密度。该类流体

11、可分为四种气体类流体以气体为主要组分来实现低密度。该类流体可分为四种 1 1）空气：）空气：由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成 2) 2) 雾：雾：由空气、由空气、发泡剂发泡剂、防腐剂和少量水混合组成、防腐剂和少量水混合组成 3) 3) 泡沫流体：泡沫流体：由空气由空气 ( ( 或氮气或天然气等或氮气或天然气等 ) )、淡水或咸水、淡水或咸水、发泡剂和发泡剂和 稳泡剂等组成的密集细小气泡稳泡剂等组成的密集细小气泡. . 4) 4) 充气钻井液：充气钻井液：气体为分散相气体为分散相, ,液相为连续相液相为连续相, ,并加入稳定剂使之成为并加入稳定剂使之成为

12、气液混合均匀而稳定的体系气液混合均匀而稳定的体系 4 4、 合成基钻井液合成基钻井液 合成基钻井液合成基钻井液具有油基钻井液许多优点具有油基钻井液许多优点, , 润滑性润滑性 好好 , , 摩阻力小摩阻力小; ;携屑能力强携屑能力强, ,井眼清洁井眼清洁; ;抑制性强抑制性强, ,钻钻 屑不易分散屑不易分散 , , 井眼规则井眼规则, ,不易卡钻不易卡钻, ,有利于井壁稳定有利于井壁稳定; ; 对油气层损害程度低对油气层损害程度低 , , 不含荧光物质不含荧光物质, ,解决了测井和解决了测井和 试油资料解释等问题。此类钻井液已用来钻水平井和试油资料解释等问题。此类钻井液已用来钻水平井和 大位移

13、井等大位移井等, ,但但成本高成本高。保持了油基钻井液的各种优保持了油基钻井液的各种优 良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成 的不良影响，尤其适用于海上钻井。的不良影响，尤其适用于海上钻井。 优点多、成本高优点多、成本高 五、油气钻进完井护壁五、油气钻进完井护壁 对完井的要求对完井的要求 （1 1）最大限度保护储集层，防止对储层伤害）最大限度保护储集层，防止对储层伤害 （2 2）减小油气流入井筒内的流动阻力）减小油气流入井筒内的流动阻力 （3 3）有效封隔油气水层，防止各层间干扰）有效封隔油气水层，防止各层间干扰 （4 4）克服井塌或出砂

14、，保障长期稳产，延长寿命）克服井塌或出砂，保障长期稳产，延长寿命 （5 5）可以实施注水、压裂、酸化等增产措施）可以实施注水、压裂、酸化等增产措施 （6 6）工艺简单、成本低）工艺简单、成本低 完井的井底结构可分为四类：完井的井底结构可分为四类： 1 1）封闭式井底）封闭式井底钻开后下油套或尾管固井，射孔；钻开后下油套或尾管固井，射孔； 2 2）敞开式井底）敞开式井底钻开后产层裸露，或下筛管不固井；钻开后产层裸露，或下筛管不固井； 3 3）混合式井底）混合式井底产层下部裸露，上部套管固井射孔；产层下部裸露，上部套管固井射孔； 4 4）防砂完井）防砂完井砾石充填，筛管。砾石充填，筛管。 （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）贯眼完井法）贯眼完井法 （4 4）衬管完井法）衬管完井法 （5 5）半封闭裸眼完井法）半封闭裸眼完井法 （6 6）半封闭衬管完井法）半封闭衬管完井法 （7 7）筛管防砂完井法）筛管防砂完井法 （8 8）裸眼砾石充填完井法）裸眼砾石充填完井法 （9 9）渗透性材料固井射孔完井法）渗透性材料固井射孔完井法 （1010）渗透性材料衬管完井法）渗透性材料衬管完井法 （1111）渗透性人工井壁完井法）渗透性人工井壁完井法 四类完井井底结构，细分为四类完井井底结构，细分为1111种完井方法：种完井方法： 射孔完井法是国内外最为广泛和最重

16、要实用的一种完井方法。射孔完井法是国内外最为广泛和最重要实用的一种完井方法。 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 工艺步骤：工艺步骤：钻穿钻穿油层至设计油层至设计 井深，下油层套管至油层底井深，下油层套管至油层底 部注水泥固井，射孔，射孔部注水泥固井，射孔，射孔 弹射穿油层套管、水泥环并弹射穿油层套管、水泥环并 穿透油层某一深度，建立起穿透油层某一深度，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 阻流环距产层底界阻流环距产层底界15m15m 阻流环下水泥塞高度阻流环下水泥塞高度20m20m 优点优点: : 选

17、择性射开不同压力、物选择性射开不同压力、物 性油层，避免层间干扰；性油层，避免层间干扰； 避开夹层水、底水和气顶；避开夹层水、底水和气顶； 避开夹层坍塌；避开夹层坍塌； 具备分层注、采和选择性具备分层注、采和选择性 压裂或酸化等分层作业条压裂或酸化等分层作业条 件。件。 尾管射孔完井尾管射孔完井 工艺步骤：工艺步骤： 钻至钻至油层顶界后，下技术套管注水泥完井；小一级钻头钻穿油油层顶界后，下技术套管注水泥完井；小一级钻头钻穿油 层至设计井深，钻具将尾管送下并悬挂技套上，尾管和技套重合层至设计井深，钻具将尾管送下并悬挂技套上，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： 打开产层和固井打开产层和固井 中，钻井液和水中，钻井液和水 泥浆对产层侵害泥浆对产层侵害 较严重。较严重。 油气流入井内阻油气流入井内阻 力较大。力较大。 优点：优点： 有利于保护油层：有利于保护油层： 钻开油层前上部地层已被技术套管封钻开油层前上部地层已被技术套管封 固，可采用与油层配伍的钻井液以平固，可采用与油层配伍的钻井液以平 衡压力、低平衡压力的方法钻开油层。衡压力、低平衡压力的方法钻开油层。 降低完井成本：降低完井成本： 减少套管重量和油井水泥用量减少套管重量和油井水泥用量 目前较深的油、气井大多采用此法完目前较深的油、气井大多采用此法完 井。井。 孔孔 眼眼 油层油层 悬挂器悬挂器 套管射孔完井套管射孔完井 尾管射孔完井尾管射孔完井 射孔完井应用比较广泛多数油藏都能适用，占射孔完井应用比较广泛多数油藏都能适用，